3.1. Абиотични фактори

Абиотичните (от гръцки - безжизнен) фактори са компоненти и явления от нежива, неорганична природа, които пряко или косвено влияят върху живите организми. В съответствие със съществуващата класификация се разграничават следните абиотични фактори: климатични, едафични (почвени), орографски или топографски, хидрографски (водна среда), химически (табл. 1). Някои от най-важните абиотични фактори са светлината, температурата и влажността.

Таблица 1 – Класификация на факторите на околната среда

Абиотични фактори	Биотичен	Антропогенен
Климатични: слънчева радиация, светлина и светлинни условия, температура, влажност, валежи, вятър, налягане и др. едафичен: механичен и химичен състав на почвата, влагоемкост, водно-въздушен и топлинен режим на почвата, ниво на подпочвените води и др. Орографски (топографски): релеф (отнася се до косвено действащи фактори на околната среда, тъй като не засяга пряко живота на организмите); изложение (разположение на релефните елементи спрямо кардиналните точки и преобладаващите ветрове, носещи влага); височина над морското равнище. Хидрографски: фактори на водната среда. Химикал: газов състав на атмосферата, солев състав на водата.	Фитогенен (влияние на растенията) Зоогенно (влияние животни) Биотичните фактори се делят на: конкуренция, хищничество,	с човешката дейност

Светлина.Слънчевата радиация служи като основен източник на енергия за всички процеси, протичащи на Земята. В спектъра на слънчевата радиация се разграничават региони, които се различават по своите биологични ефекти: ултравиолетови, видими и инфрачервени. Ултравиолетовите лъчи с дължина на вълната под 0,290 микрона са разрушителни за всички живи същества. Тази радиация се забавя от озоновия слой на атмосферата и само част от ултравиолетовите лъчи (0,300–0,400 микрона) достига земната повърхност, която в малки дози има благоприятен ефект върху организмите.

Видимите лъчи имат дължина на вълната 0,400–0,750 микрона и представляват по-голямата част от енергията на слънчевата радиация, достигаща земната повърхност. Тези лъчи са особено важни за живота на Земята. Зелените растения синтезират органични вещества, използвайки енергията на тази част от слънчевия спектър. Инфрачервените лъчи с дължина на вълната над 0,750 микрона не се възприемат от човешкото око, но се възприемат като топлина и са важен източник на вътрешна енергия. Следователно светлината има двусмислен ефект върху организмите. От една страна, това е основният източник на енергия, без който е невъзможен животът на Земята, от друга страна, може да има отрицателно въздействие върху организмите.

Лек режим . Когато преминава през атмосферния въздух, слънчевата светлина (Фигура 3.1) се отразява, разсейва и абсорбира. Всяко местообитание се характеризира с определен светлинен режим. Установява се от съотношението на интензитета (силата), количеството и качеството на светлината. Показателите на светлинния режим са много променливи и зависят от географското положение, терена, надморската височина, атмосферните условия, времето на годината и деня, вида на растителността и други фактори. Интензитетът или силата на светлината се измерва с броя джаули на 1 cm 2 хоризонтална повърхност за минута. Този показател е най-съществено повлиян от характеристиките на релефа: на южните склонове интензитетът на светлината е по-голям, отколкото на северните. Директната светлина е най-интензивна, но растенията използват по-пълно дифузната светлина. Количеството светлина е показател, който се определя от общата радиация. За определяне на светлинния режим се взема предвид и количеството отразена светлина, така нареченото албедо. Изразява се като процент от общата радиация. Например, албедото на зелените кленови листа е 10%, а албедото на пожълтелите есенни листа е 28%. Трябва да се подчертае, че растенията отразяват предимно физиологично неактивни лъчи.

Във връзка със светлината се разграничават следните екологични групи растения: фотофилен(светлина), сенколюбив(сянка), устойчив на сянка. Светлолюбивите видове живеят в горската зона на открити места и са редки. Те образуват рядка и ниска растителна покривка, за да не се засенчват взаимно. Сенколюбивите растения не понасят силна светлина и живеят под горския навес на постоянна сянка. Това са предимно горски билки. Сенкоустойчивите растения могат да живеят при добра светлина, но могат лесно да понасят известно засенчване. Те включват повечето горски растения. Поради това специфично местообитание, тези групи растения се характеризират с определени адаптивни характеристики. В гората сенкоустойчивите растения образуват плътно затворени насаждения. Под короната им могат да растат сенкоиздръжливи дървета и храсти, а под тях още по-сенкоустойчиви и сенколюбиви храсти и билки.

Фигура 3.1 – Баланс на слънчевата радиация на повърхността

Земята през деня (по Н. И. Николайкин, 2004 г.)

Светлината е условие за ориентацията на животните. Животните се делят на дневни, нощни и полумрачни видове. Светлинният режим оказва влияние и върху географското разпределение на животните. Така някои видове птици и бозайници се заселват във високи географски ширини с дълги полярни дни през лятото, а през есента, когато денят се скъси, мигрират или мигрират на юг.

Един от най-важните фактори на околната среда, незаменим и универсален фактор е температура . Той определя нивото на активност на организмите, влияе върху метаболитните процеси, размножаването, развитието и други аспекти на техния живот. Разпределението на организмите зависи от това. Трябва да се отбележи, че в зависимост от телесната температура се разграничават пойкилотермни и хомеотермни организми. Пойкилотермните организми (от гръцки - различни и топлина) са студенокръвни животни с нестабилна вътрешна телесна температура, варираща в зависимост от температурата на околната среда. Те включват всички безгръбначни, а гръбначните включват риби, земноводни и влечуги. Телесната им температура като правило е с 1–2°C по-висока от външната температура или равна на нея. Когато температурата на околната среда се повиши или понижи над оптималните стойности, тези организми изпадат в оцепенение или умират. Липсата на съвършени терморегулаторни механизми при пойкилотермните животни се дължи на относително слабото развитие на нервната система и ниското ниво на метаболизъм в сравнение с хомеотермните организми. Хомеотермните организми са топлокръвни животни, чиято температура е повече или по-малко постоянна и като правило не зависи от температурата на околната среда. Те включват бозайници и птици, при които постоянството на температурата е свързано с по-високо ниво на метаболизъм в сравнение с пойкилотермните организми. Освен това имат топлоизолационен слой (перо, козина, мастен слой). Температурата им е сравнително висока: при бозайниците тя е 36–37°C, а при птиците в покой – до 40–41°C.

Термичен режим . Както беше отбелязано, температурата е важен фактор на околната среда, който влияе върху съществуването, развитието и разпространението на организмите. В същото време има значение не само абсолютното количество топлина, но и нейното разпределение във времето, тоест топлинният режим. Топлинният режим на растенията се състои от температурни условия, които се характеризират с една или друга продължителност и изменение в определена последователност в комбинация с други фактори. При животните той също, в комбинация с редица други фактори, определя тяхната ежедневна и сезонна активност. Топлинният режим е относително постоянен през цялата година само в тропическите зони. На север и юг дневните и сезонните температурни колебания нарастват с отдалечаване от екватора. Растенията и животните, приспособявайки се към тях, проявяват различни нужди от топлина в различни периоди. Например покълването на семената става при по-ниски температури от последващия им растеж; периодът на цъфтеж изисква повече топлина от периода на узряване на плодовете. В различни организми се подчиняват биологичните процеси при оптимални температури правилото на Вант Хоф, според който скоростта на химичните реакции се увеличава 2–3 пъти с повишаване на температурата с 10°C. За растенията, подобно на животните, е важно общото количество топлина, което могат да получат от околната среда. Температурите, които са над долния праг на развитие и не надхвърлят горния праг, се наричат ​​ефективни температури. Количеството топлина, необходимо за развитие, се определя от сумата от ефективните температури или сумата от топлина. Ефективната температура може лесно да се определи чрез познаване на долния праг на развитие и наблюдаваната температура. Например, ако долният праг за развитие на даден организъм е 10° C, а текущата температура е 25° C, тогава ефективната температура ще бъде 15° C (25–10° C). Сумата от ефективните температури за всеки вид растения и пойкилотермни животни е относително постоянна стойност.

Растенията имат различни анатомични, морфологични и физиологични адаптации, които изглаждат вредното въздействие на високите и ниските температури: интензивността на транспирацията (с понижаване на температурата изпарението на водата през устицата става по-малко интензивно и в резултат на това преносът на топлина намалява и обратно); натрупване на соли в клетките, които променят температурата на плазмената коагулация, свойството на хлорофила да предотвратява проникването на най-горещата слънчева светлина. Натрупването на захар и други вещества в клетките на мразоустойчивите растения, които увеличават концентрацията на клетъчния сок, прави растенията по-устойчиви и е от голямо значение за тяхната терморегулация. Влиянието на топлинните условия може да се види и при животните. Докато се отдалечаваме от полюсите към екватора, размерите на систематично подобни животни с нестабилна телесна температура се увеличават, а с постоянни - намаляват. Тази разпоредба отразява Правилото на Бергман. Една от причините за това явление е повишаването на температурата в тропиците и субтропиците. При малките форми се увеличава относителната повърхност на тялото и се увеличава преносът на топлина, което има отрицателен ефект в умерените и високи географски ширини, предимно върху животни с нестабилна телесна температура. Телесната температура на организмите има значителен формообразуващ ефект. Под въздействието на топлинния фактор те образуват такива морфологични характеристики като отразяваща повърхност; мастни натрупвания, пух, пера и козина при птици и бозайници. В Арктика, високо в планините, повечето насекоми са тъмни на цвят, което подобрява поглъщането на слънчева светлина. При животни с постоянна телесна температура в студени климатични зони има тенденция към намаляване на площта на изпъкналите части на тялото - Правилото на Алън, тъй като те отделят най-голямо количество топлина в околната среда (Фигура 3.2). При бозайниците при ниски температури размерът на опашката, крайниците и ушите е относително намален и косата се развива по-добре. По този начин размерът на ушите на арктическата лисица (обитател на тундрата) е малък, те се увеличават при лисицата, характерна за умерените ширини, и стават доста големи при лисицата фенек (жител на пустините на Африка). Като цяло, по отношение на температурата, анатомичните и морфологични промени както в растенията, така и в животните са насочени предимно към регулиране на нивото на загуба на топлина. В хода на дългото историческо развитие, приспособявайки се към периодичните промени в температурните условия, организмите, включително живеещите в горите, са развили различни нужди от топлина в различни периоди от живота.

Фигура 3.2 – Разлики в дължината на ушите при три вида лисици,

живеещи в различни географски райони

(според А. С. Степановских, 2003 г.)

Топлинните условия също влияят върху разпространението на растенията и животните по света. Те са исторически адаптирани към определени топлинни условия. Следователно температурният фактор е пряко свързан с разпространението на растенията и животните. В една или друга степен той определя населението на различни природни зони от организми. През 1918 г. А. Холкинс формулира биоклиматичен закон. Той установи, че съществува естествена, доста тясна връзка между развитието на фенологичните явления и географската ширина, дължина и надморска височина. Същността на този закон е, че докато се движите на север, изток и в планините, времето на началото на периодичните явления (като цъфтеж, плододаване, падане на листа) в жизнената дейност на организмите се забавя с 4 дни за всеки градус географска ширина, 5 градуса географска дължина и приблизително 100 m височина. Съществува връзка между границите на разпространение на растенията и животните с броя на дните в годината с определена средна температура. Например изолинии със средни дневни температури над 7°C за повече от 225 дни в годината съвпадат с границата на разпространение на бука в Европа. Но не средните дневни температури са от голямо значение, а техните колебания в комбинация с други фактори на околната среда, екоклиматични и микроклиматични условия.

Разпределението на топлината е свързано с различни фактори: наличието на водни тела (близо до тях амплитудата на температурните колебания е по-малка); особености на релефа, топография на района. Така по северните и южните склонове на хълмове и дерета се наблюдават доста големи температурни разлики. Релефът, определящ изложението на склоновете, оказва влияние върху степента на тяхното нагряване. Това води до формирането на малко по-различни растителни асоциации и животински групи по южните и северните склонове. В южната част на тундрата горската растителност се намира на склонове в речни долини, в заливни низини или на хълмове в средата на равнината, тъй като това са местата, които се затоплят най-много.

С промяната на температурата на въздуха се променя и температурата на почвата. Различните почви се затоплят по различен начин в зависимост от цвета, структурата, влажността и изложението. Затоплянето, както и охлаждането на почвената повърхност се предотвратява от растителна покривка. През деня температурата на въздуха под горския покрив винаги е по-ниска, отколкото на открито, а през нощта в гората е по-топло, отколкото на полето. Това се отразява на видовия състав на животните: дори в една и съща област те често са различни.

Важните фактори на околната среда включват влажност (вода) . Водата е необходима за всяка протоплазма. Всички физиологични процеси протичат с участието на вода. Живите организми използват водни разтвори (като кръв и храносмилателни сокове), за да поддържат своите физиологични процеси. Той ограничава растежа и развитието на растенията по-често от другите фактори на околната среда. От екологична гледна точка водата служи като ограничаващ фактор както в сухоземните местообитания, така и във водните, където количеството й е подложено на силни колебания. Трябва да се отбележи, че сухоземните организми постоянно губят вода и се нуждаят от редовно попълване. В процеса на еволюция те са развили множество адаптации, които регулират водния метаболизъм. Потребността на растенията от вода в различните периоди на развитие не е еднаква, особено при различните видове. Тя варира в зависимост от климата и вида на почвата. За всяка фаза на растеж и етап на развитие на всеки вид растение се разграничава критичен период, когато липсата на вода има особено негативен ефект върху живота му. Почти навсякъде, с изключение на влажните тропици, сухоземните растения изпитват суша, временна липса на вода. Недостигът на влага намалява растежа на растенията и причинява нисък ръст и безплодие поради недоразвитие на генеративните органи. Атмосферното засушаване се проявява силно при високи летни температури, почвеното засушаване - с намаляване на почвената влага. В същото време има растения, които са чувствителни към един или друг дефицит. Букът може да живее в относително суха почва, но е много чувствителен към влажността на въздуха. Горските растения изискват високо съдържание на водни пари във въздуха. Влажността на въздуха определя честотата на активен живот на организмите, сезонната динамика на жизнените цикли, влияе върху продължителността на тяхното развитие, плодовитостта и смъртността.

Както можете да видите, всеки от тези фактори играе важна роля в живота на организмите. Но комбинираното действие на светлина, температура и влажност също е важно за тях. Атмосферни газове (кислород, въглероден диоксид, водород), хранителни вещества (фосфор, азот), калций, сяра, магнезий, мед, кобалт, желязо, цинк, бор, силиций; течения и налягане, соленост и други абиотични фактори на околната среда оказват влияние върху организмите. Обобщени данни за основните абиотични фактори на средата, ритъма и обхвата на тяхното действие са представени в таблица 2.

Предишен

Абиотични, биотични и антропогенни фактори на околната среда

Естествената среда на живия организъм се състои от много неорганични и органични компоненти, включително тези, въведени от хората. Освен това някои от тях може да са необходими на организмите, докато други не играят съществена роля в живота им. Например заек, вълк, лисица и всяко друго животно в гората са във връзка с огромен брой елементи. Те не могат без такива неща като въздух, вода, храна, определена температура. Други, например камък, ствол на дърво, пън, хълм, канавка, са елементи на околната среда, към които те могат да бъдат безразлични. Животните влизат във временни отношения с тях (подслон, кръстосване), но не и в задължителни отношения.

Компонентите на околната среда, които са важни за живота на организма и с които той неизбежно се сблъсква, се наричат ​​фактори на околната среда.

Факторите на околната среда могат да бъдат необходими или вредни за живите същества, като насърчават или възпрепятстват оцеляването и възпроизводството.

Условията на живот са набор от фактори на околната среда, които определят растежа, развитието, оцеляването и възпроизводството на организмите.

Цялото разнообразие от фактори на околната среда обикновено се разделя на три групи: абиотични, биотични и антропогенни.

Абиотични факторие набор от свойства на неживата природа, които са важни за организмите. Тези фактори от своя страна могат да бъдат разделени за химически(състав на атмосферата, водата, почвата) и физически(температура, налягане, влажност, течения и др.). Разнообразието от релефни, геоложки и климатични условия поражда и огромно разнообразие от абиотични фактори.

От първостепенно значение са климатични(слънчева светлина, температура, влажност); географски(продължителност на деня и нощта, терен); хидроложки(гр. hydor-вода) - течение, вълни, състав и свойства на водата; едафичен(гр. edaphos - почва) - състав и свойства на почвите и др.

Всички фактори могат да повлияят на организмите пряко или косвено. Например теренът влияе върху условията на осветление, влажността, вятъра и микроклимата.

Биотични фактори- това е съвкупността от въздействията на жизнената дейност на едни организми върху други. За всеки организъм всички останали са важни фактори на околната среда; Тези фактори също са много разнообразни.

Цялото разнообразие от взаимоотношения между организмите може да се раздели на два основни вида: антагонистичен(гръцки antagonizsma - борба) и неантагонистичен.

Хищничество- форма на връзка между организми от различни трофични нива, при която един вид организъм живее за сметка на друг, изяждайки го (+ -)

(фиг. 5.1). Хищниците могат да се специализират в една плячка (рис - заек) или да бъдат полифаги (вълк). Във всяка биоценоза са се развили механизми, които регулират броя както на хищниците, така и на жертвите. Неразумното унищожаване на хищници често води до намаляване на тяхната жизнеспособност

Фигура 5.1 - Хищничество

конкуренция (лат. concurrentia - конкуренция) е форма на връзка, при която организми от едно и също трофично ниво се конкурират за храна и други условия на съществуване, като се потискат взаимно (- -). Конкуренцията е ясно очевидна в растенията. Дърветата в гората се стремят да покрият възможно най-голямо пространство с корените си, за да получат вода и хранителни вещества. Те също така достигат височина към светлината, опитвайки се да изпреварят своите конкуренти. Плевелите запушват други растения (фиг. 5.3). Има много примери от живота на животните. Засилената конкуренция обяснява например несъвместимостта на раците с широки нокти и тесни нокти в един резервоар: ракът с тесни нокти обикновено печели, тъй като е по-плодороден.

Фигура 5.3-Конкуренция

Колкото по-голямо е сходството в изискванията на два вида към условията на живот, толкова по-силна е конкуренцията, която може да доведе до изчезването на един от тях. Видът на взаимодействията на определени видове може да варира в зависимост от условията или етапите от жизнения цикъл.

Антагонистичните отношения са по-силно изразени в началните етапи от развитието на общността. В процеса на развитие на екосистемата се разкрива тенденция за замяна на отрицателните взаимодействия с положителни, които увеличават оцеляването на видовете.

Неантагонистиченотношенията теоретично могат да бъдат изразени в много комбинации: неутрални (0 0), взаимно изгодни (+ +), едностранни (0 +) и т.н. Основните форми на тези взаимодействия са следните: симбиоза, мутуализъм и коменсализъм.

Симбиоза(гр. symbiosis - съжителство) е взаимноизгодна, но не задължителна връзка между различни видове организми (+ +). Пример за симбиоза е съжителството на рак отшелник и анемон: анемонът се движи, прикрепяйки се към гърба на рака, и с помощта на анемонията получава по-богата храна и защита (фиг. 5.4).

Фигура 5.4- Симбиоза

Понякога терминът "симбиоза" се използва в по-широк смисъл - "съвместен живот".

Мутуализъм(лат. mutuus - взаимен) - взаимно изгодни и задължителни за растежа и оцеляването на връзките между организмите от различни видове (+ +). Лишеите са добър пример за положителната връзка между водорасли и гъби. Когато насекомите разпространяват растителен прашец, и двата вида развиват специфични адаптации: цвят и мирис при растенията, хобот при насекомите и др.

Фигура 5.5 - Мутуализъм

Коменсализъм(лат. commensa/is - събеседник) - връзка, в която единият от партньорите има полза, но другият е безразличен (+ 0). Коменсализмът често се наблюдава в морето: в почти всяка черупка на мекотело и тялото на гъба има „неканени гости“, които ги използват като убежища. Птици и животни, които се хранят с остатъци от храна на хищници, са примери за коменсали (фиг. 5.6).

Фигура 5.6- Коменсализъм

Въпреки конкуренцията и други видове антагонистични отношения, в в природата много видове могат да съжителстват мирно(фиг. 5.7). В такива случаи се казва, че всеки вид има собствена екологична ниша(френски niche - гнездо). Терминът е предложен през 1910 г. от Р. Джонсън.

Близкородствените организми, които имат сходни изисквания към околната среда, по правило не живеят при еднакви условия. Ако живеят на едно и също място, те или използват различни ресурси, или имат други разлики във функцията.

Например различни видове кълвачи. Въпреки че всички те се хранят с насекоми по един и същи начин и гнездят в хралупи на дървета, те изглежда имат различна специализация. Големият пъстър кълвач търси храна в стволовете на дърветата, средният пъстър кълвач в големите горни клони, малкият пъстър кълвач в тънките клонки, зеленият кълвач лови мравки по земята, а трипръстият кълвач търси мъртви и изгорели стволове на дървета , т.е. различните видове кълвачи имат различни екологични ниши.

Екологичната ниша е набор от териториални и функционални характеристики на местообитанието, които отговарят на изискванията на даден вид: храна, условия на размножаване, взаимоотношения с конкуренти и др.

Някои автори използват термините „местообитание“ или „местообитание“ вместо термина „екологична ниша“. Последните включват само пространството на местообитанието, а екологичната ниша, освен това, определя функцията, изпълнявана от вида. P. Agess (1982) дава следните определения за ниша и среда: средата е адресът, където живее организмът, а нишата е неговата професия(фиг. 5.7).

Фигура 5.7- Мирно съжителство на различни организми

Фигура 5.8-Екологични ниши

Антропогенни фактори- представлява комбинация от различни въздействия на човека върху неживата и живата природа. С историческото развитие на човечеството природата се обогатява с качествено нови явления. Само с физическото си съществуване хората оказват забележимо въздействие върху околната среда: в процеса на дишане те всяка година отделят в атмосферата 1*10 12 kg CO 2,и се консумират с храната около 5*10 15 ккал.В много по-голяма степен биосферата се влияе от производствените дейности на човека. В резултат на това се преразпределят релефът и съставът на земната повърхност, химичният състав на атмосферата, изменението на климата, прясната вода, изчезват естествените екосистеми и се създават изкуствени агро- и техно-екосистеми, култивираните растения се култивират, животните се опитомяват и т.н.

Човешкото въздействие може да бъде пряко и непряко. Например изсичането и изкореняването на горите има не само пряк ефект (унищожаване на дървета и храсти), но и косвен ефект - променят се условията на живот на птиците и животните. Изчислено е, че от 1600 г. насам хората са унищожили по един или друг начин 162 вида птици и над 100 вида бозайници. Но, от друга страна, създава нови сортове растения и породи животни, като непрекъснато увеличава добива и продуктивността им. Изкуственото преместване на растения и животни също оказва голямо влияние върху живота на екосистемите. Така зайците, донесени в Австралия, се размножиха там толкова много, че нанесоха огромни щети на селското стопанство.

Бързата урбанизация (на латински urbanus - градски) - растежът на градовете през последния половин век - промени лицето на Земята повече от много други дейности в историята на човечеството. Най-ярката проява на антропогенното влияние върху биосферата е замърсяването на околната среда.

Светлината е един от основните фактори на околната среда. Без светлина е невъзможна фотосинтетичната дейност на растенията, а без нея животът като цяло е немислим, тъй като зелените растения имат способността да произвеждат необходимия за всички живи същества кислород. Освен това светлината е единственият източник на топлина на планетата Земя. Той има пряк ефект върху химичните и физични процеси, протичащи в организмите и влияе върху метаболизма.

Много морфологични и поведенчески характеристики на различни организми са свързани с тяхното излагане на светлина. Дейността на някои вътрешни органи на животните също е тясно свързана с осветлението. Поведението на животните, като сезонна миграция, снасяне на яйца, ухажване и пролетен коловоз, е свързано с продължителността на светлата част на деня.

В екологията терминът "светлина" се отнася до целия диапазон от слънчева радиация, достигаща земната повърхност. Спектърът на разпределение на енергията на слънчевата радиация извън земната атмосфера показва, че около половината от слънчевата енергия се излъчва в инфрачервената област, 40% във видимата област и 10% в ултравиолетовата и рентгеновата област.

За живата материя са важни качествените характеристики на светлината - дължина на вълната, интензитет и продължителност на облъчване. Има близка ултравиолетова радиация (400-200 nm) и далечна или вакуумна (200-10 nm). Източници на ултравиолетово лъчение са високотемпературна плазма, ускорени електрони, някои лазери, Слънцето, звезди и др. Биологичният ефект на ултравиолетовото лъчение се причинява от химични промени в молекулите на живите клетки, които ги абсорбират, главно молекули на нуклеинови киселини ( ДНК и РНК) и протеини и се изразява в нарушения на деленето, появата на мутации и клетъчна смърт.

Част от слънчевите лъчи, изминали огромно разстояние, достигат повърхността на Земята, осветяват я и я нагряват. Изчислено е, че нашата планета получава около една двумилиардна слънчева енергия и от това количество само 0,1-0,2% се използват от зелените растения за създаване на органична материя. Всеки квадратен метър от планетата получава средно 1,3 kW слънчева енергия. Би било достатъчно да работите с електрическа кана или ютия.

Условията на осветление играят изключителна роля в живота на растенията: тяхната продуктивност и продуктивност зависят от интензивността на слънчевата светлина. Светлинният режим на Земята обаче е доста разнообразен. В гората е различно отколкото на поляната. Осветлението в широколистните и тъмните иглолистни смърчови гори е значително различно.

Светлината контролира растежа на растенията: те растат в посока на по-голяма светлина. Тяхната чувствителност към светлина е толкова голяма, че издънките на някои растения, държани на тъмно през деня, реагират на проблясък на светлина, който продължава само две хилядна от секундата.

Всички растения по отношение на светлината могат да бъдат разделени на три групи: хелиофити, сциофити, факултативни хелиофити.

Хелиофити(от гръцки helios - слънце и phyton - растение), или светлолюбиви растения, или изобщо не понасят, или не понасят дори леко засенчване. Тази група включва степни и ливадни треви, тундрови растения, ранни пролетни растения, повечето култивирани растения на открито и много плевели. Сред видовете от тази група се срещат обикновен живовляк, огнище, тръстика и др.

Сциофити(от гръцки scia - сянка), или сенчести растения, не понасят силна светлина и живеят на постоянна сянка под короната на гората. Това са предимно горски билки. При рязко изсветляване на горския покрив те изпадат в депресия и често умират, но много от тях възстановяват своя фотосинтетичен апарат и се адаптират към живота в нови условия.

Факултативни хелиофити, или сенкоустойчиви растения, могат да се развиват както при много високи, така и при ниски количества светлина. Като пример можем да посочим някои дървета - обикновен смърч, клен, обикновен габър; храсти - леска, глог; билки - ягоди, полски здравец; много стайни растения.

Важен абиотичен фактор е температура.Всеки организъм е способен да живее в определен температурен диапазон. Зоната на разпространение на живите същества е ограничена главно до областта от малко под 0 °C до 50 °C.

Основният източник на топлина, както и на светлина, е слънчевата радиация. Един организъм може да оцелее само при условия, към които метаболизмът му е адаптиран. Ако температурата на жива клетка падне под нулата, клетката обикновено се уврежда физически и умира в резултат на образуването на ледени кристали. Ако температурата е твърде висока, настъпва денатурация на протеина. Точно това се случва при варене на пилешко яйце.

Повечето организми са в състояние да контролират телесната си температура до известна степен чрез различни реакции. При по-голямата част от живите същества телесната температура може да варира в зависимост от температурата на околната среда. Такива организми не са в състояние да регулират температурата си и се наричат студенокръвен (пойкилотермичен).Тяхната дейност зависи главно от топлината, идваща отвън. Телесната температура на пойкилотермните организми е свързана със стойностите на околната температура. Хладнокръвието е характерно за такива групи организми като растения, микроорганизми, безгръбначни, риби, влечуги и др.

Значително по-малък брой живи същества са способни активно да регулират телесната температура. Това са представители на двата висши класа гръбначни животни - птици и бозайници. Топлината, която генерират, е продукт на биохимични реакции и служи като значителен източник на повишена телесна температура. Тази температура се поддържа на постоянно ниво, независимо от температурата на околната среда. Организми, които са в състояние да поддържат постоянна оптимална телесна температура независимо от температурата на околната среда, се наричат ​​топлокръвни (хомеотермични). Благодарение на това свойство много видове животни могат да живеят и да се размножават при температури под нулата (северен елен, полярна мечка, перконоги, пингвин). Поддържането на постоянна телесна температура се осигурява от добра топлоизолация, създадена от козина, плътно оперение, подкожни въздушни кухини, дебел слой мастна тъкан и др.

Частен случай на хомеотермията е хетеротермията (от гръцки heteros - различен). Различните нива на телесната температура при хетеротермните организми зависят от тяхната функционална активност. През периода на активност те имат постоянна телесна температура, а през периода на почивка или хибернация температурата спада значително. Хетеротермията е характерна за гофери, мармоти, язовци, прилепи, таралежи, мечки, колибри и др.

Условията на овлажняване играят специална роля в живота на живите организми.

вода- основата на живата материя. За повечето живи организми водата е един от основните фактори на околната среда. Това е най-важното условие за съществуването на целия живот на Земята. Всички жизнени процеси в клетките на живите организми протичат във водна среда.

Водата не се променя химически от повечето технически съединения, които разтваря. Това е много важно за живите организми, тъй като хранителните вещества, необходими за техните тъкани, се доставят във водни разтвори в относително малко променена форма. В естествени условия водата винаги съдържа едно или друго количество примеси, не само взаимодействащи с твърди и течни вещества, но и разтварящи газове.

Уникалните свойства на водата предопределят нейната особена роля във формирането на физико-химическата среда на нашата планета, както и в възникването и поддържането на едно удивително явление – живота.

Човешкият ембрион се състои от 97% вода, а при новородените количеството й е 77% от телесното тегло. До 50-годишна възраст количеството вода в човешкото тяло намалява и вече представлява 60% от теглото му. Основната част от водата (70%) е концентрирана вътре в клетките, а 30% е междуклетъчна вода. Човешките мускули са 75% вода, черният дроб е 70%, мозъкът е 79%, а бъбреците са 83%.

Тялото на животно, като правило, съдържа най-малко 50% вода (например слон - 70%, гъсеница, която яде листа от растения - 85-90%, медуза - повече от 98%).

Слонът се нуждае от най-много вода (въз основа на дневните нужди) от всяко сухоземно животно - около 90 литра. Слоновете са едни от най-добрите „хидрогеолози“ сред животните и птиците: те усещат водни тела на разстояние до 5 км! Само зубрите са по-далеч - на 7-8 км. В сухи времена слоновете използват бивните си, за да копаят дупки в сухи речни корита, за да събират вода. Биволи, носорози и други африкански животни с готовност използват слонски кладенци.

Разпространението на живота на Земята е пряко свързано с валежите. Влажността не е еднаква в различните части на света. Най-много валежи падат в екваториалната зона, особено в горното течение на река Амазонка и на островите на Малайския архипелаг. Броят им в някои райони достига 12 000 mm годишно. И така, на един от Хавайските острови вали от 335 до 350 дни в годината. Това е най-влажното място на Земята. Средните годишни валежи тук достигат 11 455 mm. За сравнение, тундрата и пустините получават по-малко от 250 mm валежи годишно.

Животните се отнасят към влагата по различен начин. Водата като физическо и химично тяло оказва непрекъснато влияние върху живота на хидробионтите (водните организми). Той не само задоволява физиологичните нужди на организмите, но също така доставя кислород и храна, отвежда метаболитите и транспортира половите продукти и самите водни организми. Благодарение на подвижността на водата в хидросферата е възможно съществуването на прикрепени животни, които, както е известно, не съществуват на сушата.

Едафични фактори

Цялата съвкупност от физични и химични свойства на почвата, които оказват екологично въздействие върху живите организми, се отнася до едафичните фактори (от гръцки edaphos - основа, земя, почва). Основните едафични фактори са механичният състав на почвата (размер на нейните частици), относителна рохкавост, структура, водопропускливост, аерация, химичен състав на почвата и циркулиращите в нея вещества (газове, вода).

Естеството на гранулометричния състав на почвата може да има екологично значение за животни, които в определен период от живота живеят в почвата или водят ровен начин на живот. Ларвите на насекомите обикновено не могат да живеят в почва, която е твърде камениста; ровещите Hymenoptera, снасянето на яйца в подземни проходи, много скакалци, заравянето на яйчни пашкули в земята, трябва тя да е достатъчно рохкава.

Важна характеристика на почвата е нейната киселинност. Известно е, че киселинността на средата (pH) характеризира концентрацията на водородни йони в разтвора и е числено равна на отрицателния десетичен логаритъм на тази концентрация: pH = -log. Водните разтвори могат да имат рН от 0 до 14. Неутралните разтвори имат рН 7, киселинните разтвори се характеризират с рН стойности по-малки от 7, а алкалните разтвори се характеризират с рН стойности по-големи от 7. Киселинността може да служи като индикатор за скоростта на общия метаболизъм на дадена общност. Ако pH на почвения разтвор е ниско, това означава, че почвата съдържа малко хранителни вещества, така че нейната продуктивност е изключително ниска.

Във връзка с плодородието на почвата се разграничават следните екологични групи растения:

• олиготрофи (от гръцки olygos - малък, незначителен и trophe - храна) - растения от бедни, неплодородни почви (бял бор);
• мезотрофи (от гръцки mesos - среден) - растения с умерена нужда от хранителни вещества (повечето горски растения от умерени ширини);
• еутрофен(от гръцки тя - добро) - растения, които изискват голямо количество хранителни вещества в почвата (дъб, леска, цариградско грозде).

Орографски фактори

Разпределението на организмите на земната повърхност се влияе до известна степен от фактори като особености на елементите на релефа, надморска височина, изложение и стръмност на склоновете. Те са обединени в група орографски фактори (от гръцки oros - планина). Тяхното въздействие може значително да повлияе на местния климат и развитието на почвата.

Един от основните орографски фактори е надморската височина. С надморската височина средните температури намаляват, дневните температурни разлики се увеличават, валежите, скоростта на вятъра и интензивността на радиацията се увеличават, атмосферното налягане и концентрациите на газове намаляват. Всички тези фактори влияят върху растенията и животните, причинявайки вертикална зоналност.

Типичен пример е вертикалното зониране в планините. Тук на всеки 100 m издигане температурата на въздуха се понижава средно с 0,55 °C. В същото време влажността се променя и продължителността на вегетационния период се скъсява. С увеличаване на надморската височина на местообитанието развитието на растенията и животните се променя значително. В подножието на планините може да има тропически морета, а на върха духат арктически ветрове. От едната страна на планината може да е слънчево и топло, от другата може да е влажно и студено.

Друг орографски фактор е изложението на склона. На северните склонове растенията образуват сенчести форми, а на южните - светли форми. Растителността тук е представена предимно от устойчиви на суша храсти. Склоновете с южно изложение получават повече слънчева светлина, така че интензитетът на светлината и температурата тук са по-високи, отколкото в дъното на долините и склоновете със северно изложение. Това е свързано със значителни разлики в нагряването на въздуха и почвата, скоростта на топене на снега и изсъхването на почвата.

Важен фактор е стръмността на склона. Влиянието на този показател върху условията на живот на организмите се отразява главно чрез характеристиките на почвената среда, водния и температурния режим. Стръмните склонове се характеризират с бързо оттичане и отмиване на почвата, така че почвите тук са тънки и по-сухи. Ако наклонът надвишава 35°, обикновено се създават пързалки от насипен материал.

Хидрографски фактори

Хидрографските фактори включват такива характеристики на водната среда като плътност на водата, скорост на хоризонтални движения (течение), количество разтворен във водата кислород, съдържание на суспендирани частици, поток, температурни и светлинни режими на водните тела и др.

Организмите, които живеят във водна среда, се наричат ​​хидробионти.

Различните организми са се приспособили към плътността на водата и определени дълбочини по свой начин. Някои видове могат да издържат на налягане от няколко до стотици атмосфери. Много риби, главоноги, ракообразни и морски звезди живеят на големи дълбочини при налягане от около 400-500 atm.

Високата плътност на водата осигурява съществуването на много нескелетни форми във водната среда. Това са малки ракообразни, медузи, едноклетъчни водорасли, килови и птероподни мекотели и др.

Високият специфичен топлинен капацитет и високата топлопроводимост на водата определят по-стабилния температурен режим на водните тела в сравнение със сушата. Амплитудата на годишните температурни колебания не надвишава 10-15 °C. В континенталните води тя е 30-35 °C. В самите резервоари температурните условия между горния и долния слой на водата се различават значително. В дълбоките слоеве на водния стълб (в моретата и океаните) температурният режим е стабилен и постоянен (3-4 °C).

Важен хидрографски фактор е светлинният режим на водоемите. Количеството светлина бързо намалява с дълбочината, така че в Световния океан водораслите живеят само в осветената зона (най-често на дълбочина от 20 до 40 m). Плътността на морските организми (броят им на единица площ или обем) естествено намалява с дълбочината.

Химични фактори

Ефектът на химичните фактори се проявява под формата на проникване в околната среда на химични вещества, които не са присъствали в нея преди, което до голяма степен се дължи на съвременното антропогенно влияние.

Химичен фактор като газовия състав е изключително важен за организмите, живеещи във водната среда. Например, във водите на Черно море има много сероводород, което прави този басейн не съвсем благоприятен за живота на някои животни в него. Реките, които се вливат в него, носят със себе си не само пестициди или тежки метали, отмити от нивите, но и азот и фосфор. И това е не само селскостопански тор, но и храна за морски микроорганизми и водорасли, които поради излишък от хранителни вещества започват да се развиват бързо (водата цъфти). Когато умрат, те потъват на дъното и консумират значително количество кислород по време на процеса на гниене. През последните 30-40 години цъфтежът на Черно море се е увеличил значително. В долния слой на водата кислородът се заменя с отровен сероводород, така че тук практически няма живот. Органичният свят на морето е сравнително беден и еднообразен. Живият му слой е ограничен до тясна повърхност с дебелина 150 м. За земните организми те са нечувствителни към газовия състав на атмосферата, тъй като той е постоянен.

Групата от химични фактори включва и такъв показател като солеността на водата (съдържанието на разтворими соли в естествените води). Според количеството на разтворените соли природните води се разделят на следните категории: сладки води - до 0,54 g/l, солени води - от 1 до 3, слабо солени - от 3 до 10, солени и много солени води - от 10 до 50, саламура - над 50 g/l. Така в пресни водни тела на сушата (потоци, реки, езера) 1 kg вода съдържа до 1 g разтворими соли. Морската вода е сложен солен разтвор, чиято средна соленост е 35 g/kg вода, т.е. 3,5%.

Живите организми, живеещи във водна среда, са приспособени към строго определена соленост на водата. Сладководните форми не могат да живеят в моретата, а морските форми не могат да понасят обезсоляване. Ако солеността на водата се промени, животните се движат в търсене на благоприятна среда. Например, когато повърхностните слоеве на морето са обезсолени след проливни дъждове, някои видове морски ракообразни се спускат на дълбочина до 10 m.

Ларвите на стридите живеят в солени води на малки заливи и естуари (полузатворени крайбрежни водни басейни, които свободно общуват с океана или морето). Ларвите растат особено бързо, когато солеността на водата е 1,5-1,8% (някъде между прясна и солена вода). При по-високо съдържание на сол растежът им е донякъде потиснат. Когато съдържанието на сол намалява, растежът вече е значително потиснат. При соленост 0,25% растежът на ларвите спира и всички те умират.

Пирогенни фактори

Те включват фактори на излагане на огън или пожари. Понастоящем пожарите се считат за много значим и един от естествените абиотични фактори на околната среда. Когато се използва правилно, огънят може да бъде много ценен инструмент за околната среда.

На пръв поглед пожарите са негативен фактор. Но в действителност това не е така. Без пожари саваната, например, бързо би изчезнала и би била покрита с гъста гора. Това обаче не се случва, тъй като нежните филизи на дърветата умират в огъня. Тъй като дърветата растат бавно, малко от тях оцеляват при пожари и стават достатъчно високи. Тревата расте бързо и също толкова бързо се възстановява след пожар.

Трябва да се отбележи, че за разлика от други фактори на околната среда, хората могат да регулират пожарите и следователно те могат да се превърнат в известен ограничаващ фактор за разпространението на растения и животни. Контролираните от човека пожари произвеждат пепел, която е богата на полезни вещества. Смесвайки се с почвата, пепелта стимулира растежа на растенията, чието количество определя живота на животните.

В допълнение, много жители на саваната, като африканския щъркел и птицата секретар, използват огън за свои собствени цели. Те посещават границите на естествени или контролирани пожари и ядат насекоми и гризачи там, които избягат от огъня.

Пожарите могат да възникнат както от природни фактори (мълния), така и от случайни и неслучайни човешки действия. Има два вида пожари. Пожарите на покрива са най-трудни за ограничаване и регулиране. Най-често те са много интензивни и унищожават цялата растителност и органични вещества в почвата. Такива пожари имат ограничаващ ефект върху много организми.

Приземни пожари, напротив, имат избирателен ефект: за някои организми те са по-разрушителни, за други - по-малко и по този начин допринасят за развитието на организми с висока устойчивост на пожари. Освен това малките приземни пожари допълват действието на бактериите, разлагат мъртвите растения и ускоряват превръщането на минералните хранителни вещества във форма, подходяща за използване от нови поколения растения. В местообитания с неплодородна почва пожарите допринасят за нейното обогатяване с пепелни елементи и хранителни вещества.

Когато има достатъчно влага (прериите в Северна Америка), пожарите стимулират растежа на тревите за сметка на дърветата. Пожарите играят особено важна регулаторна роля в степите и саваните. Тук периодичните пожари намаляват вероятността от нашествие на пустинни храсти.

Човекът често е причина за увеличаване на честотата на горските пожари, въпреки че частно лице няма право умишлено (дори случайно) да предизвика пожар в природата. Използването на огън от специалисти обаче е част от правилното управление на земята.

При провеждане на урок се използва компютърна презентация, съдържаща основните положения на представения материал, таблици, примери, илюстрации. Предварително отделните ученици получават задача да подготвят съобщения по определени раздели от темата на урока. При съставянето на тестовите задачи се използват материали от презентацията и подготвени съобщения.

По време на часовете

Учител.Всички живи организми, обитаващи Земята, се влияят от факторите на околната среда. Екологичните фактори са отделни свойства или елементи на околната среда, които влияят пряко или косвено върху живите организми по време на поне един от етапите на индивидуалното развитие. Факторите на околната среда са разнообразни. Те могат да бъдат разделени според вида на ефекта върху организмите, степента на променливост във времето и продължителността на действие. Но обикновено факторите на околната среда се разделят въз основа на техния произход на абиотични, биотични и антропогенни.

(Екранът показва схема за класификация на факторите на околната среда.)

Организмите реагират различно на въздействието на абиотичните фактори. Някои бактерии са способни да живеят в най-екстремни условия - в гейзери, сероводородни извори, в много солена вода, на най-големите дълбочини на Световния океан, много дълбоко в почвата, в ледовете на Антарктида, в телата на живите организми. И някои планктонни организми в океана умират при най-малките промени в температурата или солеността на околната вода. Някои фактори също са важни за организмите по различни начини. Например, за ларва на кукла, развиваща се в почвата, такъв общоважен фактор като светлината е практически маловажен.

От обширен списък с абиотични фактори ще разгледаме температурата, светлината и влажността - тяхното влияние е много важно за повечето живи организми на планетата.

температура

Учител.Температурите на сушата могат да варират в различните части на земното кълбо от +50 ° C до –50 ° C, като рядко достигат по-високи или по-ниски стойности, например през деня в пустините или през зимата в някои райони на Източен Сибир, Арктика и Антарктика . Температурата на водата в Световния океан обикновено варира от +2 °C до +27 °C. Съответно повечето растения и животни могат да съществуват в условия на доста тесен температурен диапазон. Някои видове бактерии обаче могат да живеят и да се размножават в горещи извори при температури над +80 °C. Други организми са в състояние да оцелеят при значителни промени в температурата, докато са в състояние на покой или спряна анимация. Например, микробните спори могат да издържат на охлаждане до –200 °C.

(Екранът показва различни групи животни в зависимост от отношението им към температурните промени.)

Студентско съобщение

Има животински организми с постоянна телесна температура (топлокръвни - птици и бозайници) и с непостоянна телесна температура (студенокръвни - риби, земноводни, влечуги, всички безгръбначни животни).

За да се предпазят от хипотермия и прегряване, организмите са развили определени адаптации. Например с настъпването на зимата растенията влизат в състояние на зимен покой. Много животни спят зимен сън. Скоростта на метаболизма им рязко намалява. При подготовката за зимата в животинските тъкани се съхраняват много мазнини и въглехидрати, количеството вода в клетките намалява, натрупват се захари и глицерин, което предотвратява замръзването. Това повишава устойчивостта на замръзване на зимуващите организми.

В горещия сезон, напротив, се активират физиологични механизми, които предпазват от прегряване. При растенията се увеличава изпарението на влага през устицата, което води до намаляване на температурата на листата. При животните се увеличава изпарението на водата през дихателната система и кожата.

Способността за поддържане на постоянна телесна температура при птици и бозайници е свързана с интензивен метаболизъм, който от своя страна е възможен благодарение на четирикамерното сърце и пълното разделяне на артериалния и венозния кръвен поток, благодарение на доставката на кислородна артериална кръв към тъканите. Перата или космите предпазват птиците и бозайниците от загуба на топлина. Тези видове, които живеят в постоянно горещ климат, имат специални приспособления за разсейване на топлината. Например слоновете имат голямо ухо, което действа като топлообменник.

Поддържайки постоянна телесна температура, птиците и животните могат да останат активни по време на резки температурни промени и да живеят в почти всички части на земното кълбо.

Светлина

Учител.Светлината и свързаният с нея процес на фотосинтеза осигуряват всички жизнени процеси, протичащи на Земята. За фотосинтезата е важна дължината на вълната на възприеманото лъчение, неговата продължителност и интензитет.

(Екранът показва диаграма на спектъра на слънчевата светлина.)

Растенията по отношение на светлината се делят на светлолюбиви, сенколюбиви и сенкоиздръжливи. Сенколюбивите растения растат при условия на слаба светлина, като например под навеса на гора. Сенчестоустойчивите растения могат да съществуват както в условия на добро осветление, така и в засенчване.

Спонсор на публикуването на статията е медицински център "CRCH". Лазерна хирургия, подология - лечение на врастнали нокти, проктология, оперативна и консервативна ортопедия, ударно-вълнова и мануална терапия, масаж, рефлексотерапия, корекция на позата и много други. Вашето здраве е във вашите ръце! Научете повече за центъра, услугите и цените на сайта, който се намира на адрес: http://www.rubca.net/.

Студентско съобщение

Продължителността на дневните часове играе важна роля в регулирането на дейността на живите организми и тяхното развитие. фотопериод. В умерените географски ширини цикълът на развитие на животните и растенията е ограничен до сезоните на годината, а сигналът за подготовка на организмите за температурни промени е именно продължителността на светлата част на деня, която за разлика от други фактори винаги е постоянна за всяко място и време. Фотопериодизмът е задействащ механизъм, който включва физиологични процеси, които водят до растеж и цъфтеж на растенията през пролетта, плододаване през лятото и падане на листата през есента. При животните промените в дневните часове са свързани с възпроизводството, сезонните миграции (например полети на птици), натрупването на мазнини и подготовката за зимния етап на латентност.

В допълнение към сезонните промени, ежедневните промени в условията на осветление също са важни. Смяната на деня и нощта определя дневния ритъм на физиологичната активност на организмите. Важна адаптация, която гарантира оцеляването на индивида, е един вид „биологичен часовник“, способността да усеща времето.

Студентско съобщение

Растенията се характеризират с явление, т.нар фототропизъм, е промяна в позицията на частите на растенията през деня в зависимост от позицията на източника на светлина. Листата на растенията се обръщат от излишната светлина, а при устойчивите на сянка видове, напротив, се обръщат към нея. Така асимилиращите органи се опитват да заемат позиция, в която растението ще получи оптимално количество светлина.

Някои животни и едноклетъчни организми също показват движение към най-високата или най-ниската осветеност (положителна или отрицателна фототакси), за да изберете най-подходящото местообитание.

Студентско съобщение

За животните, включително хората, светлината има преди всичко информационна стойност. Много бозайници и птици получават по-голямата част от информацията чрез органите на зрението. Повечето организми се нуждаят от светлина, за да се ориентират в пространството. Дори най-простите организми имат светлочувствителни органели в клетките си. С танца си пчелите показват на събратята си пътя на полета до източника на храна. Установено е, че танцовите фигури (осмици) са ориентирани спрямо слънцето.

По време на пролетно-есенните миграции птиците се ориентират по звездите и слънцето. В местообитания, където има много малко светлина или изобщо няма светлина (в пещери, в дълбините на океана), а понякога и с нощен начин на живот, някои животни (риби, главоноги, насекоми, ракообразни) могат да имат адаптации за биолуминесценция– способността да светят, за да привличат плячка, индивиди от противоположния пол, да плашат врагове и др.

Влажност

Учител.Водата е необходим компонент на клетката, поради което нейното количество в определени местообитания е ограничаващ фактор за растенията и животните и определя характера на флората и фауната на дадена територия.

(Екранът показва представители на различни групи растения с местообитания с различна влажност.)

В зависимост от влажността на почвата видовият състав на растителността се променя. Тъй като почвите изсъхват, горите се заменят от лесостепна растителност, след това степна и пустинна растителност. Излишната влага в почвата води до преовлажняване и появата на блатна растителност. Валежите могат да падат неравномерно през цялата година и живите организми трябва да издържат на продължителни суши. Интензивността на развитие на растителната покривка и съответно интензивността на хранене на копитни животни зависи от дъждовния сезон.

Растенията и животните са развили адаптации за живот в условия на недостиг на вода. Например растенията от сухи местообитания са развили мощна коренова система, листната кутикула е удебелена, листните плочи са намалени или превърнати в игли и шипове, което намалява изпарението. Растежът спира по време на суша. Кактусите и някои други растения (сукуленти) съхраняват влага в стъблата си. В пустините и полупустините до началото на лятото, след кратък цъфтеж, ефемерните растения хвърлят листата си, надземните им части умират, а техните луковици и коренища остават до следващия сезон. Ето как тези растения оцеляват в периода на суша.

В пустините малки животни - членестоноги, змии, костенурки, гризачи - могат да изпаднат в лятна хибернация, понякога преминаваща в зима, до следващия сезон.

Студентско съобщение

С цялото разнообразие от форми и механизми на адаптация на живите организми към въздействието на неблагоприятните фактори на околната среда, те могат да бъдат групирани в три основни начина: активен, пасивен и избягване на неблагоприятни въздействия. Всички тези пътища се осъществяват във връзка с всеки фактор на околната среда, било то светлина, топлина или влажност.

Активен път– укрепване на резистентността, развиване на регулаторни способности, които позволяват преминаване през жизнения цикъл и създаване на потомство, въпреки отклоненията на условията на околната среда от оптималните. Този път е характерен за топлокръвните организми, но се проявява и при редица висши растения (ускоряване на скоростта на растеж и смърт на издънки, корени, бърз цъфтеж).

Пасивен начин– подчинение на жизнените функции на организма на външни условия. Състои се в икономично използване на енергийните ресурси при влошаване на условията на живот, повишаване на стабилността на клетките и тъканите. Проявява се в намаляване на интензивността на метаболитните процеси, забавяне на скоростта на растеж и развитие, хибернация, преустановяване на живот на възрастни индивиди или съществуване в латентна фаза (дехидратирани семена, спори, яйца на някои безгръбначни, които могат да оцелеят години наред при най-неблагоприятни условия). Проявява се в растения и хладнокръвни животни, в тези бозайници и птици, които са способни на зимен сън или вцепенение.

Избягване на неблагоприятни условия на околната средахарактерни за всички живи същества. Преминаването на жизнените цикли в най-благоприятното време на годината (активни процеси - през вегетационния период, през зимата - състояние на латентност). За растенията – защита на възобновителните пъпки и младите тъкани от снежна покривка и постеля; отражение на слънчевите лъчи. За животни - укрития: дупки и гнезда.

Студентско съобщение

Много малки растения понасят ниски зимни температури, зимуващи под сняг в слой постеля. С настъпването на слана клоните на джуджето падат на земята и се издигат отново през пролетта. Извитостта на стволовете на каменните брези също се тълкува от някои изследователи като адаптация на вида към студа. Извивайки се, стволът на дървото се задържа известно време в по-топлия приземен слой. Това се случва както в европейския север, така и в северната част на Далечния изток.

Животните също имат няколко състояния на почивка. Лятната хибернация се дължи на високите температури и липсата на вода, зимната хибернация се дължи на студа. Метаболитните процеси при бозайниците не винаги се забавят по време на зимния сън: кафявите и полярните мечки раждат малки през зимата. Анабиозата е състояние на тялото, при което жизнените процеси се забавят толкова много, че може да липсват признаци на живот. Тялото се дехидратира и следователно може да понася много ниски температури. Анабиозата е характерна за спори, семена, изсушени лишеи, мравки и едноклетъчни протозои.

Всички животни активно се преместват на места с по-благоприятни температури (в жегата - на сянка, в студени дни - на слънце), тълпят се или се разпръскват, свиват се на топка по време на зимен сън, избират или създават убежища с определен микроклимат, и са активни в определени часове на деня.

Учител.Приспособявайки се към абиотичните фактори на околната среда и влизайки във взаимоотношения помежду си, растенията, животните и микроорганизмите се разпределят в пространството в различни среди, образувайки голямо разнообразие от екосистеми (биогеоценози), които в крайна сметка се обединяват в биосферата на Земята.

Заключение: за всички живи организми, т.е. Растенията и животните се влияят от абиотични фактори на околната среда (фактори на неживата природа), особено температура, светлина и влага. В зависимост от тяхната адаптивност към въздействието на факторите на неживата природа растенията и животните се разделят на различни екологични групи.

За затвърждаване на придобитите знания се провежда тест (5–7 минути).

Всеки ученик получава лист с тестови задачи по учебния материал. След изпълнение на задачата листовете се събират.

Варианти на задачите

Упражнение 1.От изброените животни изберете топлокръвни (т.е. с постоянна телесна температура) и студенокръвни: крокодил, усойница, варан, костенурка, шаран, заек, синигер.

Задача 2.Изберете светлолюбиви, сенколюбиви и сенкоиздръжливи растения от предложените растения.

Лайка, смърч, глухарче, метличина, ливаден градински чай, степна перушина, папрат.

Допълнителна информация:

1) светлолюбиви - имат малки листа, силно разклонени издънки, много пигмент, например зърнени култури (увеличаването на интензитета на светлината над оптималното потиска фотосинтезата, така че е трудно да се получат добри реколти в тропиците);

2) сенколюбиви - листата са тънки, големи, разположени хоризонтално, с по-малко устици;

3) устойчиви на сянка - растения, способни да живеят в условия на добро осветление и засенчване.

Задача 3.Изберете растения, свързани с:

1) водни растения;
2) полуводни растения;
3) сухоземни растения;
4) растения на сухи и много сухи места.

Лютиче, метличина, кактус, бяла водна лилия, алое.

Какви растения се наричат ​​сукуленти?

Задача 4.Изберете животни, които са дневни, нощни и полумрачни.

Бухал, гущер, леопард, окапи, полярна мечка, прилеп, пеперуда.

Задача 5.Изберете животни, свързани с:

1) влаголюбиви животни;
2) животни от междинната група (водно-сухоземна група);
3) сухолюбиви животни.

Варан, тюлен, камила, пингвини, жирафи, капибара, катерица, риба клоун, бобър.

ЛИТЕРАТУРА

Долник В.Р., Козлов М.А.Бозайници. Атлас. – М.: Образование, 2005.
Илюстрована енциклопедия на животните. – М.: ТЕРРА – Книжен клуб, 1999.
Каменски А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В.Биология. Въведение в общата биология и екология. – М.: Дропла, 2005.
Федорос Е.И., Нечаева Г.А.Екология в експерименти: учебник за ученици от 10-11 клас на общообразователните институции. – М.: Вентана-Граф, 2007.
Федорос Е.И., Нечаева Г.А.Екология в експерименти: семинар за ученици от 10-11 клас на общообразователните институции. – М.: Вентана-Граф, 2007.

Въведение

Основни абиотични фактори и тяхната характеристика

Литература

Въведение

Абиотичните фактори на околната среда са компоненти и явления от нежива, неорганична природа, които пряко или косвено засягат живите организми. Естествено тези фактори действат едновременно и това означава, че всички живи организми попадат под тяхното влияние. Степента на присъствие или отсъствие на всеки от тях значително влияе върху жизнеспособността на организмите и варира различно за различните видове. Трябва да се отбележи, че това силно засяга цялата екосистема като цяло и нейната устойчивост.

Факторите на околната среда, както поотделно, така и в комбинация, когато засягат живите организми, ги принуждават да се променят и адаптират към тези фактори. Тази способност се нарича екологична валентност или пластичност. Пластичността или екологичната валентност на всеки вид е различна и има различен ефект върху способността на живите организми да оцеляват при променящи се фактори на околната среда. Ако организмите не само се адаптират към биотичните фактори, но също така могат да им влияят, променяйки други живи организми, тогава това е невъзможно с абиотичните фактори на околната среда: организмът може да се адаптира към тях, но не е в състояние да окаже значително обратно влияние върху тях.

Абиотичните фактори на околната среда са условия, които не са пряко свързани с жизнената активност на организмите. Най-важните абиотични фактори включват температура, светлина, вода, състав на атмосферните газове, структура на почвата, състав на хранителните вещества в нея, терен и др. Тези фактори могат да повлияят на организмите както пряко, например светлина или топлина, така и непряко, например терен, който определя действието на преки фактори, светлина, вятър, влага и др. Съвсем наскоро влиянието на промените в слънчевата активност върху биосферата процеси са открити.

1. Основни абиотични фактори и тяхната характеристика

Сред абиотичните фактори са:

Климатични (влиянието на температурата, светлината и влажността);

Геологически (земетресение, вулканично изригване, движение на ледници, кални потоци и лавини и др.);

Орографски (характеристики на терена, където живеят изследваните организми).

Нека разгледаме действието на основните преки абиотични фактори: светлина, температура и наличие на вода. Температурата, светлината и влажността са най-важните фактори на околната среда. Тези фактори естествено се променят както през годината и деня, така и във връзка с географското зониране. Организмите проявяват зонална и сезонна адаптация към тези фактори.

Светлината като фактор на околната среда

Слънчевата радиация е основният източник на енергия за всички процеси, протичащи на Земята. В спектъра на слънчевата радиация могат да се разграничат три области, различни по биологично действие: ултравиолетова, видима и инфрачервена. Ултравиолетовите лъчи с дължина на вълната под 0,290 микрона са разрушителни за всички живи същества, но се задържат от озоновия слой на атмосферата. Само малка част от по-дългите ултравиолетови лъчи (0,300 - 0,400 микрона) достига земната повърхност. Те съставляват около 10% от лъчистата енергия. Тези лъчи са силно химически активни; във високи дози могат да увредят живите организми. В малки количества обаче те са необходими, например, за хората: под въздействието на тези лъчи в човешкото тяло се образува витамин D, а насекомите визуално различават тези лъчи, т.е. виж в ултравиолетова светлина. Те могат да се движат с поляризирана светлина.

Видимите лъчи с дължина на вълната от 0,400 до 0,750 микрона (на тях се пада по-голямата част от енергията - 45% - на слънчевата радиация), достигащи земната повърхност, са особено важни за организмите. Зелените растения, благодарение на това излъчване, синтезират органична материя (извършват фотосинтеза), която се използва като храна от всички други организми. За повечето растения и животни видимата светлина е един от важните фактори на околната среда, въпреки че има и такива, за които светлината не е предпоставка за съществуване (почвени, пещерни и дълбоководни типове адаптация към живот на тъмно). Повечето животни са способни да различават спектралния състав на светлината – имат цветно зрение, а растенията имат ярко оцветени цветя, за да привличат опрашващи насекоми.

Инфрачервените лъчи с дължина на вълната над 0,750 микрона не се възприемат от човешкото око, но са източник на топлинна енергия (45% от лъчистата енергия). Тези лъчи се абсорбират от тъканите на животните и растенията, което води до нагряване на тъканите. Много студенокръвни животни (гущери, змии, насекоми) използват слънчевата светлина, за да повишат телесната си температура (някои змии и гущери са екологично топлокръвни животни). Светлинните условия, свързани с въртенето на Земята, имат различни дневни и сезонни цикли. Почти всички физиологични процеси в растенията и животните имат дневен ритъм с максимум и минимум в определени часове: например в определени часове на деня цветето на растението се отваря и затваря, а животните са развили адаптации към нощния и дневния живот. Продължителността на деня (или фотопериода) е от голямо значение в живота на растенията и животните.

Растенията, в зависимост от условията на живот, се адаптират към сянката - устойчиви на сянка растения или, напротив, към слънцето - светлолюбиви растения (например зърнени култури). Силното, ярко слънце (над оптималната яркост) обаче потиска фотосинтезата, което затруднява производството на високи добиви от богати на протеини култури в тропиците. В умерените зони (над и под екватора) цикълът на развитие на растенията и животните е ограничен до сезоните на годината: подготовката за промени в температурните условия се извършва въз основа на сигнал - промени в продължителността на деня, които при определено време от годината на дадено място винаги е едно и също. В резултат на този сигнал се включват физиологични процеси, водещи до растеж на растенията и цъфтеж през пролетта, плододаване през лятото и разлистване през есента; при животните - до линеене, натрупване на мазнини, миграция, размножаване при птици и бозайници и началото на стадия на покой при насекомите. Животните възприемат промените в продължителността на деня с помощта на зрителните си органи. А растенията – с помощта на специални пигменти, намиращи се в листата на растенията. Дразненията се възприемат чрез рецептори, в резултат на което възникват редица биохимични реакции (активиране на ензими или освобождаване на хормони), след което се появяват физиологични или поведенчески реакции.

Изследването на фотопериодизма при растенията и животните показва, че реакцията на организмите към светлината се основава не само на количеството получена светлина, но и на редуването на периоди на светлина и тъмнина с определена продължителност през деня. Организмите са способни да измерват времето, т.е. имат биологичен часовник - от едноклетъчните организми до човека. Биологичният часовник - също се управляват от сезонни цикли и други биологични явления. Биологичният часовник определят ежедневния ритъм на дейност както на целия организъм, така и на процесите, протичащи дори на клетъчно ниво, по-специално клетъчните деления.

Температурата като фактор на околната среда

Всички химични процеси, протичащи в тялото, зависят от температурата. Промените в топлинните условия, често наблюдавани в природата, дълбоко засягат растежа, развитието и други прояви на живота на животните и растенията. Има организми с нестабилна телесна температура – ​​пойкилотермни и организми с постоянна телесна температура – ​​хомеотермни. Пойкилотермните животни са изцяло зависими от температурата на околната среда, докато хомеотермичните животни са в състояние да поддържат постоянна телесна температура независимо от промените в температурата на околната среда. По-голямата част от сухоземните растения и животни в състояние на активен живот не могат да понасят отрицателни температури и умират. Горната температурна граница на живот не е еднаква за различните видове - рядко над 40-45 О C. Някои цианобактерии и бактерии живеят при температури 70-90 О C, някои мекотели (до 53 О СЪС). За повечето сухоземни животни и растения оптималните температурни условия варират в доста тесни граници (15-30 О СЪС). Горният праг на жизнената температура се определя от температурата на протеинова коагулация, тъй като необратимата протеинова коагулация (нарушаване на структурата на протеина) настъпва при температура около 60 o СЪС.

В процеса на еволюция пойкилотермните организми са развили различни адаптации към променящите се температурни условия на околната среда. Основният източник на топлинна енергия при пойкилотермните животни е външната топлина. Пойкилотермните организми са развили различни адаптации към ниски температури. Някои животни, например арктически риби, живеят постоянно при температура от -1,8 о C, съдържат вещества (гликопротеини) в тъканната течност, които предотвратяват образуването на ледени кристали в тялото; насекомите натрупват глицерол за тези цели. Други животни, напротив, увеличават производството на топлина в тялото поради активно свиване на мускулите - по този начин те повишават телесната температура с няколко градуса. Трети регулират своя топлообмен поради обмена на топлина между съдовете на кръвоносната система: съдовете, идващи от мускулите, са в тясна връзка със съдовете, идващи от кожата и носещи охладена кръв (това явление е характерно за студената вода риба). Адаптивното поведение включва много насекоми, влечуги и земноводни, които избират места на слънце, за да се стоплят или променят различни позиции, за да увеличат нагряващата повърхност.

При редица хладнокръвни животни телесната температура може да варира в зависимост от физиологичното състояние: например при летящи насекоми вътрешната телесна температура може да се повиши с 10-12 о C или повече поради повишена мускулна работа. Социалните насекоми, особено пчелите, са разработили ефективен начин за поддържане на температура чрез колективна терморегулация (кошерът може да поддържа температура от 34-35 о С, необходими за развитието на ларвите).

Пойкилотермните животни са в състояние да се адаптират към високи температури. Това също се случва по различни начини: преносът на топлина може да възникне поради изпаряването на влагата от повърхността на тялото или от лигавицата на горните дихателни пътища, както и поради подкожната съдова регулация (например при гущери, скоростта на кръвния поток през съдовете на кожата се увеличава с повишаване на температурата).

Най-съвършена терморегулация се наблюдава при птиците и бозайниците - хомеотермни животни. В процеса на еволюция те придобиват способността да поддържат постоянна телесна температура поради наличието на четирикамерно сърце и една аортна дъга, което осигурява пълно разделяне на артериалния и венозния кръвен поток; висок метаболизъм; пера или косми; регулиране на топлообмена; добре развита нервна система, придобила способност за активен живот при различни температури. Повечето птици имат телесна температура малко над 40 о C, а при бозайниците е малко по-ниска. Много важно за животните е не само способността за терморегулация, но и адаптивното поведение, изграждането на специални убежища и гнезда, изборът на място с по-благоприятна температура и др. Те също са в състояние да се адаптират към ниските температури по няколко начина: в допълнение към перата или косата, топлокръвните животни използват треперене (микроконтракции на външно неподвижни мускули), за да намалят загубата на топлина; окисляването на кафявата мастна тъкан при бозайниците произвежда допълнителна енергия, която поддържа метаболизма.

Адаптирането на топлокръвни животни към високи температури е в много отношения подобно на подобни адаптации на студенокръвни животни - изпотяване и изпаряване на вода от лигавицата на устата и горните дихателни пътища; при птиците - само последният метод, тъй като нямат потни жлези; разширяване на кръвоносните съдове, разположени близо до повърхността на кожата, което увеличава преноса на топлина (при птиците този процес се случва в неоперени области на тялото, например през гребена). Температурата, както и светлинният режим, от който тя зависи, естествено се променят през годината и във връзка с географската ширина. Следователно всички адаптации са по-важни за живот при ниски температури.

Водата като фактор на околната среда

Водата играе изключителна роля в живота на всеки организъм, тъй като е структурен компонент на клетката (водата представлява 60-80% от масата на клетката). Значението на водата в живота на клетката се определя от нейните физикохимични свойства. Поради полярността водната молекула е в състояние да привлече всякакви други молекули, образувайки хидрати, т.е. е разтворител. Много химични реакции могат да възникнат само в присъствието на вода. Водата присъства в живите системи термичен буфер , абсорбирайки топлината по време на прехода от течно към газообразно състояние, като по този начин предпазва нестабилните структури на клетката от увреждане при краткотрайно освобождаване на топлинна енергия. В тази връзка той произвежда охлаждащ ефект при изпаряване от повърхността и регулира телесната температура. Топлопроводимите свойства на водата определят нейната водеща роля като климатичен терморегулатор в природата. Водата бавно се нагрява и бавно се охлажда: през лятото и през деня водата на моретата, океаните и езерата се нагрява, а през нощта и през зимата бавно се охлажда. Между водата и въздуха има постоянен обмен на въглероден диоксид. В допълнение, водата изпълнява транспортна функция, придвижвайки почвените вещества отгоре надолу и обратно. Ролята на влажността за сухоземните организми се дължи на факта, че валежите се разпределят неравномерно по земната повърхност през цялата година. В сухите райони (степи, пустини) растенията получават вода с помощта на силно развита коренова система, понякога много дълги корени (за камилски трън - до 16 м), достигайки влажния слой. Високото осмотично налягане на клетъчния сок (до 60-80 atm), което повишава всмукателната сила на корените, спомага за задържането на вода в тъканите. При сухо време растенията намаляват изпарението на водата: при пустинните растения покривните тъкани на листата се сгъстяват или на повърхността на листата се образува восъчен слой или гъсто опушване. Редица растения постигат намаляване на влагата чрез намаляване на листната плоча (листата се превръщат в бодли, често растенията напълно губят листа - саксаул, тамарикс и др.).

В зависимост от изискванията за водния режим сред растенията се разграничават следните екологични групи:

Хидратофитите са растения, които постоянно живеят във вода;

Хидрофити - растения, които са само частично потопени във вода;

Хелофити - блатни растения;

Хигрофитите са сухоземни растения, които живеят на прекомерно влажни места;

Мезофити - предпочитат умерена влажност;

Ксерофитите са растения, адаптирани към постоянна липса на влага; Сред ксерофитите има:

Сукуленти - натрупващи вода в тъканите на тялото си (сукуленти);

Склерофити – губят значително количество вода.

Много пустинни животни могат да оцелеят без питейна вода; някои могат да бягат бързо и дълго време, като правят дълги миграции до места за поливане (сайга антилопи, камили и др.); Някои животни получават вода от храна (насекоми, влечуги, гризачи). Мастните натрупвания на пустинните животни могат да служат като вид воден резерв в тялото: когато мазнините се окисляват, се образува вода (мастни натрупвания в гърбицата на камилите или подкожни мастни натрупвания при гризачи). Кожните покрития с ниска пропускливост (например при влечугите) предпазват животните от загуба на влага. Много животни са преминали към нощен начин на живот или се крият в дупки, избягвайки изсушаващите ефекти от ниската влажност и прегряването. В условията на периодична сухота редица растения и животни навлизат в състояние на физиологичен покой - растенията спират да растат и се разлистват, животните спят зимен сън. Тези процеси са придружени от намален метаболизъм през сухите периоди.

абиотична природа биосфера слънчева

Литература

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

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаване на тема?

Нашите специалисти ще съветват или предоставят услуги за обучение по теми, които ви интересуват.
Изпратете вашата кандидатурапосочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.