Abiotski faktori životne sredine i njihov uticaj na žive organizme. Glavni abiotički faktori životne sredine

To abiotički faktori okruženja uključuju faktore nežive prirode: svjetlost, temperaturu, vlažnost, geomagnetno polje Zemlje, gravitaciju, sastav vode, zraka, okoliša tla.

Light. Zračenje Sunca ima dvostruku funkciju u odnosu na živu prirodu. Prvo, to je izvor topline, čija količina određuje aktivnost života na datoj teritoriji; drugo, svjetlost služi kao signal koji određuje aktivnost vitalnih procesa, kao i vodič pri kretanju u prostoru.

Za životinjske i biljne organizme od velike je važnosti talasna dužina percipiranog zračenja, njegov intenzitet i trajanje ekspozicije (dužina svetlosnog perioda dana, odnosno fotoperioda). Vidljiva ili bijela svjetlost čini oko 45% ukupne količine energije zračenja koja pada na Zemlju. Ultraljubičaste zrake čine oko 10% ukupne energije zračenja. Nevidljivi za ljude, opažaju ih organi vida insekata i služe im za orijentaciju na tlu po oblačnom vremenu. Zraci ultraljubičastog dijela spektra također su neophodni za normalan život čovjeka. Pod njihovim uticajem u organizmu nastaje vitamin D.

Za organizme je najvažnija vidljiva svjetlost talasne dužine od 0,4 do 0,75 mikrona. Energija vidljive svjetlosti koristi se za procese fotosinteze u biljnim stanicama. Istovremeno, listovi posebno snažno apsorbuju narandžasto-crvene (0,66-0,68 mikrona) i plavo-ljubičaste (0,4-0,5 mikrona) zrake. Od 0,1 do 1% dolazne sunčeve energije troši se na biosintezu,
ponekad efikasnost fotosintetske vegetacije dostiže nekoliko procenata.

Raznolikost svetlosnih uslova u kojima biljke žive veoma je velika. U različitim staništima intenzitet sunčevog zračenja, njegov spektralni sastav, trajanje osvetljenja itd. nisu isti. Kod biljaka se intenzitet fotosinteze povećava sa povećanjem osvetljenosti do određene granice koja se naziva nivoom zasićenja svetlosti ili ekološki optimum. Daljnje povećanje svjetlosnog toka nije praćeno povećanjem fotosinteze, a zatim dovodi do njene inhibicije.

U odnosu na svjetlost razlikuju se tri grupe biljaka: svjetloljubive, hladoljubive i tolerantne na sjenu.

Svjetloljubivi žive na otvorenim mjestima u uvjetima pune sunčeve svjetlosti (stepske i livadske trave, uzgojene biljke na otvorenom terenu i mnoge druge). Ali čak i kod biljaka koje vole svjetlo, povećanje osvjetljenja iznad optimalnog inhibira fotosintezu.

Biljke koje vole sjenu imaju ekološki optimum pri slabom osvjetljenju i ne podnose jaku svjetlost. To su vrste koje žive u nižim, zasjenjenim slojevima biljnih zajednica - šumama smrče, hrastovim šumama itd. Biljke otporne na sjenu dobro rastu na punom svjetlu, ali se prilagođavaju i slabom osvjetljenju.

Infracrveno zračenje čini približno 45% ukupne količine sunčeve energije koja teče na Zemlju. Infracrvene zrake apsorbiraju tkiva biljaka i životinja, neživi objekti, uključujući vodu. Svaka površina koja ima temperaturu iznad nule emituje dugotalasne infracrvene (toplinske) zrake. Stoga biljke i životinje primaju toplinsku energiju ne samo od Sunca, već i od objekata okoliša.

Iz navedenog proizilazi da svjetlo je jedan od najvažnijih abiotički faktori.

Temperatura. Temperatura okoline određuje tjelesnu temperaturu većine organizama i, posljedično, brzinu svih kemijskih reakcija koje čine metabolizam. Normalna struktura i funkcionisanje proteina, od kojih zavisi samo postojanje života, moguće je u rasponu od 0 do 50°C. U međuvremenu, temperaturne granice unutar kojih se nalazi život su mnogo šire. U ledenim pustinjama Antarktika temperature mogu pasti do -88°C, au bezvodnim pustinjama dostići 58°C u hladu. Neke vrste bakterija i algi žive u toplim izvorima na temperaturama od 80-88 °C. Dakle, raspon temperaturnih fluktuacija u različitim područjima Zemlje u kojima se javlja život dostiže 176 °C. Čak i na jednom staništu razlika između minimalne temperature zimi i maksimalne ljeti može biti veća od 80 °C. U nekim područjima dnevne temperaturne fluktuacije su također velike: na primjer, u pustinji Sahara, temperatura može varirati za 50 °C tokom dana. Ali ni jedno živo biće na svijetu nije sposobno izdržati cijeli raspon temperatura u aktivnom stanju. Stoga je distribucija bilo koje vrste životinja i biljaka ograničena staništem na čiju temperaturu je prilagođena.

Vlažnost. Voda je neophodna komponenta ćelije, stoga njena količina u određenom staništu određuje prirodu flore i faune na datom području. U određenoj mjeri, ovisno o količini vode u okolišu, postoji i njen sadržaj u tijelu biljaka i životinja i njihova otpornost na sušenje.

U biljkama pustinja, suhih stepa voda čini 30-65% ukupne mase, u šumsko-stepskim hrastovim šumama ova vrijednost se povećava na 70-85%, u šumama smreke dostiže 90%.

Tijelo životinja u pravilu je najmanje 50% vode. Ambarski žižak, koji se hrani veoma suvom hranom - žitaricama, ima još manje vode u telu - 46%. Gusjenice koje jedu sočne listove sadrže 85-90% vode. Općenito, životinje koje žive na kopnu imaju manje vode u svojim tijelima od vodenih. Tako tijelo stoke sadrži 59% vlage, ljudsko tijelo - 64%, patke patke - 70%. U ribama sadržaj vode u tijelu dostiže 75%, au meduzama - više od 99%.

Vodni bilans područja zavisi od količine padavina koje padaju tokom godine i vrijednosti koja karakteriše njihovo isparavanje. Ako količina isparene vode prelazi godišnju količinu padavina, takva područja nazivaju se sušnim, sušnim ili aridnim.

Područja koja su dovoljno vlažna nazivaju se vlažna (vlažna). Višak vode u tlu dovodi do razvoja močvara u kojima žive biljne vrste koje nisu u stanju regulisati svoj vodni režim. To uključuje alge, gljive, lišajeve, neke mahovine, elodeju, vodene ljutike, valisneriju, trsku i mnoge druge. Takve biljke imaju nizak osmotski pritisak ćelijskog soka i, posljedično, neznatan kapacitet zadržavanja vode.
sposobnost, visoka brzina isparavanja kroz široko otvorene stomate. Korijenski sistem cvjetnih močvarnih biljaka je slabo razvijen ili potpuno odsutan.

Sposobnost regulacije ravnoteže vode u zeljastim biljkama tamnih crnogoričnih šuma je ograničena. Sa smanjenjem vlage u tlu mijenja se sastav vrsta biljnih zajednica. Širokolisne šume zamjenjuju se sitnolisnim, koje prelaze u šumsku stepu. Daljnjim smanjenjem količine padavina (i povećanjem suhoće tla), visoke trave ustupaju mjesto niskim. Sa godišnjom količinom padavina od 250 mm ili manje, pojavljuju se pustinje. Uz neravnomjernu raspodjelu padavina po godišnjim dobima, biljke i životinje moraju podnijeti duge suše.

Biljke su razvile brojne adaptacije na periodični nedostatak vlage. Ovo je naglo smanjenje vegetacijske sezone (do 4-6 sedmica) i dugo razdoblje mirovanja koje biljke doživljavaju u obliku sjemena, lukovica, gomolja itd. (lale, guščiji luk, mak itd.). Takve biljke nazivaju se efemeri i efemeroidi. Druge, koje ne prestaju da rastu tokom sušnog perioda, imaju jako razvijen korenov sistem, znatno veće mase od nadzemnog dela.

Smanjenje isparavanja postiže se smanjenjem lisne plohe, njene pubescencije, smanjenjem broja stomata, pretvaranjem lista u bodlje i razvojem vodootpornog premaza od voska. Neke vrste, kao što je saksaul, gube lišće, a fotosintezu obavljaju zelene grane. Mnoge biljke su u stanju da pohranjuju vodu u tkivima stabljike ili korijena (kaktus, afrička pustinjska mločica, stepska livada).

Visok osmotski pritisak ćelijskog soka, koji sprečava isparavanje, i sposobnost gubitka velike količine vode (do 80%) bez gubitka vitalnosti takođe doprinose preživljavanju u sušnom periodu. Pustinjske životinje imaju poseban tip metabolizma u kojem se voda stvara u tijelu kada jedu suhu hranu (glodari). Masnoća koja se nakuplja u velikim količinama kod nekih životinja (deva, debelorepa ovca) također služi kao izvor vode. Papkari su sposobni pretrčati velike udaljenosti u potrazi za vodom. Mnoge male životinje idu u hibernaciju tokom sušne sezone.

Salinitet. Za žive organizme od velikog je značaja kvalitativni i kvantitativni sastav mineralnih soli u životnoj sredini. Vazduh sadrži malo soli i one nemaju značajan uticaj na žive organizme. U vodi su soli uvijek prisutne i gotovo isključivo u otopinama. Glavne komponente rastvora soli su joni Na +, K+, Ca 2+ i Mg 2+. Od anjona najveću specifičnu težinu imaju hlor (Cl -), ostaci sumporne kiseline (SO 4 2-), bikarbonat (HCO s -) i karbonat (CO 3 2-).

Važne komponente prirodnih rastvora takođe uključuju jone gvožđa ili trovalentnog gvožđa i mangana.

Generalno, možemo reći da morska voda sadrži najviše natrijuma i hlora. Kalcijum, bikarbonatni i karbonatni joni se pretežno nalaze u slatkim vodama. Sulfati prevladavaju u nekim vodnim tijelima (Kaspijskom i Aralskom moru).

1) slatka voda - do 0,5;

2) boćate vode - od 0,5 do 30;

3) slani - od 30 do 40;

4) slane vode - preko 40.

Koncentracija i kvalitativni sastav soli u vodnim tijelima imaju veliki utjecaj na brojnost i distribuciju vodenih životinja. Slatkovodne životinje u cjelini imaju viši osmotski tlak u odnosu na okolinu, pa voda stalno ulazi u njihovo tijelo.

Za uklanjanje viška vode koriste se pulsirajuće vakuole (kod protozoa) i organi za izlučivanje kod višećelijskih životinja. Morski stanovnici su uglavnom izotonični prema morskoj vodi, ali mnoge vrste su hipotonične i za njih je regulacija koncentracije tvari otopljenih u tjelesnim tekućinama povezana s visokim troškovima energije. Na primjer, kod drevnih hrskavičnih riba (ajkule, raže) osmotski tlak unutar tijela jednak je pritisku u okolnoj morskoj vodi. Ali kod koščatih riba, koje su evoluirale u slatkoj vodi, osmotski pritisak je nizak.

Kako bi nadoknadili gubitak vode u organizmu, piju morsku vodu, a višak soli koji se njome apsorbira izlučuju bubrezi, kao i kroz crijeva i škrge.

Nekoliko vrsta vodenih životinja može živjeti i u slatkoj i u slanoj vodi. Dakle, evropska riječna jegulja se mrijesti u moru. Mlade jegulje ulaze u rijeke i rastu u slatkoj vodi. Za mrijest, odrasle ribe opet migriraju u more. Naprotiv, losos i losos mrijeste se u slatkoj vodi i rastu u moru. Na isti način se neki rakovi uzdižu uz rijeke daleko u unutrašnjost kopna, ali se njihove ličinke razvijaju i dostižu spolnu zrelost tek u moru. To je zbog istorije razvoja vrsta. Dakle, u jegulji srodne vrste su čisto morske ribe, a vrste bliske lososu i lososu su slatkovodne. Dakle, migratorne vrste u svojoj ontogeniji ponavljaju filogenezu odgovarajućih porodica riba. Akumulacije, veoma bogate solima, uglavnom su neprikladne za život životinja. Artemia crustacean, određene vrste plavo-zelenih algi, flagelati, bakterije su se prilagodile postojanju u takvim uslovima. Kiselost i alkalnost staništa (pH) tla i vode snažno utiču na organizme. Visoke koncentracije H + ili OH - jona (pri pH ispod 3 ili iznad 9, respektivno) su toksične.

U vrlo kiselim ili alkalnim tlima, ćelije korijena biljaka su oštećene. Osim toga, pri pH ispod 4,0 tla sadrže mnogo aluminijskih jona, koji također imaju toksični učinak na biljke. U tim uslovima ioni gvožđa i mangana, koji su u malim količinama apsolutno neophodni za biljke, takođe dostižu toksične koncentracije. U alkalnim tlima uočava se suprotan fenomen - nedostatak potrebnih hemijskih elemenata. Pri visokim pH vrijednostima, željezo, mangan, fosfati i brojni elementi u tragovima vezani su u slabo topiva jedinjenja i nedostupni su biljkama.

U rijekama, ribnjacima i jezerima, s povećanjem kiselosti vode, smanjuje se raznolikost vrsta. Povećana kiselost utiče na životinje na nekoliko načina: remeti proces osmoregulacije, rad enzima, razmjenu plinova kroz respiratorne površine; povećanje koncentracije toksičnih elemenata, posebno aluminija; smanjenje kvaliteta i raznovrsnosti hrane. Na primjer, pri niskom pH, razvoj gljiva je potisnut, a vodena vegetacija je manje raznolika ili potpuno odsutna.

Industrijsko zagađenje atmosfere (sumpor-dioksid, dušikovi oksidi) dovodi do kiselih kiša čija pH vrijednost dostiže 3,7-3,3. Takve kiše uzrokuju sušenje šuma i nestanak ribe iz akumulacija.

Kiseonik. Kiseonik je neophodan za život većine živih organizama. Vazduh sadrži u proseku 21% kiseonika (po zapremini), dok voda ne sadrži više od 1%. Sa povećanjem nadmorske visine, sadržaj kiseonika u vazduhu opada paralelno sa smanjenjem atmosferskog pritiska. U visokim planinskim područjima, sadržaj kiseonika u vazduhu služi kao granica distribucije mnogih životinjskih vrsta.

Potrošnja kisika u industriji naglo je porasla posljednjih desetljeća, a povećane su emisije ugljičnog dioksida u atmosferu. Na primjer, sagorijevanjem 100 litara benzina troši se dovoljno kisika da udiše jednu osobu godinu dana. Istovremeno, u industrijskim centrima sadržaj CO 2 u atmosferi u mirnim danima može biti deset puta veći od uobičajene norme (0,03% zapremine). Šume su glavni izvor nadoknade kisika u atmosferi. Jedan hektar borove šume daje oko 30 tona kiseonika godišnje - čak 19 ljudi treba da udahne tokom godine. Od jednog hektara listopadne šume proizvede se oko 16 tona godišnje, a od jednog hektara poljoprivrednog zemljišta - od 3 do 10 tona godišnje. Iz ovoga je jasno da krčenje šuma, uz sve veću emisiju CO 2 u atmosferu, može ozbiljno promijeniti odnos ovih plinova i utjecati na životinjski svijet planete.

Zadovoljavanje potrebe za kiseonikom kod životinja koje žive u vodi vrši se na različite načine: neke stvaraju stalan protok vode preko svojih disajnih površina (na primer, pomeranje škržnih poklopaca kod riba), druge imaju veoma veliki (u odnosu na do volumena) površine tijela ili raznih izraslina (mnogi vodeni rakovi), drugi se često vraćaju na površinu da dišu (kitovi, delfini, kornjače, tritoni).

Potrebe korijenja biljaka za kisikom samo su djelimično zadovoljene iz tla. Dio kisika difundira do korijena iz izdanaka. Biljke koje žive na tlima siromašnim kiseonikom (tropske močvare) formiraju respiratorne korene. Podižu se okomito prema gore, na njihovoj površini postoje rupe kroz koje zrak ulazi u korijenje, a zatim u dijelove biljke, uronjene u močvarno tlo.

Zemljino magnetsko polje. Zemljino magnetsko polje je važan faktor životne sredine, pod čijim se uticajem odvijala evolucija i koji ima konstantan uticaj na žive organizme. Jačina magnetnog polja raste sa zemljopisnom širinom. Kada se promijeni intenzitet tokova čestica koje se kreću od Sunca („solarni vjetar“), nastaju kratkotrajni poremećaji u magnetskom polju Zemlje – „magnetne oluje“.

Intenzitet Zemljinog magnetnog polja ne ostaje konstantan tokom dana. Oštre fluktuacije u intenzitetu geomagnetnog polja remete rad nervnog i kardiovaskularnog sistema kod ljudi. Koliko duboko geomagnetno polje utiče na biljke, brzina rasta biljaka zavisi od orijentacije semena u odnosu na linije magnetnog polja.

Svetlost je jedan od glavnih faktora životne sredine. Bez svjetlosti je nemoguća fotosintetska aktivnost biljaka, a bez potonjeg je život općenito nezamisliv, jer zelene biljke imaju sposobnost da proizvode kisik neophodan za sva živa bića. Osim toga, svjetlost je jedini izvor topline na planeti Zemlji. Ima direktan uticaj na hemijske i fizičke procese koji se odvijaju u organizmima, utiče na metabolizam.

Mnoge morfološke i bihevioralne karakteristike različitih organizama povezane su s njihovom izloženošću svjetlosti. Aktivnost nekih unutrašnjih organa životinja također je usko povezana sa osvjetljenjem. Ponašanje životinja, kao što su sezonska migracija, polaganje jaja, udvaranje ženki, proljetna kolotečina, povezano je s dužinom dnevnog vremena.

U ekologiji, pojam "svjetlo" odnosi se na cijeli raspon sunčevog zračenja koje dopire do površine Zemlje. Spektar distribucije energije sunčevog zračenja izvan Zemljine atmosfere pokazuje da se oko polovina sunčeve energije emituje u infracrvenom području, 40% u vidljivom i 10% u ultraljubičastom i rendgenskom području.

Za živu materiju važni su kvalitativni znaci svetlosti - talasna dužina, intenzitet i trajanje ekspozicije. Postoji blisko ultraljubičasto zračenje (400-200 nm) i daleko, ili vakuum (200-10 nm). Izvori ultraljubičastog zračenja - visokotemperaturna plazma, ubrzani elektroni, neki laseri, Sunce, zvijezde itd. Biološki efekat ultraljubičastog zračenja nastaje zbog hemijskih promjena u molekulima živih ćelija koje ih apsorbuju, uglavnom molekulima nukleinske kiseline (DNK i RNA) i proteina, a izražava se u poremećajima diobe, mutacijama i ćelijskoj smrti.

Dio sunčevih zraka, savladavši ogromnu udaljenost, dopire do površine Zemlje, osvjetljava je i zagrijava. Procjenjuje se da oko dvije milijarde sunčeve energije ulazi na našu planetu, a od ove količine samo 0,1-0,2% zelene biljke koriste za stvaranje organske tvari. Svaki kvadratni metar planete u prosjeku dobije 1,3 kW solarne energije. Bilo bi dovoljno koristiti električni čajnik ili peglu.

Uvjeti osvjetljenja igraju izuzetnu ulogu u životu biljaka: njihova produktivnost i produktivnost zavise od intenziteta sunčeve svjetlosti. Međutim, svjetlosni režim na Zemlji je prilično raznolik. U šumi je drugačije nego na livadi. Osvjetljenje u listopadnim i tamnim četinarskim šumama smreke značajno se razlikuje.

Svetlost kontroliše rast biljaka: one rastu u pravcu više svetlosti. Njihova osjetljivost na svjetlost je tolika da izdanci nekih biljaka, držani u mraku tokom dana, reaguju na bljesak svjetlosti koji traje samo dvije hiljaditi dio sekunde.

Sve biljke u odnosu na svjetlost mogu se podijeliti u tri grupe: heliofiti, sciofiti, fakultativni heliofiti.

Heliophytes(od grčkog helios - sunce i phyton - biljka), ili biljke koje vole svjetlost, ili ne podnose uopće, ili ne podnose čak ni malo sjenčanje. U ovu grupu spadaju stepske i livadske trave, biljke tundre, biljke ranog proleća, većina kultivisanih biljaka na otvorenom tlu i veliki broj korova. Od vrsta ove grupe možete se osvetiti običnom trputcu, ivan-čaju, travi trske itd.

Sciofiti(od grčkog scia - sjena), ili biljke u hladu, ne podnose jaku rasvjetu i žive u stalnoj hladovini pod krošnjama šume. To su uglavnom šumske biljke. Naglim osvjetljavanjem šumskih krošnji, oni postaju depresivni i često umiru, ali mnogi obnavljaju svoj fotosintetski aparat i prilagođavaju se životu u novim uvjetima.

Fakultativni heliofiti, ili biljke tolerantne na sjenu, sposobne su da se razvijaju i uz vrlo veliku i uz malu količinu svjetlosti. Kao primjer možemo navesti neka stabla - smreka, norveški javor, obični grab; grmlje - lešina, glog; začinsko bilje - jagode, poljski geranijum; mnoge sobne biljke.

Važan abiotički faktor je temperaturu. Svaki organizam može živjeti unutar određenog raspona temperatura. Područje distribucije života uglavnom je ograničeno na područje od nešto ispod 0°C do 50°C.

Glavni izvor toplote, kao i svetlost, je sunčevo zračenje. Organizam može preživjeti samo u uvjetima na koje je prilagođen njegov metabolizam (metabolizam). Ako temperatura žive ćelije padne ispod tačke smrzavanja, ćelija je obično fizički oštećena i umire kao rezultat formiranja kristala leda. Ako je temperatura previsoka, dolazi do denaturacije proteina. Upravo to se dešava kada skuvate kokošje jaje.

Većina organizama u određenoj mjeri može kontrolirati svoju tjelesnu temperaturu kroz različite reakcije. Kod velike većine živih bića tjelesna temperatura može varirati ovisno o temperaturi okoline. Takvi organizmi nisu u stanju regulisati svoju temperaturu i tzv hladnokrvni (poikilotermni). Njihova aktivnost uglavnom ovisi o toplini koja dolazi izvana. Tjelesna temperatura poikilotermnih organizama povezana je s vrijednostima temperature okoline. Hladnokrvnost je karakteristična za grupe organizama kao što su biljke, mikroorganizmi, beskičmenjaci, ribe, gmizavci itd.

Mnogo manji broj živih bića je sposoban aktivno regulirati tjelesnu temperaturu. To su predstavnici dvije najviše klase kičmenjaka - ptica i sisara. Toplota koju proizvode proizvod je biohemijskih reakcija i služi kao značajan izvor povećanja tjelesne temperature. Ova temperatura se održava na konstantnom nivou bez obzira na temperaturu okoline. Organizmi koji su u stanju da održavaju konstantnu optimalnu tjelesnu temperaturu bez obzira na temperaturu okoline nazivaju se toplokrvnim (homeotermnim). Zbog ovog svojstva mnoge životinjske vrste mogu živjeti i razmnožavati se na temperaturama ispod nule (sob, polarni medvjed, peronošci, pingvin). Održavanje stalne tjelesne temperature osigurava se dobrom toplinskom izolacijom koju stvara krzno, gusto perje, potkožne zračne šupljine, debeli sloj masnog tkiva itd.

Poseban slučaj homoiotermije je heterotermija (od grčkog heteros - različit). Različiti nivoi tjelesne temperature kod heterotermnih organizama zavise od njihove funkcionalne aktivnosti. Tokom perioda aktivnosti imaju stalnu tjelesnu temperaturu, au periodu mirovanja ili hibernacije temperatura značajno opada. Heterotermija je karakteristična za vjeverice, svizce, jazavce, slepe miševe, ježeve, medvjede, kolibrije itd.

Uslovi vlage igraju posebnu ulogu u životu živih organizama.

Voda osnova žive materije. Za većinu živih organizama voda je jedan od glavnih faktora životne sredine. Ovo je najvažniji uslov za postojanje čitavog života na Zemlji. Svi životni procesi u ćelijama živih organizama odvijaju se u vodenoj sredini.

Voda se hemijski ne mijenja pod utjecajem većine tehničkih spojeva koje otapa. Ovo je veoma važno za žive organizme, budući da se nutrijenti neophodni za njihova tkiva daju u vodenim rastvorima u relativno nepromenjenom obliku. U prirodnim uvjetima, voda uvijek sadrži određenu količinu nečistoća, ne samo u interakciji s čvrstim i tekućim tvarima, već i otapajući plinove.

Jedinstvena svojstva vode određuju njenu posebnu ulogu u formiranju fizičkog i hemijskog okruženja naše planete, kao i u nastanku i održavanju nevjerovatnog fenomena - života.

Ljudski embrion je 97% vode, a kod novorođenčadi njegova količina iznosi 77% tjelesne težine. Do 50. godine, količina vode u ljudskom tijelu se smanjuje i već iznosi 60% njegove mase. Najveći dio vode (70%) koncentrisan je unutar ćelija, a 30% je međućelijska voda. Ljudski mišići se sastoje od 75% vode, jetra - 70%, mozak - 79%, bubrezi - 83%.

Tijelo životinje sadrži, u pravilu, najmanje 50% vode (na primjer, slon - 70%, gusjenice koje jedu lišće biljaka - 85-90%, meduze - više od 98%).

Najviše vode (prema dnevnim potrebama) treba slonu od kopnenih životinja - oko 90 litara. Slonovi su jedni od najboljih "hidrogeologa" među životinjama i pticama: osjećaju vodena tijela na udaljenosti do 5 km! Samo su bizoni dalje - 7-8 km. U sušnim vremenima, slonovi kopaju rupe svojim kljovama u koritima suhih rijeka, gdje se skuplja voda. Bivoli, nosorozi i druge afričke životinje rado koriste bunare za slonove.

Širenje života na Zemlji direktno je povezano sa padavinama. Vlažnost nije ista u različitim dijelovima svijeta. Najviše padavina pada u ekvatorijalnoj zoni, posebno u gornjem toku rijeke Amazone i na otocima Malajskog arhipelaga. Njihov broj u nekim područjima dostiže 12.000 mm godišnje. Dakle, na jednom od havajskih ostrva pada kiša od 335 do 350 dana u godini. Ovo je najvlažnije mjesto na svijetu. Prosječna godišnja količina padavina ovdje dostiže 11.455 mm. Za poređenje: u tundri i pustinjama godišnje padne manje od 250 mm padavina.

Životinje različito reaguju na vlagu. Voda kao fizičko i hemijsko tijelo ima kontinuirani uticaj na život hidrobionta (vodenih organizama). Ne samo da zadovoljava fiziološke potrebe organizama, već i isporučuje kisik i hranu, odnosi metabolite, prenosi reproduktivne proizvode i same hidrobionte. Zbog pokretljivosti vode u hidrosferi moguće je postojanje vezanih životinja koje, kao što je poznato, ne postoje na kopnu.

Edafski faktori

Čitav skup fizičkih i hemijskih svojstava tla koja imaju ekološki uticaj na žive organizme odnosi se na edafske faktore (od grčkog edafos - temelj, zemlja, tlo). Glavni edafski faktori su mehanički sastav tla (veličina njegovih čestica), relativna lomljivost, struktura, vodopropusnost, prozračnost i hemijski sastav tla i tvari (gasova, vode) koje kruže u njemu.

Priroda granulometrijskog sastava tla može biti od ekološkog značaja za životinje koje u određenom periodu života žive u tlu ili vode način života u dubinama. Larve insekata u pravilu ne mogu živjeti u previše kamenitom tlu; kopajući himenoptera koji polažu svoja jaja u podzemne prolaze, mnogi skakavci koji zakopaju svoje čahure jaja u zemlju trebaju da bude dovoljno labav.

Važna karakteristika tla je njegova kiselost. Poznato je da kiselost sredine (pH) karakteriše koncentraciju vodikovih jona u rastvoru i numerički je jednaka negativnom decimalnom logaritmu ove koncentracije: pH = -lg. Vodeni rastvori mogu imati pH od 0 do 14. Neutralni rastvori imaju pH 7, kiselu sredinu karakteriše pH vrednost manja od 7, a alkalnu veću od 7. Kiselost može poslužiti kao indikator stopa opšteg metabolizma zajednice. Ako je pH otopine tla nizak, to znači da tlo sadrži malo hranjivih tvari, pa je njegova produktivnost izuzetno niska.

U odnosu na plodnost tla razlikuju se sljedeće ekološke grupe biljaka:

• oligotrofi (od grčkog olygos - mali, beznačajan i trofe - ishrana) - biljke siromašnih, neplodnih tla (škotski bor);
• mezotrofi (od grč. mesos - srednji) - biljke sa umjerenom potrebom za hranjivim tvarima (većina šumskih biljaka umjerenih geografskih širina);
• eutrofičan(od grčkog do nje - dobro) - biljke koje zahtijevaju veliku količinu hranjivih tvari u tlu (hrast, lješnjak, giht).

Orografski faktori

Na distribuciju organizama na zemljinoj površini u određenoj mjeri utiču faktori kao što su karakteristike elemenata reljefa, nadmorska visina, izloženost i strmina padina. Kombinuju se u grupu orografskih faktora (od grčkog oros - planina). Njihov utjecaj može uvelike utjecati na lokalnu klimu i razvoj tla.

Jedan od glavnih orografskih faktora je visina iznad nivoa mora. Sa visinom se prosječne temperature smanjuju, dnevna temperaturna razlika se povećava, količina padavina, brzina vjetra i intenzitet zračenja se povećavaju, atmosferski tlak i koncentracija plinova se smanjuju. Svi ovi faktori utiču na biljke i životinje, uzrokujući vertikalnu zonalnost.

Tipičan primjer je vertikalno zoniranje u planinama. Ovdje na svakih 100 m uspona temperatura zraka pada u prosjeku za 0,55 °C. Istovremeno se mijenja vlažnost, smanjuje se trajanje vegetacije. S povećanjem visine staništa značajno se mijenja razvoj biljaka i životinja. Tropska mora se nalaze u podnožju planina, a arktički vjetrovi pušu na vrhu. Na jednoj strani planina može biti sunčano i toplo, a na drugoj mokro i hladno.

Drugi orografski faktor je izloženost nagibima. Na sjevernim padinama biljke formiraju sjenovite oblike, na južnim - svijetle. Ovdje je vegetacija uglavnom zastupljena grmovima otpornim na sušu. Padine okrenute prema jugu dobijaju više sunčeve svjetlosti, pa su intenzitet svjetlosti i temperatura ovdje veći nego u dnu dolina i na padinama sjeverne ekspozicije. S tim su povezane značajne razlike u zagrijavanju zraka i tla, brzini topljenja snijega i isušivanju tla.

Važan faktor je strmina padine. Uticaj ovog indikatora na uslove života organizama utiče uglavnom kroz karakteristike zemljišne sredine, vode i temperaturni režim. Strme padine karakteriše brza drenaža i erozija tla, pa su tla ovdje tanka i suva. Ako je nagib veći od 35°, obično se stvaraju sitnine od rastresitog materijala.

hidrografski faktori

Hidrografski faktori uključuju takve karakteristike vodene sredine kao što su gustina vode, brzina horizontalnih kretanja (protoka), količina kiseonika otopljenog u vodi, sadržaj suspendovanih čestica, protok, temperaturni i svetlosni režimi rezervoara itd.

Organizmi koji žive u vodenoj sredini nazivaju se hidrobiontima.

Različiti organizmi su se na svoj način prilagodili gustini vode i određenim dubinama. Neke vrste mogu tolerisati pritisak od nekoliko do stotina atmosfera. Mnoge ribe, glavonošci, rakovi, morske zvijezde žive na velikim dubinama pod pritiskom od oko 400-500 atm.

Velika gustina vode osigurava postojanje mnogih ne-skeletnih oblika u vodenoj sredini. To su mali rakovi, meduze, jednoćelijske alge, mekušci s kobilicama i pteropodi itd.

Visok specifični toplinski kapacitet i visoka toplotna provodljivost vode određuju stabilniji temperaturni režim vodnih tijela u odnosu na kopno. Amplituda godišnjih temperaturnih kolebanja ne prelazi 10-15 °S. U kontinentalnim vodama je 30-35 °C. U samim rezervoarima temperaturni uslovi između gornjih i donjih slojeva vode značajno se razlikuju. U dubokim slojevima vodenog stupca (u morima i okeanima) temperaturni režim je stabilan i konstantan (3-4 ° C).

Važan hidrografski faktor je svjetlosni režim vodnih tijela. Sa dubinom, količina svjetlosti se brzo smanjuje, pa u Svjetskom oceanu alge žive samo u osvijetljenoj zoni (najčešće na dubinama od 20 do 40 m). Gustoća morskih organizama (njihov broj po jedinici površine ili zapremine) prirodno opada sa dubinom.

Hemijski faktori

Djelovanje hemijskih faktora se manifestuje u vidu prodiranja u okolinu hemikalija koje su u njemu ranije nedostajale, što je u velikoj meri posledica savremenih antropogenih uticaja.

Takav hemijski faktor kao što je sastav gasa izuzetno je važan za organizme koji žive u vodenoj sredini. Na primjer, u vodama Crnog mora ima dosta sumporovodika, zbog čega ovaj bazen nije baš povoljan za život nekih životinja u njemu. Rijeke koje se u nju ulivaju sa sobom ne nose samo pesticide ili teške metale isprane s polja, već i dušik i fosfor. I to nisu samo poljoprivredna gnojiva, već i hrana za morske mikroorganizme i alge, koje se zbog viška hranjivih tvari počinju brzo razvijati (cvjetanje vode). Umirući, tonu na dno i u procesu raspadanja troše značajnu količinu kiseonika. Tokom proteklih 30-40 godina, procvat Crnog mora značajno se povećao. U donjem sloju vode kiseonik je istisnut otrovnim sumporovodikom, tako da ovde praktično nema života. Organski svijet mora je relativno siromašan i monoton. Njegov životni sloj ograničen je uskom površinom debljine 150 m. Što se tiče kopnenih organizama, oni su neosetljivi na gasni sastav atmosfere, jer je konstantan.

Grupa hemijskih faktora uključuje i indikator kao što je salinitet vode (sadržaj rastvorljivih soli u prirodnim vodama). Prema količini otopljenih soli, prirodne vode se dijele u sljedeće kategorije: slatka voda - do 0,54 g/l, bočata - od 1 do 3, slabo slana - od 3 do 10, slana i vrlo slana voda - od 10 do 50, rasol - više od 50 g/l. Dakle, u slatkovodnim tijelima kopna (potoci, rijeke, jezera) 1 kg vode sadrži do 1 g rastvorljivih soli. Morska voda je složeni slani rastvor, čiji je prosječni salinitet 35 g/kg vode, tj. 3,5%.

Živi organizmi koji žive u vodenoj sredini prilagođeni su strogo određenom salinitetu vode. Slatkovodni oblici ne mogu živjeti u morima, morski ne podnose desalinizaciju. Ako se slanost vode promijeni, životinje se kreću u potrazi za povoljnim okruženjem. Na primjer, prilikom desalinizacije površinskih slojeva mora nakon obilnih kiša, neke vrste morskih rakova tonu do dubine do 10 m.

Ličinke kamenica žive u bočatim vodama malih zaljeva i estuarija (poluzatvorene obalne vode koje slobodno komuniciraju s oceanom ili morem). Larve rastu posebno brzo kada je salinitet vode 1,5-1,8% (negdje između slatke i slane vode). Kod većeg sadržaja soli njihov rast je donekle potisnut. Sa smanjenjem sadržaja soli, rast je već primjetno potisnut. Na salinitetu od 0,25%, rast larvi prestaje i sve umiru.

Pirogeni faktori

To uključuje faktore požara ili požare. Trenutno se požari smatraju veoma značajnim i jednim od prirodnih abiotskih faktora životne sredine. Kada se pravilno koristi, vatra može biti vrlo vrijedan ekološki alat.

Na prvi pogled, požari su negativan faktor. Ali u stvarnosti nije tako. Bez požara, savana bi, na primjer, brzo nestala i bila bi prekrivena gustom šumom. Međutim, to se ne dešava, jer nježni izdanci drveća umiru u vatri. Budući da drveće raste sporo, malo njih uspijeva preživjeti požare i narasti dovoljno visoko. Trava, s druge strane, brzo raste i jednako se brzo oporavlja nakon požara.

Treba se osvetiti da, za razliku od drugih faktora okoline, čovjek može regulirati požare, te stoga mogu postati određeni ograničavajući faktor u širenju biljaka i životinja. Požari pod kontrolom ljudi proizvode bogat, koristan pepeo. Miješajući se sa zemljom, pepeo potiče rast biljaka, čiji broj ovisi o životu životinja.

Osim toga, mnogi stanovnici savana, kao što su afrička roda i ptica tajnica, koriste vatru za svoje potrebe. Posjećuju granice prirodnih ili kontroliranih požara i tamo jedu insekte i glodare koji pobjegnu od požara.

Nastanku požara mogu doprinijeti kako prirodni faktori (udar groma), tako i slučajne i nenasumične ljudske radnje. Postoje dvije vrste požara. Najteže je obuzdati i kontrolisati najveće požare. Najčešće su vrlo intenzivni i uništavaju svu vegetaciju i organsku materiju tla. Takvi požari imaju ograničavajući učinak na mnoge organizme.

zemaljski požari, naprotiv, imaju selektivni učinak: za neke organizme su destruktivniji, za druge - manje i na taj način doprinose razvoju organizama s visokom otpornošću na požar. Osim toga, mali prizemni požari dopunjuju djelovanje bakterija tako što razgrađuju mrtve biljke i ubrzavaju transformaciju mineralnih hranjivih tvari u oblik pogodan za korištenje novim generacijama biljaka. U staništima sa neplodnim tlom požari doprinose njegovom obogaćivanju elementima pepela i nutrijentima.

Kada ima dovoljno vlage (prerije Sjeverne Amerike), požari stimulišu rast trave na račun drveća. Vatre imaju posebno važnu regulatornu ulogu u stepama i savanama. Ovdje periodični požari smanjuju vjerovatnoću invazije pustinjskog žbunja.

Čovjek je često uzrok povećanja učestalosti šumskih požara, iako privatna osoba nema pravo namjerno (čak i slučajno) izazvati požar u prirodi. Međutim, upotreba vatre od strane stručnjaka dio je pravilnog korištenja zemljišta.

Abiotski faktori oni nazivaju čitav skup faktora neorganske sredine koji utiču na život i rasprostranjenost životinja i biljaka (V.I. Korobkin, L.V. Peredelsky, 2000).

Hemijski faktori su oni koji potiču iz hemijskog sastava životne sredine. Oni uključuju hemijski sastav atmosfere, vode i tla, itd.

Fizički faktori- to su oni čiji je izvor fizičko stanje ili pojava (mehanička, talasna itd.). To su temperatura, pritisak, vjetar, vlažnost, režim zračenja itd. Struktura površine, geološke i klimatske razlike uzrokuju širok spektar abiotičkih faktora.

Među hemijskim i fizičkim faktorima životne sredine razlikuju se tri grupe faktora: klimatski, zemljišni (edafski) i vodeni faktori.

I. Essential klimatski faktori:

1. Energija zračenja sunca.

Infracrvene zrake (talasne dužine veće od 0,76 mikrona) su od primarnog značaja za život, koje čine 45% ukupne energije Sunca. U procesima fotosinteze najvažniju ulogu imaju ultraljubičaste zrake (valne dužine do 0,4 mikrona), koje čine 7% energije sunčevog zračenja. Ostatak energije je u vidljivom dijelu spektra sa talasnom dužinom od 0,4 - 0,76 mikrona.

2. Osvetljenje zemljine površine.

Ima važnu ulogu za sva živa bića, a organizmi su fiziološki prilagođeni izmjeni dana i noći. Gotovo sve životinje imaju dnevne ritmove aktivnosti povezane sa promjenom dana i noći.

3. Vlažnost atmosferskog vazduha.

Povezan sa zasićenjem zraka vodenom parom. Do 50% sve atmosferske vlage koncentrisano je u nižim slojevima atmosfere (do 2 km visine).

Količina vodene pare u vazduhu zavisi od temperature vazduha. Za određenu temperaturu postoji određena granica zasićenja zraka vodenom parom, koja se naziva maksimumom. Razlika između maksimalne i zadate zasićenosti vazduha vodenom parom naziva se deficit vlažnosti (nedostatak zasićenja). Deficit vlage je važan ekološki parametar, jer karakteriše dvije veličine: temperaturu i vlažnost.

Poznato je da povećanje deficita vlage u određenim periodima vegetacije doprinosi povećanju plodonošenja biljaka, a kod nekih insekata dovodi do izbijanja razmnožavanja.

4. Padavine.

Zbog kondenzacije i kristalizacije vodene pare u visokim slojevima atmosfere nastaju oblaci i padavine. U površinskom sloju nastaju rose i magle.

Vlaga je glavni faktor koji određuje podelu ekosistema na šumu, stepu i pustinju. Godišnja količina padavina ispod 1000 mm odgovara zoni stresa za mnoge vrste drveća, a granica otpornosti za većinu njih je oko 750 mm/god. Istovremeno, za većinu žitarica ova granica je mnogo niža - oko 250 mm / godišnje, a kaktusi i druge pustinjske biljke mogu rasti sa 50-100 mm padavina godišnje. Shodno tome, na mjestima sa padavinama iznad 750 mm/godišnje najčešće se razvijaju šume, od 250 do 750 mm/godišnje - žitne stepe, a tamo gdje padaju još manje, vegetaciju predstavljaju usjevi otporni na sušu: kaktusi, pelin i prevrtljiva vrsta. - polje. Na srednjim vrijednostima godišnjih padavina razvijaju se ekosistemi prelaznog tipa (šumsko-stepe, polupustinje, itd.).

Režim padavina je najvažniji faktor koji određuje migraciju zagađujućih materija u biosferi. Padavine su jedna od karika u ciklusu vode na Zemlji.

5. Gasni sastav atmosfere.

Relativno je konstantan i uključuje uglavnom dušik i kisik s primjesom ugljičnog dioksida, argona i drugih plinova. Osim toga, gornja atmosfera sadrži ozon. Atmosferski vazduh takođe sadrži čvrste i tečne čestice.

Dušik je uključen u formiranje proteinskih struktura organizama; kisik osigurava oksidativne procese; ugljen dioksid je uključen u fotosintezu i prirodni je prigušivač toplotnog zračenja Zemlje; ozon je ekran za ultraljubičasto zračenje. Čvrste i tečne čestice utiču na prozirnost atmosfere, sprečavajući prolaz sunčeve svetlosti do površine Zemlje.

6. Temperatura na površini zemlje.

Ovaj faktor je usko povezan sa sunčevim zračenjem. Količina toplote koja pada na horizontalnu površinu direktno je proporcionalna sinusu ugla Sunca iznad horizonta. Stoga se u istim područjima uočavaju dnevne i sezonske fluktuacije temperature. Što je geografska širina područja veća (sjeverno i južno od ekvatora), veći je ugao nagiba sunčevih zraka prema Zemljinoj površini i klima je hladnija.

Temperatura, kao i padavine, veoma je važna u određivanju prirode ekosistema, iako temperatura igra donekle sporednu ulogu u odnosu na padavine. Dakle, sa svojim brojem od 750 mm/godišnje i više, razvijaju se šumske zajednice, a temperatura samo određuje koja će se vrsta šume formirati u regionu. Na primjer, šume smrče i jele su tipične za hladna područja sa jakim snježnim pokrivačem zimi i kratkom vegetacijom, odnosno za sjever ili brdsko područje. Listopadno drveće također može podnijeti mrazne zime, ali zahtijeva dužu vegetaciju i stoga prevladava u umjerenim geografskim širinama. U tropima (blizu ekvatora) dominiraju moćne zimzelene širokolisne vrste s brzim rastom, koje ne mogu izdržati čak ni kratkotrajne mrazeve. Na isti način, pustinja je svaka teritorija sa godišnjom količinom padavina manjom od 250 mm, ali po svojoj bioti pustinje vruće zone značajno se razlikuju od onih karakterističnih za hladne regije.

7. Kretanje vazdušnih masa (vetar).

Razlog vjetra je nejednako zagrijavanje zemljine površine, povezano s padom tlaka. Strujanje vjetra je usmjereno prema nižem pritisku, tj. gde je vazduh topliji. U površinskom sloju vazduha kretanje vazdušnih masa utiče na sve parametre: vlažnost itd.

Vjetar je najvažniji faktor u transportu i distribuciji nečistoća u atmosferi.

8. Atmosferski pritisak.

Normalan pritisak je 1 kPa, što odgovara 750,1 mm. rt. Art. Unutar globusa postoje stalne oblasti visokog i niskog pritiska, a na istim tačkama se uočavaju sezonski i dnevni minimumi i maksimumi pritiska.

II. Abiotski faktori zemljišnog pokrivača (edafski)

Edafski faktori- ovo je kombinacija hemijskih, fizičkih i drugih svojstava tla koja utiču i na organizme koji žive u njima i na korijenski sistem biljaka. Od njih su najvažniji faktori životne sredine vlažnost, temperatura, struktura i poroznost, reakcija životne sredine tla i salinitet.

U modernom smislu, tlo je prirodno-istorijska formacija koja je nastala kao rezultat promjene površinskog sloja litosfere kombinovanim djelovanjem vode, zraka i živih organizama (V. Korobkin, L. Peredelsky). Zemljište je plodno, tj. daje život biljkama i, posljedično, hranu životinjama i ljudima. Sastoji se od čvrstih, tečnih i gasovitih komponenti; sadrži žive makro- i mikroorganizme (biljne i životinjske).

Čvrstu komponentu predstavljaju mineralni i organski dijelovi. U tlu je većina minerala primarnih, preostalih od matične stijene, manje - sekundarnih, nastalih kao rezultat razgradnje primarne. To su minerali gline koloidnih veličina, kao i minerali - soli: karbonati, sulfati itd.

Organski dio predstavlja humus, tj. složena organska materija nastala kao rezultat razgradnje mrtve organske materije. Njegov sadržaj u zemljištu kreće se od desetina do 22%. Ima važnu ulogu u plodnosti tla zbog hranjivih tvari koje sadrži.

Biota tla je predstavljena faunom i florom. Fauna su gliste, uši itd., flora su gljive, bakterije, alge itd.

Celokupna tečna komponenta zemljišta naziva se rastvor zemljišta. Može sadržavati hemijska jedinjenja: nitrate, bikarbonate, fosfate itd., kao i organske kiseline rastvorljive u vodi, njihove soli, šećere. Sastav i koncentracija zemljišnog rastvora određuju reakciju medijuma, što je naznačeno pH vrednošću.

Zrak u zemljištu ima visok sadržaj CO2, ugljovodonika i vodene pare. Svi ovi elementi određuju hemijska svojstva tla.

Sva svojstva tla ne zavise samo od klimatskih faktora, već i od vitalne aktivnosti zemljišnih organizama, koji ga mehanički miješaju i kemijski obrađuju, stvarajući na kraju potrebne uvjete za sebe. Uz učešće organizama u tlu, postoji stalna cirkulacija tvari i migracija energije. Kruženje tvari u tlu može se predstaviti na sljedeći način (V.A. Radkevich).

Biljke sintetiziraju organsku materiju, a životinje vrše njeno mehaničko i biohemijsko uništavanje i, takoreći, pripremaju je za stvaranje humusa. Mikroorganizmi sintetiziraju humus u tlu, a zatim ga razgrađuju.

Tlo obezbeđuje vodu biljkama. Vrijednost tla u vodosnabdijevanju biljaka je veća što im ono lakše daje vodu. Zavisi od strukture tla i stepena bubrenja njegovih čestica.

Pod strukturom tla treba razumjeti kompleks zemljišnih agregata različitih oblika i veličina, formiranih od primarnih mehaničkih elemenata tla. Razlikuju se sljedeće strukture tla: zrnasta, muljevita, orašasta, grudasta, blokovita.

Glavna funkcija viših biljaka u procesu formiranja tla je sinteza organske tvari. Ova organska tvar se u procesu fotosinteze akumulira u nadzemnim i podzemnim dijelovima biljaka, a nakon njihovog odumiranja prelazi u tlo i prolazi kroz mineralizaciju. Brzina procesa mineralizacije organske materije i sastav nastalih jedinjenja u velikoj meri zavise od vrste vegetacije. Proizvodi raspadanja iglica, listova, drva travnatog pokrivača različiti su kako po hemijskom sastavu tako i po uticaju na proces formiranja tla. U kombinaciji s drugim faktorima, to dovodi do stvaranja različitih tipova tla.

Glavna funkcija životinja u procesu formiranja tla je potrošnja i uništavanje organske tvari, kao i preraspodjela energetskih rezervi. Važnu ulogu u procesima formiranja tla igraju pokretne zemljišne životinje. Otpuštaju tlo, stvaraju uslove za njegovo prozračivanje, mehanički pokreću organske i anorganske tvari u tlu. Na primjer, kišne gliste izbacuju na površinu i do 80 - 90 / ha materijala, a stepski glodari pomiču gore-dolje stotine m3 tla i organske tvari.

Utjecaj klimatskih uslova na procese formiranja tla je, naravno, veliki. Količina padavina, temperatura, priliv energije zračenja - svjetlosti i topline - određuju formiranje biljne mase i brzinu razgradnje biljnih ostataka, o čemu ovisi sadržaj humusa u tlu.

Kao rezultat kretanja i transformacije tvari, tlo se dijeli na zasebne slojeve, odnosno horizonte, čija kombinacija čini profil tla.

Površinski horizont, stelja ili busen, sastoji se uglavnom od svježe otpalog i djelomično raspadnutog lišća, grana, životinjskih ostataka, gljiva i druge organske tvari. Obično je obojen u tamnu boju - smeđu ili crnu. Donji A1 humusni horizont je obično porozna mješavina djelomično razložene organske tvari (humusa), živih organizama i nekih neorganskih čestica. Obično je tamniji i labaviji od nižih horizonata. U ova dva gornja horizonta koncentrisan je najveći dio organske tvari tla i korijena biljaka.

Njegova boja može mnogo reći o plodnosti tla. Na primjer, tamnosmeđi ili crni humusni horizont bogat je organskom tvari i dušikom. Siva, žuta ili crvena tla imaju malo organske tvari i zahtijevaju azotna gnojiva za povećanje prinosa.

U šumskim zemljištima ispod horizonta A1 nalazi se neplodni podzolični horizont A2, koji ima laganu nijansu i krhku strukturu. U černozemu, tamnom kestenu, kestenu i drugim tipovima tla ovaj horizont nema. Još dublje u mnogim tipovima tla nalazi se horizont B - iluvijalni ili intruzioni horizont. U njega se ispiraju i akumuliraju mineralne i organske tvari iz gornjih horizonata. Najčešće je smeđe boje i velike gustine. Još niže leži matična stijena C, na kojoj se formira tlo.

Struktura i poroznost odrediti dostupnost nutrijenata za biljke i životinje u zemljištu. Čestice tla, međusobno povezane silama molekularne prirode, formiraju strukturu tla. Između njih se formiraju šupljine koje se nazivaju pore. Struktura i poroznost tla omogućavaju dobru aeraciju. Zrak u tlu, kao i voda u tlu, nalazi se u porama između čestica tla. Poroznost se povećava od gline do ilovače i pijeska. Između tla i atmosfere dolazi do slobodne razmjene plina, zbog čega je sastav plina obje sredine sličan sastav. Obično u zraku tla, zbog disanja organizama koji ga nastanjuju, ima nešto manje kisika i više ugljičnog dioksida nego u atmosferskom zraku. Kiseonik je neophodan za korijenje biljaka, zemljišne životinje i organizme - razlagače koji razlažu organsku materiju na anorganske komponente. Ako dođe do zalijevanja, zemljani zrak se istiskuje vodom, a uvjeti postaju anaerobni. Tlo postepeno postaje kiselo kako anaerobni organizmi nastavljaju proizvoditi ugljični dioksid. Tlo, ako nije bogato bazama, može postati izrazito kiselo, a to, uz iscrpljivanje zaliha kiseonika, negativno utiče na mikroorganizme u tlu. Produženi anaerobni uslovi dovode do smrti biljaka.

Temperatura tlo zavisi od vanjske temperature, a na dubini od 0,3 m, zbog niske toplotne provodljivosti, njegova amplituda oscilovanja je manja od 20°C (Yu.V. Novikov, 1979), što je važno za životinje u zemljištu (nema morate da se krećete gore-dole u potrazi za ugodnijom temperaturom). Ljeti je temperatura tla niža od zraka, a zimi viša.

Hemijski faktori uključuju reakciju okoline i salinitet. Reakcija okoline veoma važan za mnoge biljke i životinje. U suhoj klimi prevladavaju neutralna i alkalna tla, u vlažnim područjima - kisela. Apsorbirane baze, kiseline i razne soli u procesu interakcije s vodom stvaraju određenu koncentraciju H + - i OH - iona, koji određuju jednu ili drugu reakciju tla. Tla se obično razlikuju po neutralnim, kiselim i alkalnim reakcijama.

Alkalnost tla je posljedica prisustva uglavnom Na + - jona u apsorpcionom kompleksu. Takvo tlo, u kontaktu sa vodom koja sadrži CO2, daje izraženu alkalnu reakciju, koja je povezana sa stvaranjem sode.

Kada je upijajući kompleks tla zasićen Ca2+ i Mg2+, njegova reakcija je blizu neutralne. Istovremeno, poznato je da kalcijum karbonat u čistoj vodi i vodi bez CO2 daje jaku alkalnost. To se objašnjava činjenicom da s povećanjem sadržaja CO2 u zemljišnoj otopini raste topljivost kalcija (2+) sa stvaranjem bikarbonata, što dovodi do smanjenja pH. Ali sa prosječnom količinom CO2 u tlu, reakcija postaje slabo alkalna.

U procesu razgradnje biljnih ostataka, posebno šumske stelje, nastaju organske kiseline koje reagiraju sa apsorbiranim katjonima tla. Kisela tla imaju niz negativnih svojstava, pa su stoga neplodna. U takvom okruženju aktivna korisna aktivnost mikroflore tla je potisnuta. Kreč se široko koristi za poboljšanje plodnosti tla.

Visoka alkalnost inhibira rast biljke, a njena vodno-fizička svojstva naglo se pogoršavaju, uništavaju strukturu, povećavaju pokretljivost i uklanjanje koloida. Mnoge žitarice daju najbolju žetvu na neutralnim i blago alkalnim zemljištima (ječam, pšenica), koja su obično černozemi.

U područjima sa nedovoljnom atmosferskom vlagom, soljeni tla. Zaslanjena tla su tla sa viškom u vodi rastvorljivih soli (hloridi, sulfati, karbonati). Nastaju kao rezultat sekundarnog zaslanjivanja tla tokom isparavanja podzemnih voda, čiji je nivo porastao do horizonta tla. Među slanim tlima izdvajaju se solonchaks i solonetze. Solončaka ima u Kazahstanu i Centralnoj Aziji, duž obala slanih rijeka. Zaslanjivanje tla dovodi do pada prinosa usjeva. Kišne gliste, čak i sa niskim stepenom slanosti tla, ne mogu izdržati dugo vremena.

Biljke koje žive u slanim tlima nazivaju se halofiti. Neki od njih izlučuju višak soli kroz lišće ili ih nakupljaju u tijelu. Zbog toga se ponekad koriste za pravljenje sode i potaše.

Voda zauzima dominantan dio Zemljine biosfere (71% ukupne površine Zemljine površine).

Najvažniji abiotički faktori vodenog okoliša su sljedeći:

1. Gustina i viskozitet.

Gustina vode je 800 puta, a viskozitet je oko 55 puta veći od vazduha.

2. Toplotni kapacitet.

Voda ima veliki toplotni kapacitet, pa je okean glavni prijemnik i akumulator sunčeve energije.

3. Mobilnost.

Stalno kretanje vodenih masa doprinosi održavanju relativne homogenosti fizičkih i hemijskih svojstava.

4. temperaturna stratifikacija.

Promjena temperature vode se opaža duž dubine vodenog tijela.

5. Periodične (godišnje, dnevne, sezonske) promjene temperature.

Najnižom temperaturom vode smatra se -20C, najvišom +35-370C. Dinamika fluktuacija temperature vode je manja od one u zraku.

6. Prozirnost vode.

Određuje svjetlosni režim ispod površine vode. Fotosinteza zelenih bakterija, fitoplanktona, viših biljaka, a samim tim i akumulacija organske materije, zavisi od prozirnosti (i njene suprotne karakteristike, zamućenosti).

Zamućenost i prozirnost zavise od sadržaja supstanci suspendovanih u vodi, uključujući one koje ulaze u vodna tijela zajedno sa industrijskim ispustima. S tim u vezi, transparentnost i sadržaj suspendovanih materija su najvažnije karakteristike prirodnih i otpadnih voda koje su predmet kontrole u industrijskom preduzeću.

7. Salinitet vode.

Sadržaj karbonata, sulfata, hlorida u vodi je od velikog značaja za žive organizme. U slatkim vodama ima malo soli, a prevladavaju karbonati. Vode okeana sadrže u prosjeku 35 g / l soli, Crno more - 19 g / l, Kaspijsko - oko 14 g / l. Ovdje prevladavaju hloridi i sulfati. Gotovo svi elementi periodnog sistema otopljeni su u morskoj vodi.

8. Otopljeni kisik i ugljični dioksid.

Prekomjerna potrošnja kisika za disanje živih organizama i za oksidaciju organskih i mineralnih tvari koje ulaze u vodu industrijskim ispustima dovodi do iscrpljivanja žive populacije do onemogućavanja života u takvoj vodi za aerobne organizme.

9. Koncentracija vodikovih jona (pH).

Svi hidrobionti su se prilagodili određenom pH nivou: neki preferiraju kiselu sredinu, drugi više vole alkalnu sredinu, a treći neutralnu. Promjene ovih karakteristika mogu dovesti do smrti hidrobionta.

10. Flow ne samo da uvelike utječe na koncentraciju plinova i hranjivih tvari, već i direktno djeluje kao ograničavajući faktor. Mnoge riječne biljke i životinje su morfološki i fiziološki prilagođene na poseban način da zadrže svoj položaj u toku: imaju dobro definirane granice tolerancije na faktor protoka.

Glavni topografski faktor je visina iznad nivoa mora. Sa nadmorskom visinom se smanjuju prosječne temperature, povećava dnevna temperaturna razlika, povećava se količina padavina, brzina vjetra i intenzitet zračenja, smanjuju se atmosferski tlak i koncentracija plinova. Svi ovi faktori utiču na biljke i životinje, uzrokujući vertikalnu zonalnost.

planinski lanci mogu poslužiti kao klimatske barijere. Planine također služe kao prepreke širenju i migraciji organizama i mogu igrati ulogu ograničavajućeg faktora u procesima specijacije.

Drugi topografski faktor je izloženost nagibima. Na sjevernoj hemisferi padine okrenute prema jugu primaju više sunčeve svjetlosti, pa su intenzitet svjetlosti i temperatura ovdje veći nego na dnu dolina i na padinama sjeverne ekspozicije. Na južnoj hemisferi situacija je obrnuta.

Takođe je važan faktor olakšanja strmina padina. Strme padine karakteriše brza drenaža i erozija tla, pa su tla ovdje tanka i suva. Ako nagib prelazi 35b, tlo i vegetacija se obično ne formiraju, već se stvaraju škrinje od rastresitog materijala.

Krunski požari imaju ograničavajući učinak na većinu organizama - biotička zajednica mora početi ispočetka s onim malo što je preostalo, a mora proći mnogo godina prije nego što lokacija ponovo postane produktivna. Prizemni požari, naprotiv, imaju selektivno djelovanje: za neke organizme su više ograničavajući, za druge su manje ograničavajući faktor i tako doprinose razvoju organizama sa visokom tolerancijom na požar. Osim toga, mali prizemni požari dopunjuju djelovanje bakterija tako što razgrađuju mrtve biljke i ubrzavaju transformaciju mineralnih hranjivih tvari u oblik pogodan za korištenje novim generacijama biljaka. Biljke su razvile posebne adaptacije na vatru, baš kao što su to učinile i na druge abiotske faktore. Konkretno, pupoljci žitarica i borova skriveni su od vatre u dubinama grozdova lišća ili iglica. U periodično spaljenim staništima ove biljne vrste imaju koristi, jer vatra doprinosi njihovom očuvanju selektivnim promicanjem njihovog prosperiteta.

To su faktori nežive prirode koji direktno ili indirektno utiču na telo - svetlost, temperatura, vlažnost, hemijski sastav vazduha, vode i životne sredine zemljišta i dr. (tj. svojstva životne sredine čija pojava i uticaj ne zavisi direktno od aktivnosti živih organizama).

Light

(sunčevo zračenje) - okolišni faktor karakteriziran intenzitetom i kvalitetom energije zračenja Sunca, koju koriste fotosintetske zelene biljke za stvaranje biljne biomase. Sunčeva svjetlost koja dopire do površine Zemlje glavni je izvor energije za održavanje toplinske ravnoteže planete, metabolizam vode organizama, stvaranje i transformaciju organske tvari autotrofnom vezom biosfere, što u konačnici omogućava formiranje sredine sposobne da zadovolji vitalne potrebe organizama.

Biološki efekat sunčeve svetlosti određen je njenim spektralnim sastavom. [prikaži] ,

U spektralnom sastavu sunčeve svetlosti postoje

• infracrvene zrake (talasna dužina preko 0,75 mikrona)
• vidljive zrake (0,40-0,75 mikrona) i
• ultraljubičaste zrake (manje od 0,40 mikrona)

Različiti dijelovi sunčevog spektra su nejednaki u biološkom djelovanju.

infracrveni, ili toplotne, zrake nose glavnu količinu toplotne energije. Oni čine oko 49% energije zračenja koju percipiraju živi organizmi. Toplotno zračenje dobro apsorbira voda, čija je količina u organizmima prilično velika. To dovodi do zagrijavanja cijelog organizma, što je od posebnog značaja za hladnokrvne životinje (insekte, gmizavce itd.). Kod biljaka je najvažnija funkcija infracrvenih zraka provođenje transpiracije, uz pomoć koje se vodenom parom uklanja višak topline sa listova, kao i stvaranje optimalnih uvjeta za ulazak ugljičnog dioksida kroz stomate.

Vidljivi dio spektračine oko 50% energije zračenja koja stiže do Zemlje. Ova energija je potrebna biljkama za fotosintezu. Međutim, samo 1% se koristi za to, ostatak se reflektira ili raspršuje u obliku topline. Ovo područje spektra dovelo je do pojave mnogih važnih adaptacija u biljnim i životinjskim organizmima. U zelenim biljkama, osim stvaranja pigmentnog kompleksa koji apsorbira svjetlost, uz pomoć kojeg se provodi proces fotosinteze, nastala je svijetla boja cvijeća, koja pomaže privlačenju oprašivača.

Za životinje, svjetlost uglavnom igra informativnu ulogu i uključena je u regulaciju mnogih fizioloških i biohemijskih procesa. Protozoe već imaju organele osjetljive na svjetlost (oko osjetljivo na svjetlost u Euglena zelenoj), a reakcija na svjetlost se izražava u obliku fototaksije - kretanja prema najvećoj ili najnižoj osvjetljenosti. Počevši od koelenterata, praktično sve životinje razvijaju fotoosjetljive organe različite strukture. Postoje noćne i sumračne životinje (sove, šišmiši itd.), kao i životinje koje žive u stalnom mraku (medvjed, okrugli crv, krtica itd.).

UV dio karakteriše najviša kvantna energija i visoka fotohemijska aktivnost. Uz pomoć ultraljubičastih zraka talasne dužine 0,29-0,40 mikrona, kod životinja se vrši biosinteza vitamina D, retinalnih pigmenata i kože. Ove zrake najbolje percipiraju organi vida mnogih insekata, u biljkama imaju oblikovni učinak i doprinose sintezi određenih biološki aktivnih spojeva (vitamina, pigmenata). Zraci sa talasnom dužinom manjom od 0,29 mikrona imaju štetan uticaj na živa bića.

intenzitet [prikaži] ,

Biljke, čija životna aktivnost u potpunosti zavisi od svjetlosti, imaju različite morfostrukturne i funkcionalne adaptacije na svjetlosni režim staništa. Prema zahtjevima za svjetlosne uslove, biljke se dijele u sljedeće ekološke grupe:

1. Biljke koje vole svjetlost (heliofite). otvorena staništa koja uspevaju samo na punoj sunčevoj svetlosti. Odlikuje ih visok intenzitet fotosinteze. To su ranoproljetne biljke stepa i polupustinja (gušći luk, tulipani), biljke bezdrvetnih padina (žadulja, menta, majčina dušica), žitarice, trputac, lokvanj, bagrem itd.
2. biljke otporne na sjenu karakteriše široka ekološka amplituda na faktor svetlosti. Najbolje raste u uslovima jakog osvetljenja, ali je u stanju da se prilagodi uslovima različitih nivoa senčenja. To su drvenaste (breza, hrast, bor) i zeljaste (divlje jagode, ljubičica, kantarion i dr.) biljke.
3. Biljke koje vole sjenu (sciofite) ne podnose jaku rasvjetu, rastu samo na sjenovitim mjestima (pod krošnjama šume), a nikada ne rastu na otvorenim mjestima. Na čistinama pod jakim osvjetljenjem njihov rast se usporava, a ponekad i uginu. Ove biljke uključuju šumske trave - paprati, mahovine, oksalis itd. Prilagođavanje zasjenjenju obično se kombinira s potrebom za dobrom vodosnabdijevanjem.

Dnevna i sezonska učestalost [prikaži] .

Dnevna periodičnost određuje procese rasta i razvoja biljaka i životinja, koji zavise od dužine dnevnog vremena.

Faktor koji regulira i kontrolira ritam svakodnevnog života organizama naziva se fotoperiodizam. To je najvažniji signalni faktor koji omogućava biljkama i životinjama da "mjere vrijeme" - odnos između trajanja perioda osvjetljenja i mraka tokom dana, kako bi odredili kvantitativne parametre osvjetljenja. Drugim riječima, fotoperiodizam je reakcija organizama na promjenu dana i noći, koja se očituje u fluktuacijama intenziteta fizioloških procesa – rasta i razvoja. To je trajanje dana i noći koje se vrlo precizno i ​​prirodno mijenja tokom cijele godine, bez obzira na slučajne faktore, koji se neprestano ponavljaju iz godine u godinu, pa su organizmi u procesu evolucije uskladili sve faze svog razvoja sa ritmom ovih vremenskih intervala. .

U umjerenom pojasu, svojstvo fotoperiodizma služi kao funkcionalni klimatski faktor koji određuje životni ciklus većine vrsta. U biljkama se fotoperiodični efekat očituje u usklađivanju perioda cvatnje i zrenja plodova s ​​periodom najaktivnije fotosinteze, kod životinja - u podudaranju vremena razmnožavanja s periodom obilja hrane, kod insekata - u nastanku dijapauze i izlasku iz nje.

U biološke pojave uzrokovane fotoperiodizmom spadaju i sezonske migracije (letovi) ptica, ispoljavanje njihovog gniježđenja i reprodukcije, promjena krzna kod sisara itd.

Prema potrebnom trajanju svjetlosnog perioda, biljke se dijele na

• dugodnevne, kojima je potrebno više od 12 sati svjetlosnog vremena za normalan rast i razvoj (lan, luk, šargarepa, ovas, kokošinja, drena, mladi, krompir, beladona, itd.);
• biljke kratkog dana - potrebno im je najmanje 12 sati neprekidnog mračnog perioda za cvjetanje (dalije, kupus, krizanteme, amarant, duhan, kukuruz, paradajz, itd.);
• neutralne biljke kod kojih se razvoj generativnih organa odvija i sa dugim i kratkim danima (neven, grožđe, floks, jorgovan, heljda, grašak, dresnik itd.)

Biljke dugog dana potiču uglavnom iz sjevernih geografskih širina, biljke kratkog dana iz južnih geografskih širina. U tropskom pojasu, gdje se dužina dana i noći malo mijenja tokom godine, fotoperiod ne može poslužiti kao orijentirajući faktor u periodičnosti bioloških procesa. Zamjenjuje se naizmjeničnim sušnim i vlažnim godišnjim dobima. Vrste dugog dana imaju vremena za proizvodnju usjeva čak iu uvjetima kratkog sjevernog ljeta. Formiranje velike mase organskih supstanci događa se ljeti tokom prilično dugog dnevnog svjetla, koji na geografskoj širini Moskve može doseći 17 sati, a na geografskoj širini Arkhangelsk - više od 20 sati dnevno.

Dužina dana značajno utiče na ponašanje životinja. S početkom proljetnih dana, čije se trajanje progresivno povećava, kod ptica se pojavljuju instinkti gniježđenja, vraćaju se iz toplih krajeva (iako temperatura zraka još uvijek može biti nepovoljna) i počinju polagati jaja; toplokrvne životinje linjaju.

Skraćivanje dana u jesen uzrokuje suprotne sezonske pojave: ptice odlijeću, neke životinje hiberniraju, druge imaju gustu dlaku, u insektima se formiraju faze zimovanja (uprkos još uvijek povoljnoj temperaturi i obilju hrane). U ovom slučaju, smanjenje dužine dana signalizira živim organizmima da se približava zimski period i oni se mogu unaprijed pripremiti za to.

Kod životinja, posebno artropoda, rast i razvoj također zavise od dužine dnevnog svjetla. Na primjer, kupusnjača, breza moljca normalno se razvijaju samo pri dugom dnevnom svjetlu, dok se svilene bube, razne vrste skakavaca, lopatica - pri kratkom. Fotoperiodizam također utiče na vrijeme početka i završetka sezone parenja kod ptica, sisara i drugih životinja; o reprodukciji, embrionalnom razvoju vodozemaca, gmizavaca, ptica i sisara;

Sezonske i dnevne promjene u osvjetljenju su najprecizniji satovi, čiji je tok jasno pravilan i praktično se nije mijenjao tokom posljednjeg perioda evolucije.

Zahvaljujući tome, postalo je moguće umjetno regulirati razvoj životinja i biljaka. Na primjer, stvaranje biljaka u staklenicima, staklenicima ili leglima dnevnog svjetla u trajanju od 12-15 sati omogućava vam da uzgajate povrće, ukrasno bilje čak i zimi, ubrzava rast i razvoj sadnica. S druge strane, zasjenjivanje biljaka ljeti ubrzava nicanje cvijeća ili sjemena kasnocvjetajućih jesenjih biljaka.

Produženjem dana zbog vještačkog osvjetljenja zimi, moguće je povećati period polaganja jaja kokoši, gusaka, pataka, te regulirati reprodukciju krznarskih životinja na farmama krzna. Faktor svjetlosti također igra važnu ulogu u drugim životnim procesima životinja. Prije svega, to je neophodan uvjet za vid, njihovu vizualnu orijentaciju u prostoru kao rezultat percepcije organa vida direktnih, raspršenih ili reflektiranih svjetlosnih zraka od okolnih objekata. Informativni sadržaj za većinu životinja polarizirane svjetlosti, sposobnost razlikovanja boja, snalaženja po astronomskim izvorima svjetlosti u jesenjim i proljetnim seobama ptica, te navigacijskim sposobnostima drugih životinja je veliki.

Na osnovu fotoperiodizma kod biljaka i životinja, u procesu evolucije, razvijeni su specifični godišnji ciklusi perioda rasta, razmnožavanja i pripreme za zimu, koji se nazivaju godišnjim ili sezonskim ritmovima. Ovi ritmovi se manifestuju u promeni intenziteta prirode bioloških procesa i ponavljaju se u godišnjim intervalima. Podudarnost perioda životnog ciklusa sa odgovarajućim godišnjim dobima je od velike važnosti za postojanje vrste. Sezonski ritmovi pružaju biljkama i životinjama najpovoljnije uslove za rast i razvoj.

Osim toga, fiziološki procesi biljaka i životinja strogo su ovisni o dnevnom ritmu, koji je izražen određenim biološkim ritmovima. Posljedično, biološki ritmovi su periodično ponavljajuće promjene u intenzitetu i prirodi bioloških procesa i pojava. Kod biljaka biološki ritmovi se manifestuju u dnevnom kretanju listova, latica, promenama u fotosintezi, kod životinja - u kolebanjima temperature, promenama u lučenju hormona, stopi deobe ćelija i dr. Kod ljudi dnevne fluktuacije disanja, pulsa, krvi pritisak, budnost, san itd. Biološki ritmovi su nasledno fiksirane reakcije, pa je poznavanje njihovih mehanizama važno u organizaciji rada i odmora čoveka.

Temperatura

Jedan od najvažnijih abiotičkih faktora od kojih u velikoj mjeri zavisi postojanje, razvoj i rasprostranjenost organizama na Zemlji [prikaži] .

Gornja temperaturna granica za život na Zemlji je vjerovatno 50-60°C. Na takvim temperaturama dolazi do gubitka aktivnosti enzima i savijanja proteina. Međutim, opći temperaturni raspon aktivnog života na planeti je mnogo širi i ograničen je sljedećim granicama (Tabela 1):

Tabela 1. Temperaturni raspon aktivnog života na planeti, °S

Među organizmima koji mogu postojati na vrlo visokim temperaturama poznate su termofilne alge, koje mogu živjeti u toplim izvorima na 70-80°C. Lišajevi, sjemenke i vegetativni organi pustinjskih biljaka (saksaul, kamilji trn, tulipani) koji se nalaze u gornjem sloju vrućeg tla uspješno podnose vrlo visoke temperature (65-80°C).

Postoje mnoge vrste životinja i biljaka koje mogu izdržati velike vrijednosti temperatura ispod nule. Drveće i grmlje u Jakutiji ne smrzavaju se na minus 68°C. Na Antarktiku, na minus 70 ° C, žive pingvini, a na Arktiku - polarni medvjedi, arktičke lisice, polarne sove. Polarne vode sa temperaturama od 0 do -2°C naseljavaju različiti predstavnici flore i faune - mikroalge, beskičmenjaci, ribe, čiji se životni ciklus stalno odvija u takvim temperaturnim uslovima.

Značaj temperature je prvenstveno u njenom direktnom uticaju na brzinu i prirodu toka metaboličkih reakcija u organizmima. Budući da se dnevne i sezonske fluktuacije temperature povećavaju s udaljenosti od ekvatora, biljke i životinje, prilagođavajući im se, pokazuju različite potrebe za toplinom.

Metode adaptacije

• Migracije - preseljenje u povoljnijim uslovima. Kitovi, mnoge vrste ptica, riba, insekata i drugih životinja redovno migriraju tijekom cijele godine.
• Utrnulost - stanje potpune nepokretnosti, oštro smanjenje vitalne aktivnosti, prestanak prehrane. Uočava se kod insekata, riba, vodozemaca, sisara kada temperatura okoline pada u jesen, zimi (hibernacija) ili kada raste ljeti u pustinjama (ljetna hibernacija).
• Anabioza je stanje oštrog potiskivanja vitalnih procesa, kada vidljive manifestacije života privremeno prestaju. Ovaj fenomen je reverzibilan. Primjećuje se kod mikroba, biljaka, nižih životinja. Sjeme nekih biljaka u suspendiranoj animaciji može biti i do 50 godina. Mikrobi u stanju suspendirane animacije formiraju spore, protozoe - ciste.

Mnoge biljke i životinje, uz odgovarajuću obuku, uspješno podnose ekstremno niske temperature u stanju dubokog mirovanja ili anabioze. U laboratorijskim eksperimentima sjeme, polen, biljne spore, nematode, rotifere, ciste protozoa i drugih organizama, spermatozoidi, nakon dehidracije ili stavljanja u otopine posebnih zaštitnih supstanci - krioprotektora - izdržavaju temperature blizu apsolutne nule.

Trenutno je postignut napredak u praktičnoj upotrebi supstanci sa krioprotektivnim svojstvima (glicerol, polietilen oksid, dimetil sulfoksid, saharoza, manitol itd.) u biologiji, poljoprivredi i medicini. U otopinama krioprotektora provodi se dugotrajno skladištenje konzervirane krvi, sperme za umjetnu oplodnju domaćih životinja, nekih organa i tkiva za transplantaciju; zaštita biljaka od zimskih mrazeva, ranih prolećnih mrazeva itd. Navedeni problemi su u nadležnosti kriobiologije i kriomedicine i rešavaju ih mnoge naučne institucije.

• Termoregulacija. Biljke i životinje su u procesu evolucije razvile različite mehanizme termoregulacije:

1. u biljkama
   • fiziološki - nakupljanje šećera u stanicama, zbog čega se povećava koncentracija ćelijskog soka i smanjuje sadržaj vode u stanicama, što doprinosi otpornosti biljaka na mraz. Na primjer, kod patuljaste breze, kleke gornje grane umiru na ekstremno niskim temperaturama, a puzave prezimljuju pod snijegom i ne umiru.
   • fizički
     1. stomatalna transpiracija - uklanjanje viška toplote i sprečavanje opekotina uklanjanjem vode (isparavanjem) iz biljnog tela
     2. morfološki - usmjeren na sprječavanje pregrijavanja: gusta pubescencija listova za raspršivanje sunčevih zraka, sjajna površina za njihovo reflektiranje, smanjenje upijajuće površine zraka - savijanje lisne ploče u cijev (perjanica, vijuk), pozicioniranje list sa ivicom prema sunčevim zrakama (eukaliptus), redukcija lišća (saksaul, kaktus); usmjereni na sprječavanje smrzavanja: posebni oblici rasta - patuljastost, stvaranje puzajućih oblika (zimovanje pod snijegom), tamna boja (pomaže boljem upijanju toplinskih zraka i zagrijavanju pod snijegom)
2. kod životinja
   • hladnokrvni (poikilotermni, ektotermni) [beskičmenjaci, ribe, vodozemci i gmizavci] - regulacija tjelesne temperature se odvija pasivno povećanjem mišićnog rada, karakteristikama strukture i boje integumenta, pronalaženjem mjesta na kojima je moguća intenzivna apsorpcija sunčeve svjetlosti , itd., t .to. ne mogu održavati temperaturni režim metaboličkih procesa i njihova aktivnost ovisi uglavnom o toplini koja dolazi izvana, a temperatura tijela - o vrijednostima temperature okoline i energetskog bilansa (omjer apsorpcije i povrata energije zračenja).
   • toplokrvni (homeotermni, endotermni) [ptice i sisari] - sposobni da održavaju konstantnu tjelesnu temperaturu bez obzira na temperaturu okoline. Ovo svojstvo omogućava mnogim životinjskim vrstama da žive i razmnožavaju se na temperaturama ispod nule (sob, polarni medvjed, peronošci, pingvini). U procesu evolucije razvili su dva termoregulatorna mehanizma pomoću kojih održavaju konstantnu tjelesnu temperaturu: hemijski i fizički. [prikaži] .
     • Hemijski mehanizam termoregulacije je obezbeđen brzinom i intenzitetom redoks reakcija i kontroliše ga refleksno centralni nervni sistem. Važnu ulogu u povećanju efikasnosti hemijskog mehanizma termoregulacije odigrale su takve aromorfoze kao što su pojava srca sa četiri komore, poboljšanje disajnih organa kod ptica i sisara.
     • Fizički mehanizam termoregulacije obezbeđuje se pojavom toplotnoizolacionih omotača (perje, krzno, potkožna mast), znojnih žlezda, respiratornih organa, kao i razvojem nervnih mehanizama za regulaciju cirkulacije krvi.

     Poseban slučaj homoiotermije je heterotermija - različit nivo telesne temperature u zavisnosti od funkcionalne aktivnosti organizma. Heterotermija je karakteristična za životinje koje padaju u hibernaciju ili privremeni stupor u nepovoljnom periodu godine. Istovremeno, njihova visoka tjelesna temperatura je osjetno smanjena zbog usporenog metabolizma (zemne vjeverice, ježevi, šišmiši, brzi pilići itd.).

Granice izdržljivosti velike vrijednosti temperaturnog faktora su različite i kod poikilotermnih i kod homoiotermnih organizama.

Euritermalne vrste su sposobne tolerirati temperaturne fluktuacije u širokom rasponu.

Stenotermni organizmi žive u uslovima uskih temperaturnih granica, podeljeni na stenotermne vrste koje vole toplotu (orhideje, žbun čaja, kafa, koralji, meduze, itd.), okeanske dubine itd.).

Za svaki organizam ili grupu jedinki postoji optimalna temperaturna zona unutar koje je aktivnost posebno izražena. Iznad ove zone je zona privremenog termičkog stupora, još više - zona produžene neaktivnosti ili ljetne hibernacije, koja se graniči sa zonom visoke smrtonosne temperature. Kada potonji padne ispod optimalnog, nastaje zona hladnog stupora, hibernacije i smrtonosne niske temperature.

Raspodjela jedinki u populaciji, ovisno o promjeni temperaturnog faktora na teritoriju, uglavnom se pridržava istog obrasca. Zona optimalnih temperatura odgovara najvećoj gustoći naseljenosti, a sa obje strane nje se uočava smanjenje gustine do granice raspona, gdje je najmanja.

Faktor temperature na velikom području Zemlje podložan je izraženim dnevnim i sezonskim kolebanjima, što zauzvrat određuje odgovarajući ritam bioloških pojava u prirodi. Ovisno o snabdijevanju toplinskom energijom simetričnim dijelovima obje hemisfere globusa, počevši od ekvatora, razlikuju se sljedeće klimatske zone:

1. tropska zona. Minimalna srednja godišnja temperatura prelazi 16°C, u najhladnijim danima ne pada ispod 0°C. Temperaturne fluktuacije tokom vremena su neznatne, amplituda ne prelazi 5°C. Vegetacija je tokom cele godine.
2. suptropska zona. Prosječna temperatura najhladnijeg mjeseca nije niža od 4°C, a najtoplijeg iznad 20°C. Temperature ispod nule su rijetke. Zimi nema stabilnog snježnog pokrivača. Vegetacija traje 9-11 mjeseci.
3. umjerena zona. Ljetna vegetacija i zimski period mirovanja biljaka su dobro izraženi. Glavni dio zone ima stabilan snježni pokrivač. Mrazevi su tipični u proljeće i jesen. Ponekad se ova zona dijeli na dvije: umjereno toplo i umjereno hladno, koje karakteriziraju četiri godišnja doba.
4. hladna zona. Prosječna godišnja temperatura je ispod 0°C, mrazevi su mogući i tokom kratke (2-3 mjeseca) vegetacije. Godišnje temperaturne fluktuacije su veoma velike.

Obrazac vertikalne distribucije vegetacije, tla i divljači u planinskim područjima također je uglavnom uzrokovan temperaturnim faktorom. U planinama Kavkaza, Indije, Afrike mogu se razlikovati četiri ili pet biljnih pojaseva, čiji slijed odozdo prema gore odgovara slijedu geografskih širina od ekvatora do pola na istoj visini.

Vlažnost

Faktor životne sredine koji karakteriše sadržaj vode u vazduhu, zemljištu, živim organizmima. U prirodi postoji dnevni ritam vlažnosti: noću raste, a danju pada. Zajedno sa temperaturom i svjetlošću, vlaga igra važnu ulogu u regulaciji aktivnosti živih organizama. Izvor vode za biljke i životinje su uglavnom atmosferske padavine i podzemne vode, kao i rosa i magla.

Vlaga je neophodan uslov za postojanje svih živih organizama na Zemlji. Život je nastao u vodenoj sredini. Stanovnici zemlje još uvijek ovise o vodi. Za mnoge vrste životinja i biljaka voda je i dalje stanište. Značaj vode u životnim procesima određen je činjenicom da je ona glavna sredina u ćeliji, u kojoj se odvijaju metabolički procesi, djeluje kao najvažniji početni, međuproizvod i konačni proizvod biohemijskih transformacija. Značaj vode određuje i njen kvantitativni sadržaj. Živi organizmi se sastoje od najmanje 3/4 vode.

U odnosu na vodu, više biljke se dijele na

• hidrofiti - vodene biljke (lokvanj, strijel, leća);
• higrofiti - stanovnici prekomjerno vlažnih mjesta (calamus, sat);
• mezofiti - biljke normalne vlažnosti (đurđevak, valerijana, lupina);
• kserofiti - biljke koje žive u uslovima stalnog ili sezonskog nedostatka vlage (saksaul, kamilji trn, efedra) i njihove sorte sukulenti (kaktusi, euforbija).

Adaptacije za život u dehidriranoj sredini i okruženju sa periodičnim nedostatkom vlage Važna karakteristika glavnih klimatskih faktora (svjetlo, temperatura, vlažnost) je njihova redovna varijabilnost tokom godišnjeg ciklusa, pa čak i tokom dana, kao i u zavisnosti od geografske zonalnosti. S tim u vezi, adaptacije živih organizama također imaju pravilan i sezonski karakter. Adaptacija organizama na uslove sredine može biti brza i reverzibilna ili prilično spora, što zavisi od dubine uticaja faktora. Kao rezultat vitalne aktivnosti, organizmi su u stanju promijeniti abiotske uslove života. Na primjer, biljke donjeg sloja su u uvjetima slabijeg osvjetljenja; procesi razgradnje organskih tvari koji se javljaju u vodnim tijelima često uzrokuju manjak kisika za druge organizme. Usljed aktivnosti vodenih organizama mijenjaju se temperaturni i vodeni režimi, količina kisika, ugljičnog dioksida, pH okoline, spektralni sastav svjetlosti itd. Vazdušna sredina i njen gasni sastav Razvoj vazdušnog okruženja organizmima je počeo nakon što su sleteli. Život u zraku zahtijevao je specifične adaptacije i visok nivo organizacije biljaka i životinja. Niska gustina i sadržaj vode, visok sadržaj kiseonika, lakoća kretanja vazdušnih masa, nagle promene temperature i dr., značajno su uticali na proces disanja, razmjene vode i kretanja živih bića. Velika većina kopnenih životinja tokom evolucije stekla je sposobnost letenja (75% svih vrsta kopnenih životinja). Mnoge vrste karakterizira anmohorija - naseljavanje uz pomoć strujanja zraka (spore, sjemenke, plodovi, ciste protozoa, insekti, pauci itd.). Neke biljke su se oprašile vjetrom. Za uspješno postojanje organizama važni su ne samo fizička, već i hemijska svojstva zraka, sadržaj plinovitih komponenti neophodnih za život. Kiseonik. Za ogromnu većinu živih organizama kiseonik je od vitalnog značaja. Samo anaerobne bakterije mogu napredovati u anoksičnom okruženju. Kiseonik obezbeđuje sprovođenje egzotermnih reakcija, tokom kojih se oslobađa energija neophodna za život organizama. To je konačni akceptor elektrona, koji se odvaja od atoma vodika u procesu izmjene energije. U hemijski vezanom stanju, kiseonik je deo mnogih veoma važnih organskih i mineralnih jedinjenja živih organizama. Njegova uloga kao oksidanta u cirkulaciji pojedinih elemenata biosfere je ogromna. Jedini proizvođači slobodnog kiseonika na Zemlji su zelene biljke koje ga formiraju u procesu fotosinteze. Određena količina kisika nastaje kao rezultat fotolize vodene pare ultraljubičastim zracima izvan ozonskog omotača. Apsorpciju kiseonika organizmi iz spoljašnje sredine dešavaju celom površinom tela (protozoe, crvi) ili posebnim respiratornim organima: trahejama (insekti), škrgama (ribe), plućima (kičmenjaci). Kiseonik je hemijski vezan i transportovan kroz telo posebnim pigmentima krvi: hemoglobinom (kičmenjaci), hemocijapinom (mekušci, rakovi). Organizmi koji žive u uslovima stalnog nedostatka kiseonika razvili su odgovarajuće adaptacije: povećan kapacitet kiseonika u krvi, češći i dublji respiratorni pokreti, veliki kapacitet pluća (kod gorštaka, ptica) ili smanjenje upotrebe kiseonika u tkivima zbog povećanje količine mioglobina, akumulatora kiseonika u tkivima (među stanovnicima vodenog okruženja). Zbog visoke rastvorljivosti CO 2 i O 2 u vodi, njihov relativni sadržaj je ovde veći (2-3 puta) nego u vazduhu (Sl. 1). Ova okolnost je vrlo važna za vodene organizme koji koriste ili otopljeni kisik za disanje ili CO2 za fotosintezu (vodeni fototrofi). Ugljen-dioksid. Normalna količina ovog gasa u vazduhu je mala - 0,03% (po zapremini) ili 0,57 mg/l. Kao rezultat toga, čak i male fluktuacije u sadržaju CO 2 značajno se odražavaju na proces fotosinteze, koji direktno ovisi o tome. Glavni izvori CO 2 u atmosferi su disanje životinja i biljaka, procesi sagorevanja, vulkanske erupcije, aktivnost mikroorganizama i gljivica u tlu, industrijska preduzeća i transport. Posjedujući svojstvo apsorpcije u infracrvenom području spektra, ugljični dioksid utječe na optičke parametre i temperaturni režim atmosfere, uzrokujući dobro poznati "efekat staklenika". Važan ekološki aspekt je povećanje rastvorljivosti kiseonika i ugljičnog dioksida u vodi kako se njena temperatura smanjuje. Zbog toga je fauna vodenih basena polarnih i subpolarnih širina veoma bogata i raznolika, uglavnom zbog povećane koncentracije kiseonika u hladnoj vodi. Otapanje kiseonika u vodi, kao i svaki drugi gas, poštuje Henrijev zakon: obrnuto je proporcionalno temperaturi i prestaje kada se dostigne tačka ključanja. U toplim vodama tropskih bazena smanjena koncentracija otopljenog kisika ograničava disanje, a time i život i broj vodenih životinja. U posljednje vrijeme primjetno je pogoršanje režima kisika mnogih vodnih tijela, uzrokovano povećanjem količine organskih zagađivača, za čije uništavanje je potrebna velika količina kisika. Zoniranje distribucije živih organizama Geografska (latitudinalna) zonalnost U smjeru širine od sjevera prema jugu, na teritoriji Ruske Federacije sukcesivno se nalaze sljedeće prirodne zone: tundra, tajga, listopadne šume, stepa, pustinja. Među elementima klime koji određuju zonalnost distribucije i distribucije organizama, vodeću ulogu imaju abiotički faktori - temperatura, vlažnost, svjetlosni režim. Najuočljivije zonske promjene očituju se u prirodi vegetacije - vodećoj komponenti biocenoze. To je pak praćeno promjenama u sastavu životinja – potrošača i destruktora organskih ostataka u karikama lanaca ishrane. Tundra- hladna ravnica bez drveća na severnoj hemisferi. Njegovi klimatski uslovi nisu baš pogodni za vegetaciju biljaka i razgradnju organskih ostataka (permafrost, relativno niske temperature čak i ljeti, kratak period pozitivnih temperatura). Ovdje su formirane osebujne male po sastavu vrsta (mahovine, lišajevi) biocenoze. U tom smislu, produktivnost biocenoze tundre je niska: 5-15 c/ha organske tvari godišnje. Zona tajga karakterišu relativno povoljni zemljišno-klimatski uslovi, posebno za četinare. Ovdje su se formirale bogate i visokoproduktivne biocenoze. Godišnje stvaranje organske materije je 15-50 c/ha. Uslovi umjerenog pojasa doveli su do formiranja složenih biocenoza listopadne šume sa najvećom biološkom produktivnošću na teritoriji Ruske Federacije (do 60 c/ha godišnje). Sorte listopadnih šuma su hrastove, bukovo-javorove, mješovite šume i dr. Takve šume karakterizira dobro razvijena žbunasta i travnati podrast, što doprinosi smještaju faune raznolike po vrstama i količini. Steppe- prirodna zona umjerenog pojasa Zemljinih hemisfera, koju karakterizira nedovoljno vodosnabdijevanje, stoga ovdje preovlađuje zeljasta, uglavnom žitna vegetacija (perjanica, vlasulje itd.). Životinjski svijet je raznolik i bogat (lisica, zec, hrčak, miševi, mnoge ptice, posebno one selice). Najvažnija područja za proizvodnju žitarica, industrijskih, povrtarskih kultura i stočarstva nalaze se u stepskoj zoni. Biološka produktivnost ove prirodne zone je relativno visoka (do 50 c/ha godišnje). pustinja prevladavaju u centralnoj Aziji. Zbog malih padavina i visokih temperatura ljeti, vegetacija pokriva manje od polovine teritorije ove zone i ima specifične adaptacije na sušne uslove. Životinjski svijet je raznolik, njegove biološke karakteristike su razmatrane ranije. Godišnje stvaranje organske materije u pustinjskoj zoni ne prelazi 5 q/ha (Sl. 107). Salinitet životne sredine Salinitet vodene sredine karakteriše sadržaj rastvorljivih soli u njemu. Slatka voda sadrži 0,5-1,0 g/l, a morska voda 10-50 g/l soli. Salinitet vodene sredine je važan za njene stanovnike. Postoje životinje prilagođene da žive samo u slatkoj vodi (ciprinidi) ili samo u morskoj vodi (haringe). Kod nekih riba pojedinačne faze individualnog razvoja prolaze na različitim salinitetima vode, na primjer, obična jegulja živi u slatkovodnim tijelima, a migrira da se mrijesti u Sargaško more. Takvi vodeni stanovnici trebaju odgovarajuću regulaciju ravnoteže soli u tijelu. Mehanizmi regulacije jonskog sastava organizama. Kopnene životinje su prisiljene regulirati sastav soli u svojim tekućim tkivima kako bi održale unutarnju sredinu u konstantnom ili gotovo konstantnom kemijski nepromijenjenom ionskom stanju. Glavni način održavanja ravnoteže soli u vodenim organizmima i kopnenim biljkama je izbjegavanje staništa s neodgovarajućim salinitetom. Takvi mehanizmi bi trebali posebno intenzivno i precizno raditi kod selidbenih riba (losos, klet, ružičasti losos, jegulja, jesetra), koje povremeno prelaze iz morske vode u slatku vodu ili obrnuto. Najlakši način je osmotska regulacija u slatkoj vodi. Poznato je da je koncentracija jona u potonjem mnogo niža nego u tekućim tkivima. Prema zakonima osmoze, vanjska sredina duž koncentracijskog gradijenta kroz polupropusne membrane ulazi u ćelije, dolazi do svojevrsnog "razmnožavanja" unutrašnjeg sadržaja. Ako se takav proces ne kontroliše, organizam bi mogao nabubriti i umrijeti. Međutim, slatkovodni organizmi imaju organe koji uklanjaju višak vode prema van. Očuvanje jona neophodnih za život olakšava činjenica da je urin takvih organizama prilično razrijeđen (slika 2, a). Odvajanje ovako razblaženog rastvora iz unutrašnjih tečnosti verovatno zahteva aktivan hemijski rad specijalizovanih ćelija ili organa (bubrezi) i njihovu potrošnju značajnog dela ukupne bazalne metaboličke energije. Naprotiv, morske životinje i ribe piju i asimiliraju samo morsku vodu i na taj način nadopunjuju njen stalni izlazak iz tijela u vanjsko okruženje koje karakterizira visok osmotski potencijal. Istovremeno, monovalentni ioni slane vode aktivno se izlučuju škrgama, a dvovalentni ioni - bubrezima (slika 2, b). Ćelije troše dosta energije na ispumpavanje viška vode, stoga, s povećanjem slanosti i smanjenjem vode u tijelu, organizmi obično prelaze u neaktivno stanje - anabiozu soli. Ovo je karakteristično za vrste koje žive u bazenima morske vode koji se periodično presušuju, estuarijima, u litoralu (rotiferi, vodozemci, bičevi itd.) Salinitet gornjeg sloja zemljine kore određen je sadržajem jona kalija i natrijuma u njemu, te je, kao i salinitet vodenog okoliša, važan za njegove stanovnike i prije svega biljke koje imaju odgovarajuću adaptaciju na njega. Ovaj faktor nije slučajan za biljke, on ih prati tokom evolucijskog procesa. Takozvana vegetacija solončaka (slanica, sladić itd.) ograničena je na tla sa visokim sadržajem kalijuma i natrijuma. Gornji sloj zemljine kore je tlo. Osim saliniteta tla, razlikuju se i njegovi drugi pokazatelji: kiselost, hidrotermalni režim, aeracija tla itd. Zajedno sa reljefom, ova svojstva zemljine površine, koja se nazivaju edafski faktori životne sredine, imaju ekološki uticaj na njene stanovnike. Edafski faktori okoline Svojstva zemljine površine koja imaju ekološki uticaj na njene stanovnike. pozajmljeno profil tla Vrsta tla određena je njegovim sastavom i bojom. A - Tlo tundre ima tamnu tresetnu površinu. B - Pustinjsko tlo je lagano, krupnozrno i siromašno organskom materijom Kestenovo tlo (C) i černozem (D) su livadska tla bogata humusom tipična za stepe Evroazije i prerije Sjeverne Amerike. Crvenkasto izluženi latosol (E) tropske savane ima vrlo tanak, ali sloj bogat humusom. Podzolična tla su tipična za sjeverne geografske širine, gdje ima velike količine padavina i vrlo malo isparavanja. Uključuju organski smeđi šumski podzol (F), sivo-smeđi podzol (H) i sivo-kameniti podzol (I), koji rađa i crnogorično i listopadno drveće. Svi su relativno kiseli, a za razliku od njih, crveno-žuti podzol (G) borovih šuma je dosta jako ispran. U zavisnosti od edafskih faktora, može se razlikovati više ekoloških grupa biljaka. Prema reakciji na kiselost otopine tla razlikuju se: acidofilne vrste koje rastu na pH ispod 6,5 (biljke tresetišta, preslica, bor, jela, paprat); neutrofilno, preferira tlo s neutralnom reakcijom (pH 7) (većina kultiviranih biljaka); bazifilne - biljke koje najbolje rastu na supstratu koji ima alkalnu reakciju (pH preko 7) (smreka, grab, tuja) i indiferentan - može rasti na tlima s različitim pH vrijednostima. U odnosu na hemijski sastav zemljišta, biljke se dele na oligotrofne, nezahtjevne za količinu hranjivih tvari; mezotrofni, koji zahtijevaju umjerenu količinu minerala u tlu (zeljaste trajnice, smreka), mezotrofni, koji zahtijevaju veliki broj dostupnih elemenata jasena (hrast, voće). U odnosu na pojedinačne baterije vrste koje su posebno zahtjevne za visokim sadržajem dušika u tlu nazivaju se - nitrofili (kopriva, dvorište); zahtijevaju puno kalcijuma - kalcefili (bukva, ariš, rezač, pamuk, maslina); biljke zaslanjenog tla nazivaju se halofiti (slanka, sarsazan), neki od halofita su u stanju da izlučuju višak soli napolje, gde te soli nakon sušenja formiraju čvrste filmove ili kristalne grozdove U odnosu na mehanički sastav slobodno tekuće pješčane biljke - psamofiti (saksaul, pješčani bagrem) biljke sipina, pukotina i udubljenja stijena i drugih sličnih staništa - litofiti [petrofiti] (kleka, hrast kitnjak) Reljef terena i priroda tla značajno utiču na specifičnosti kretanja životinja, rasprostranjenost vrsta čija je životna aktivnost privremeno ili trajno povezana sa tlom. Priroda korijenskog sistema (dubinski, površinski) i način života zemljišne faune zavise od hidrotermalnog režima tla, njihove aeracije, mehaničkog i hemijskog sastava. Hemijski sastav tla i raznolikost stanovnika utiču na njegovu plodnost. Najplodnija su černozemna tla bogata humusom. Kao abiotički faktor, reljef utiče na distribuciju klimatskih faktora, a samim tim i na formiranje odgovarajuće flore i faune. Na primjer, na južnim padinama brda ili planina uvijek postoji viša temperatura, bolja osvijetljenost i, shodno tome, manja vlažnost.

Klasifikacija faktora sredine.

FAKTORI OKOLIŠA

4.1. Klasifikacija faktora sredine.

4.2. Abiotski faktori

4.3. Biotički faktori

4.3. ekološka plastičnost. Koncept ograničavajućeg faktora

Sa ekološkog stanovišta, životna sredina su prirodna tijela i pojave sa kojima je organizam u direktnoj ili indirektnoj vezi.

Okruženje koje okružuje telo karakteriše velika raznovrsnost, koja se sastoji od mnogih elemenata, pojava, uslova koji su dinamički u vremenu i prostoru, koji se smatraju faktorima.

Faktor životne sredine- ovo je svako stanje životne sredine koje može imati direktan ili indirektan uticaj na žive organizme, barem tokom jedne od faza njihovog individualnog razvoja, ili bilo koje stanje životne sredine na koje se organizam prilagođava. Zauzvrat, organizam reagira na faktor okoline specifičnim adaptivnim reakcijama.

Faktori životne sredine su podeljeni u tri kategorije:

1) faktori nežive prirode (abiotički);

2) faktori divljih životinja (biotički);

3) antropogena.

Od mnogih postojećih klasifikacija faktora okoline, preporučljivo je koristiti sljedeće za zadatke ovog kursa (Sl. 1).

Rice. 4.1. Klasifikacija faktora sredine

Antropogeni faktori- sve su to oblici djelovanja ljudskog društva koji mijenjaju prirodu kao stanište živih organizama ili direktno utiču na njihov život. Raspoređivanje antropogenih faktora u posebnu grupu je zbog činjenice da je trenutno sudbina vegetacionog pokrivača Zemlje i svih trenutno postojećih vrsta organizama praktički u rukama ljudskog društva.

Svi faktori životne sredine u opštem slučaju mogu se grupisati u dve velike kategorije: faktori nežive ili inertne prirode, inače tzv. abiotički ili abiogeni i faktori divljih životinja - biotic ili biogeni. Ali po svom porijeklu, obje grupe mogu biti obje prirodno, i antropogena, tj. povezan sa ljudskim uticajem. Ponekad razlikuju antropski i antropogena faktori. Prvi uključuju samo direktne ljudske utjecaje na prirodu (zagađenje, ribolov, suzbijanje štetočina), a drugi - uglavnom indirektne posljedice povezane s promjenama u kvaliteti okoliša.

Zajedno sa razmatranim, postoje i druge klasifikacije faktora sredine. Alocirajte faktore zavisan i nezavisno od broja i gustine organizama. Na primjer, klimatski faktori ne ovise o broju životinja, biljaka, a masovne bolesti uzrokovane patogenim mikroorganizmima (epidemije) kod životinja ili biljaka su svakako povezane s njihovim brojem: epidemije nastaju pri bliskom kontaktu jedinki ili uz njihovo općenito slabljenje zbog do nedostatka hrane, kada je moguć brzi prijenos patogena s jedne jedinke na drugu, a otpornost na patogen se gubi.

Makroklima ne ovisi o broju životinja, a mikroklima se može značajno promijeniti kao rezultat njihove vitalne aktivnosti. Ako, na primjer, insekti svojom velikom brojnošću u šumi unište većinu iglica ili lišća drveća, tada će se ovdje promijeniti režim vjetra, osvjetljenje, temperatura, kvaliteta i količina hrane, što će utjecati na stanje kasnijeg generacije istih ili drugih životinja koje žive ovdje. Masovno razmnožavanje insekata privlači predatore insekata i ptice insektojede. Prinosi plodova i sjemena utiču na promjenu broja mišolikih glodara, vjeverica i njihovih grabežljivaca, kao i mnogih ptica koje jedu sjemenke.

Sve faktore možemo podijeliti na regulisanje (kontrolisanje) i podesivo (upravljano), što je takođe lako razumjeti u vezi s gornjim primjerima.

Originalnu klasifikaciju faktora životne sredine predložio je A.S. Monchadsky. Polazio je od ideje da su sve adaptivne reakcije organizama na određene faktore povezane sa stepenom postojanosti njihovog uticaja, odnosno, drugim rečima, sa njihovom periodičnošću. Posebno je istakao:

1. primarni periodični faktori(oni koje karakterizira ispravna periodičnost povezana s rotacijom Zemlje: promjena godišnjih doba, dnevne i sezonske promjene u osvjetljenju i temperaturi); ovi faktori su inherentni našoj planeti i život u nastajanju trebao im se odmah prilagoditi;

2. sekundarni periodični faktori(izvedeni su od primarnih); tu spadaju svi fizički i mnogi hemijski faktori, kao što su vlažnost, temperatura, padavine, dinamika broja biljaka i životinja, sadržaj rastvorenih gasova u vodi itd.;

3. neperiodični faktori, koje ne karakteriše tačna periodičnost (cikličnost); takvi su, na primjer, faktori povezani sa tlom, ili razne vrste prirodnih pojava.

Naravno, samo tijelo tla, tlo na njemu je "neperiodično", dok je dinamika temperature, vlažnosti i mnogih drugih svojstava tla također povezana s primarnim periodičnim faktorima.

Antropogeni faktori se nedvosmisleno odnose na neperiodične. Među takvim faktorima neperiodičnog djelovanja, prije svega, su zagađivači sadržani u industrijskim emisijama i ispuštanjima. Živi organizmi u procesu evolucije mogu razviti adaptacije na prirodne periodične i neperiodične faktore (na primjer, hibernaciju, zimovanje, itd.), a biljke i životinje, u pravilu, ne mogu steći i nasljedno popraviti odgovarajuću adaptaciju. Istina, neki beskičmenjaci, na primjer, grinje koje se hrane biljkama iz klase paučnjaka, koje imaju desetke generacija godišnje u zatvorenom tlu, u stanju su, uz stalnu upotrebu istih pesticida protiv njih, formirati rase otporne na otrove. odabirom pojedinaca koji nasljeđuju takav otpor.

Mora se naglasiti da konceptu „faktora“ treba pristupiti različito, s obzirom da faktori mogu biti i direktne (neposredne) i indirektne akcije. Razlike između njih su u tome što se faktor direktnog djelovanja može kvantificirati, dok se faktori indirektnog djelovanja ne mogu. Na primjer, klima ili reljef se mogu označiti uglavnom usmeno, ali oni određuju režime faktora direktnog djelovanja - vlažnost zraka, dnevno svjetlo, temperatura, fizičko-hemijske karakteristike tla itd.

Abiotski faktori je skup svojstava nežive prirode koja su važna za organizme.

Abiotička komponenta kopnene sredine je kombinacija klimatskih faktora i faktora tlo-tlo koji utiču jedni na druge i na živa bića.

Temperatura

Raspon temperatura koje postoje u Univerzumu je 1000 stepeni, au poređenju sa njim, granice u kojima život može postojati su veoma uske (oko 300 0) od -200 0 C do +100 0 C (u toplim izvorima na dnu Tihog okeana na ulazu u Bakterije pronađene su u Kalifornijskom zaljevu, za koji je optimalna temperatura 250 0 C). Većina vrsta i većina aktivnosti ograničeni su na još uži raspon temperatura. Gornja granica temperature za bakterije vrela je oko 88 0 C, za plavo-zelene alge oko 80 0 C, a za najotpornije ribe i insekte oko 50 0 C.

Raspon temperaturnih fluktuacija u vodi je manji nego na kopnu, a raspon temperaturne tolerancije vodenih organizama je uži nego kod kopnenih životinja. Stoga je temperatura važan i vrlo često ograničavajući faktor. Temperatura vrlo često stvara zonalnost i stratifikaciju u vodenim i kopnenim staništima. Lako mjerljivo.

Promjenjivost temperature je izuzetno važna sa ekološke tačke gledišta. Vitalna aktivnost organizama, koji su u prirodi obično izloženi promjenljivim temperaturama, djelomično ili potpuno se potiskuje ili usporava kada su izloženi konstantnoj temperaturi.

Poznato je da je količina toplote koja pada na horizontalnu površinu direktno proporcionalna sinusu ugla sunca iznad horizonta. Stoga se u istim regijama uočavaju dnevne i sezonske fluktuacije temperature, a cijela površina globusa podijeljena je na niz pojaseva s uslovnim granicama. Što je veća geografska širina područja, veći je ugao nagiba sunčevih zraka prema površini zemlje i klima je hladnija.

Radijacija, svetlost.

U pogledu svjetlosti, organizmi se suočavaju sa dilemom: s jedne strane, direktno djelovanje svjetlosti na protoplazmu je pogubno za organizme, s druge strane, svjetlost služi kao primarni izvor energije, bez koje je život nemoguć. Stoga su mnoge morfološke i bihevioralne karakteristike organizama povezane s rješavanjem ovog problema. Evolucija biosfere u cjelini usmjerena je uglavnom na ukroćenje dolaznog sunčevog zračenja, korištenje njegovih korisnih komponenti i slabljenje ili zaštitu od štetnih. Osvetljenje ima presudnu ulogu za sva živa bića, a organizmi su fiziološki prilagođeni promeni dana i noći, odnosu tamnog i svetlog perioda dana. Gotovo sve životinje imaju cirkadijalne ritmove povezane sa promjenom dana i noći. U odnosu na svjetlost, biljke se dijele na svjetloljubive i hladoljubive.

Zračenje je elektromagnetski talas različitih dužina. Svjetlost koja odgovara dvije regije spektra lako prolazi kroz Zemljinu atmosferu. To su vidljiva svetlost (48%) i susedni regioni (UV - 7%, IR - 45%), kao i radio talasi dužine veće od 1 cm. oblast spektra koju percipira ljudsko oko pokriva opseg talasnih dužina od 390 do 760 nm. Infracrvene zrake su od primarnog značaja za život, a narandžasto-crvene i ultraljubičaste zrake imaju najvažniju ulogu u procesima fotosinteze. Količina energije sunčevog zračenja koja prolazi kroz atmosferu do površine Zemlje je praktično konstantna i procjenjuje se na približno 21 * 10 23 kJ. Ova vrijednost se naziva solarna konstanta. Ali dolazak sunčeve energije na različite tačke na površini Zemlje nije isti i zavisi od dužine dana, ugla upada zraka, prozirnosti atmosferskog vazduha itd. Stoga se češće solarna konstanta izražava u broju džula po 1 cm 2 površine u jedinici vremena. Prosječna vrijednost mu je oko 0,14 J/cm 2 u 1 s. Energija zračenja povezana je sa osvjetljenjem zemljine površine, što je određeno trajanjem i intenzitetom svjetlosnog toka.

Sunčeva energija ne samo da se apsorbuje na zemljinoj površini, već se od nje delimično i odbija. Opći režim temperature i vlažnosti ovisi o tome koliko energije sunčevog zračenja površina apsorbira.

Vlažnost atmosferskog vazduha

Povezan sa zasićenjem vodenom parom. Najbogatiji su vlagom niži slojevi atmosfere (1,5 - 2,0 km.), gdje je koncentrisano oko 50% sve vlage. Količina vodene pare sadržana u zraku ovisi o temperaturi zraka. Što je temperatura viša, zrak sadrži više vlage. Međutim, pri određenoj temperaturi zraka postoji određena granica njegove zasićenosti vodenom parom, koja se naziva maksimumom. Obično zasićenje zraka vodenom parom ne dostiže maksimum, a razlika između maksimuma i ovog zasićenja naziva se nedostatak vlage. Nedostatak vlage je najvažniji ekološki parametar, jer Karakterizira dvije veličine odjednom: temperaturu i vlažnost. Što je veći deficit vlage, to je suvlje i toplije i obrnuto. Povećanje deficita vlage u pojedinim segmentima vegetacije doprinosi povećanju plodonošenja biljaka, a kod niza životinja, poput insekata, dovodi do razmnožavanja do izbijanja.

Padavine

Padavine su rezultat kondenzacije vodene pare. Usljed kondenzacije u površinskom sloju zraka nastaju rose, magle, a pri niskim temperaturama dolazi do kristalizacije vlage (inja). Zbog kondenzacije i kristalizacije vodene pare u višim slojevima atmosfere nastaju oblaci i padavine. Padavine su jedna od karika u ciklusu vode na Zemlji, au njihovim padavinama dolazi do oštre neravnomjernosti, pa se stoga razlikuju vlažne (vlažne) i sušne (suhe) zone. Maksimalna količina padavina pada u zoni tropskih šuma (do 2000 mm godišnje), dok u aridnim zonama - 0,18 mm. godišnje (u pustinji tropske zone). Zone sa padavinama manjim od 250 mm. godišnje smatraju se sušnim.

Gasni sastav atmosfere

Sastav je relativno konstantan i uključuje uglavnom dušik i kisik, uz primjesu CO 2 i Ar (argon). Gornja atmosfera sadrži ozon. Postoje čvrste i tečne čestice (voda, oksidi raznih supstanci, prašina i isparenja). Dušik je najvažniji biogeni element uključen u formiranje proteinskih struktura organizama; kisik - osigurava oksidativne procese, disanje; ozon – skrining uloga u odnosu na UV dio sunčevog spektra. Nečistoće najsitnijih čestica utiču na prozirnost atmosfere, sprečavajući prolaz sunčeve svetlosti na površinu Zemlje.

Kretanje vazdušnih masa (vetar).

Razlog vjetra je nejednako zagrijavanje zemljine površine, povezano s padom tlaka. Strujanje vjetra je usmjereno prema nižem pritisku, tj. gde je vazduh topliji. U površinskom sloju vazduha kretanje vazdušnih masa utiče na režim temperature, vlažnosti, isparavanja sa površine Zemlje i transpiracije biljaka. Vjetar je važan faktor u prijenosu i distribuciji nečistoća u atmosferskom zraku.

Atmosferski pritisak.

Normalan pritisak je 1 kPa, što odgovara 750,1 mm. rt. Art. Unutar globusa postoje stalne oblasti visokog i niskog pritiska, a na istim tačkama se uočavaju sezonski i dnevni minimumi i maksimumi pritiska.