3. Основные абиотические факторы (свет, температура, влажность), их влияние на приспособленность организмов. Правило Либиха. Закон толерантности в.Шелфорда.

Абиотические факторы — элементы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на организм и вызывают у него ответную реакцию. Их подразделяют на четыре подгруппы:

1) климатические факторы — все факторы формирущие климат в данной среде обитания (свет, газовый состав воздуха, осадки, температура, влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветра);

2) эдафические факторы — свойства почвы, которые разделяются на физические (влажность, комковатость, воздухо- и влагопроницаемость, плотность) и химические (кислотность, минеральный состав, содержание органического вещества);

3) орографические факторы (факторы рельефа) — особенности характера рельефа местности - высота над уровнем моря, широта, крутизна (угол наклона местности по отношению к горизонту), экспозиция (положение местности относительно сторон света);

4) геофизические факторы — физические явления природы (гравитация, магнитное поле Земли, ионизирующее и электромагнитное излучения).

Солнечный свет. Это основной источник энергии для живых организмов. Биологическое влияние солнечного света зависит от его характеристик: длины волны, интенсивности, продолжительности действия, суточной и сезонной периодичности.

Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах полезны животным и человеку, так как способствуют выработке в организме витамина D. Благодаря освещённости животные ориентируются в пространстве, а у растений осуществляется фотосинтез. Инфракрасные лучи — источник тепловой энергии, который очень важен для всех организмов, но в большей мере для холоднокровных. У растений инфракрасное излучение усиливает испарение воды, что способствует её движению в тканях растений снизу вверх.

фотопериодизм — реакция живых организмов на суточный ритм освещённости. Поэтому для жо очень важна продолжительность светового дня

В процессе эволюции у животных и растений выработались определённые биологические ритмы — суточные и сезонные. Длина светового дня определяет жизненные циклы многих видов, от неё зависят сроки цветения и созревания плодов у растений, миграция птиц, смена шерстного покрова у млекопитающих, начало брачного сезона, подготовка к зимней спячке и т. д. Существенно различается образ жизни ночных и дневных животных. У растений в определённые часы открываются и закрываются цветки.

По отношению к освещенности растения представлены несколькими группами:

• 1) Теневые - сциофиты - Для сциофитов оптимальны затенённые места тёмнохвойных таёжных, широколиственных и тропических влажных лесов(зелёные мхи, плауны, кислица обыкновенная)

• 2) Теневыносливые - факультативные гелиофиты. Способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света. ель, клён; боярышник; земляника, герань; комнатные растения.

• 3) Светолюбивые - гелиофиты. Гелиофиты либо совсем не переносят, либо плохо переносят даже незначительное затенение(подорожник обыкновенный, иван-чай, вейник тростниковидный)

Животные по отношению к свету также подразделяются на 3 группы:

• 1) Дневные - активно бодрствуют и охотятся днём. Это самая большая группа животных (заяц, лось)

• 2) Сумеречные - животные, активный период суточной жизнедеятельности которых припадает на сумерки (вечерние или утренние). (летучие мыши, козодои, некоторые совы, жуки-навозники, жабы)

• 3) Ночные - животные, ведущие ночной образ жизни (большинство сов, бабочки-бражники, некоторые тропические древесные лягушки, геккон, рак отшельник).

Температура - один из важнейших абиотических факторов, от которого в значительной степени зависит существование, развитие и распространение организмов на Земле. Температура обусловливает скорость биохимических реакций и влияет на многие физические процессы.

Зимой у млекопитающих развивается более густой и длинный мех, в подкожной жировой клетчатке накапливается жир, у птиц увеличивается масса перьев.миграции, перелёты, рытьё нор и поиск убежищ. зарываются в песок или прячутся в норы.Хорошо выдерживают перепады температуры организмы, переживающие покоящуюся стадию своего развития, — цисты, куколки насекомых, споры бактерий, семена растений.

По отношению к температуре живые организмы делятся на 2 крупные группы:

1) пойкилотермные (температура тела зависит от температуры окружающей среды). Это растения, микроорганизмы, беспозвоночные, рыбы, рептилии и др.

2) гомойотермные (способны к активному регулированию температуры тела). Это птицы и млекопитающие. Частный случай гомойотермии - гетеротермия. В период активности гетеротермы обладают постоянной температурой тела, а в период отдыха или зимней спячки она значительно понижается (суслики, сурки, барсуки, летучие мыши, ежи, бурые медведи, колибри и др.).

Основные пути температурных адаптаций животных:

■ химическая терморегуляция — усиленное образование тепла в ответ на понижение температуры среды;

■ физическая терморегуляция — изменение интенсивности теплоотдачи, способность удерживать тепло или, наоборот, рассеивать его избыток; (потоотделение, расширение сосудов, шерстяной перьевой покров, подкожный жир у млек-их)

■ поведенческая терморегуляция (избегание неблагоприятных температур путем миграции или передвижения на освещенные или теневые участки; Оцепенение (зимняя спячка), анабиоз).

Влажность - экологический фактор, характеризующийся содержанием воды в воздухе, почве, живых организмах. В природе существует суточный ритм влажности: она повышается ночью и понижается днем. Вместе с температурой и светом влажность играет важную роль в регуляции активности живых организмов. Источником воды для растений и животных служат главным образом атмосферные осадки и подземные воды, а также роса и туман.

Влага - необходимое условие существования всех живых организмов на Земле. В водной среде зародилась жизнь. Обитатели суши и поныне зависимы от воды. Для многих видов животных и растений вода продолжает оставаться средой обитания.

По отношению к влажности все растения делятся на различные экологические группы.

1) гидатофиты (водные растения: ряска, элодея, рдест, Лотос, Кувшинка и др.);

2) гидрофиты (наземно-водные: тростник, вахта, рогоз, стрелолист, Камыш, Аир и др.);

3) гигрофиты (обитатели избыточно увлажнённых местообитаний: калужница, ситник, осока);

4) мезофиты (развивающиеся в умеренно влажных условиях); (Ландыш, Яблоня, Земляника, Ель, Дуб, осина, береза, клён)

5) ксерофиты (обитатели засушливых мест: саксаул, кактус, Верблюжья колючка, алое, ковыль, полынь).

Животные также подразделяются на ряд экологических групп по отношению к влажности:

1) Гигрофилы - животные, обитающие в переувлажнённых участках или по берегам водоемов и болот (озёрные лягушки, жабы, выдры,д. червь, бобр, крокодил)

2) Мезофилы - животные, обитающие в нормально увлажнённых условиях. Как и у растений это наиболее обильно представленные группы животных (лиса, лось, медведь, зяблик, дрозды, большинство бабочек).

3) Ксерофилы - животные, обитающие в аридных условиях. Это, в первую очередь, степные и пустынные виды (страусы, дрофы, вараны, верблюды, тушканчик, некоторые змеи).

Приспособления у растений к недостатку влаги: глубокие корни, листья-колючки, восковой налет, водозапасающей ткань, короткий вегетационный период.

Приспособления у животных к недостатку влаги: запасание жировой ткани – источник метаболической воды, летняя спячка, миграции в поисках воды, хитиновый покров, утратили кожные железы пресмыкающиеся. поведенческие адаптации - поиск укрытий, ночной образ жизни, прячутся в норы, спячка

Закон минимума Ю. Либиха - наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.

Для выживания организма (или эко-системы) наиболее значимым является тот экологический фактор, который наиболее отклоняется от своего оптимального значения.

Развитие растений зависит не от тех химических элементов, которых достаточно присутствует в почве, а от тех, которых не хватает. Рост растений недостатком хотя бы одного элемента, количество которого ниже необходимого минимума. Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. А дальнейшее снижение данных экологических факторов ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.Лимитирующий фактор - фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма. Лимитирующий фактор ограничивает любое проявление жизнедеятельности организма. С помощью лимитирующих факторов регулируется состояние организмов и экосистем.

Величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего.

Бочка Либиха. лимитирующим фактором является высота доски. Очевидно, что вода будет переливаться через самую маленькую доску в бочке. В этом случае нам уже будет не важной высота остальных досок – все равно бочку наполнить будет нельзя. Наименьшая доска – это и есть тот самый фактор, который наиболее отклонился от нормального значения.

Дополнил этот закон Шелфорд в 1913 году. закон лимитирующего фактора.

Закон толерантности Шелфорда — Существование организма определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме.

Любой фактор, находящийся в избытке или недостатке, может ограничивать рост и развитие организмов и популяций.

Толерантность – это способность организма переносить неблагоприятное влияние какого либо фактора среды. Организм может существовать только в пределах толерантности – от минимального значения фактора до максимального.

• организмы могут обладать широким диапазоном толерантности в отношении конкретного фактора и узким диапазоном в отношении иного;

• более широко распространены организмы с широким диапазоном толерантности к разным факторам;

Зона оптимума - это условия, при которых вид имеет наибольшую жизнеспособность.

Зона пессимума – это зона, где организм чувствует себя угнетенно.

Критические точки – это максимально и минимально переносимые значения фактора.

Для проживания крокодилов нужна вода. Если воды будет мало – они погибнут. Но, если воды будет слишком много (океан) – то, крокодилы также погибнут. В океане они жить не могут точно также, как и в пустыне.

Экологическая валентность (толерантность) — диапазон переносимых организмом воздействий внешних факторов.

Эврибионты - виды с широкой валентностью называют . Они имеют возможность заселять местообитания с различными условиями. Стенобионты - виды живущие в узком диапазоне действия факторов. Способность их к освоению местообитаний значительно ограничена.