Лабораторна робота 1 Абіотичні чинники середовища і організми. Адаптації організмів до абиотичних чинників: світла, температури і вологи

1. Світло в житті організмів

Світло не тільки життєво важливий, але і лімітуючий чинник, як при мінімальному рівні, так і при максимальному. Під терміном світло мається на увазі весь діапазон сонячного випромінювання, що представляє потік енергії з довжинами хвиль від 0,05 до 3000 нм (1 нанометр = 10-6мм). Кількість її колосальна: щохвилини Земля отримує 2 кал/см2 (1,39 103дж/м2 сек). Ця величина називається сонячною постійною. Але не вся промениста енергія досягає земної поверхні.

а) Спектр світла і значення різного типу випромінювань

Спектр світла ділиться на декілька областей:

<150 нм – іонізуюча радіація – < 0,1%;

150-400 нм – ультрафіолетова радіація (УФ) – 1-10%;

400-800 нм – видиме світло – 50%;

800-1000 нм – інфрачервона радіація (ГИК) – 50%.

До 19% розсівається в атмосфері (парами і пилом, молекулами газів), близько 34% відбивається від атмосфери (від хмар) в космічний простір і лише 47% сонячної енергії досягає біосфера.

Іонізуюче випромінювання майже повністю затримується верхніми шарами атмосфери. Частка ультрафіолетових променів складає близько 1%. Решта кількості променистої енергії, що поступає на землю, розподіляється практично порівну на видиму і інфрачервону частини спектру. Екологічне значення невидимих променів вивчене ще слабо.

Ультрафіолетові промені в помірних дозах стимулюють ріст і розмноження клітин, сприяють синтезу біологічно активних речовин, вітамінів, антибіотиків і тим самим підвищують стійкість до хвороб. Короткі хвилі цього випромінювання (200-320 нм) володіють канцерогенною дією – імовірно через порушення молекули ДНК, але велика частина їх теж поглинається озоновим шаром атмосфери. До поверхні Землі доходять в основному хвилі довше 300 нм. УФ з довжиною хвиль 300-320 нм виробленню вітаміну D, регулюючого обмін вітамінами С Е Р. Цим забезпечується нормальний розвиток скелета.

Як захист від зайвих доз УФ, при довжині хвилі 320-330 нм в шкірі людини і інших ссавців утворюється пігмент меланін (засмага). Екранування поверхні організму властиве багатьом рибам, ікрі жаб, гризунам в степах (мошонки, мозкові оболонки і ін. органи).

Найбільш великий вплив цих вітамінів на молоде покоління. Багато звірів вранці виносять з нір своїх дитинчат на сонці (борсуки, лисиці, вовки). У птахів – «сонячне купання».

Передозування УФ шкідливо, особливо для ділення клітин, тому використовують УФ для дезінфекції приміщень.

Інфрачервоне випромінювання сприймається всіма організмами як тепло. Впливаючи на теплові центри нервової системи тварин, ці промені регулюють окислювальні процеси і рухові реакції відносно джерел тепла.

Світло для тварин, в т.ч. і для людини, має в першу чергу інформаційне значення. Воно необхідне їм для орієнтації в просторі. Вже у одноклітинних є в клітинах стигма. Бджоли своїм танцем показують побратимам шлях польоту до джерела їжі. Встановлено, що фігури танцю (вісімки) співпадають з певним напрямом по відношенню до Сонця. Доведена природжена навігаційна орієнтація птахів, вироблена в процесі природного відбору протягом тривалої еволюції. При весняно-осінніх перельотах птахи орієнтуються за зірками і Сонцю. У водному середовищі широко поширена біолюмінесценція – здатність особин (риби, головоногі молюски) світитися для залучення здобичі, особин протилежної статі, відлякування ворогів і так далі

Фототаксис – у тваринних і одноклітинних організмів – переміщення у бік найбільшої (позитивний) або найменшої (негативний) освітленості для досягнення найбільш відповідного місцепроживання (метелики – червоні і жовті квітки, нічні метелики летять на світло у пошуках партнера, гримучі змії відчувають інфрачервоне випромінювання). .

Світло і біоритми

ФОТОПЕРІОДИЗМ, комплексна реакція тварин і рослин на добовий ритм освітлення (день і ніч); один із способів їх адаптації до сезонних змін. У тварин фотоперіодизм пов’язаний із біологічними ритмами.

Виділяють біоритми добові, сезонні, припливно-відпливні.

Добові ритми властиві більшості видів рослин і тварин. Денні, присмеркові, нічні тварини, птахи, комахи. Сигнальним чинником початку і припинення активності виступає режим освітлення. У багатьох видів спостерігається зміна добових ритмів протягом сезону.

Сезонні ритми. Фізіологічні і біологічні процеси у рослин (процеси репродукції, запасання поживних речовин перед зимовим спокоєм, осіннє забарвлення листя, закладка бруньок, і ін.) і більшості видів тварин (шлюбний період, розмноження, линька, сплячка, міграції) виявляються сезонно, з урахуванням зміни пір року.