Абиотические факторы среды.

Свет. Это основной абиотический фактор, поставляющий энергию для жизнедеятельности фотоавтотрофных организмов и обеспечивающий синтез большей части органического вещества на Земле, а также поддерживающий определенную температуру на поверхности Земли. Для живых организмов наиболее важен свет ультрафиолетовой части спектра, видимые свет и инфракрасное излучение.

Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губителен для живых клеток, до поверхности Земли он не доходит, т.к. отражается озоновым экраном. Мягкий ультрафиолет с длиной волны от 290 до 380 нм несет много энергии и вызывает образование витамина D в коже человека, он же воспринимается органами зрения многих насекомых. Видимый свет с длиной волны от 380 до 750 нм используется для фотосинтеза фототрофными организмами (растениями, фотосинтезирующими бактериями, сине-зелеными водорослями) и для ориентации животными.

Инфракрасная часть солнечного спектра (тепловые лучи) с длиной волны более 750 нм вызывает нагревание предметов. Особенно важна эта часть спектра для животных с непостоянной температурой тела – пойкилотермных. Количество энергии, которое несет свет, обратно пропорционально длине волны, т.е. меньше всего энергии несут инфракрасные лучи.

Растения для фотосинтеза в основном используют синие и красные лучи. По отношению к свету их принято делить на светолюбивые (растения степей), теневыносливые (большинство лесообразующих пород) и теневые (мхи, папоротники).

Продолжительность светового дня является важным регулирующим фактором в жизни организмов. Сезонные и суточные изменения физиологической активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи называют фотопериодизмом.

Длина светового дня, в отличие от других абиотических факторов, для каждой местности изменяется строго закономерно. Физиологические функции организмов регулируются продолжительностью светового дня. Если ее искусственно поддерживать более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост прекращается, они сбрасывают листву, и у них наступает состояние зимнего покоя.

Приспособленность к сезонному изменению продолжительности светового дня привела к появлению длиннодневных и короткодневных растений. Длиннодневные зацветают в начале лета, до осени у них успевают созреть плоды и семена (рожь, пшеница, овес), короткодневные (астры, георгины, хризантемы) – растения южного происхождения, где продолжительность светового дня около 12 часов, поэтому они у нас зацветают при коротком дне осенью.

У животных во второй половине лета и осенью происходит накопление жировых запасов и осенняя линька. Кочующие и перелетные виды начинают свои сезонные миграции. Осенью у насекомых формируются зимующие стадии. Например, бабочка капустница зимует на стадии куколки, и если гусениц весной содержать при длине дня короче 14 часов, то к середине лета сформируется зимующая куколка, которая будет находиться в состоянии покоя несколько теплых месяцев.

Температура. Это важнейший и часто ограничивающий для многих организмов абиотический фактор. Жизнедеятельность большинства организмов ограничена температурным интервалом от 0 до 40^оС, но некоторые организмы живут в горячих гейзерах, при температуре 70^оС.

Многие способны переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии. Для того чтобы переносить неблагоприятные температуры, у растений и животных выработались различные приспособления:

• Теплокровность птиц и млекопитающих снимает влияние небольших колебаний температуры. Животных, способных постоянно поддерживать температуру на определенном уровне, называют гомойотермными, не способных – пойкилотермными.

• У ряда животных наблюдается зимняя спячка, например, у грызунов, летучих мышей. При этом у них резко замедляется интенсивность обмена веществ, уменьшается частота дыхательных движений и частота сердечных сокращений, понижается температура тела.

• Для многих животных характерен зимний сон. Осенью животные накапливают большое количество жировых запасов и засыпают на несколько месяцев. При этом не происходит глубокого изменения обмена веществ. Животное можно разбудить, например, медведя в берлоге. Такое состояние помогает перенести отсутствие пищи в зимнее время.

• Многие простейшие и беспозвоночные при неблагоприятных условиях способны впадать в анабиоз – временное состояние организма, при котором все жизненные процессы замедлены до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни.

• У многолетних растений наблюдается состояние зимнего покоя, которое направлено на перенесение низких температур. Растения накапливают различные «антифризы», чтобы в цитоплазме клеток не образовались кристаллики льда и не разрушили клеточные структуры.

• Для многих раннецветущих растений (тюльпаны), а также для свежесобранных семян, клубней, луковиц характерно состояние летнего покоя. Летний покой наблюдается и у пустынных животных во время жаркого и сухого периода (у некоторых грызунов, черепах).

Влажность – также важный экологический фактор. Живые организмы приспособились к сезонному изменению влажности и к жизни в зонах с различным содержанием воды в почве и воздухе. Растения засушливых зон, ксерофиты, имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках. Суккуленты (кактусы, агавы) имеют сильно развитую водозапасающую ткань, листья у них редуцированы в колючки и фотосинтез идет за счет стебля, корневая система расположена у поверхности и позволяет во влажные периоды запасти большое количество воды. Эфемеры – однолетние растения, успевают за короткий влажный период отцвести и образовать плоды и семена. Эфемероиды – многолетние растения, цветение которых происходит ранней весной, а летом надземные побеги полностью отмирают, засушливый период они переносят под землей в виде луковиц, клубней, корневищ. Гигрофиты приспособились к избыточной влажности и произрастают около водоемов, у них крупные листья с большим количеством устьиц и слабо развитой кутикулой, слабая корневая система.

Животные также приспособились к жизни в условиях с различной влажностью. Для сохранения влаги в организме в условиях ее дефицита многие животные ведут ночной образ жизни, имеют плотные покровы и пониженное потоотделение. Некоторым животным достаточно воды, которая содержится в пище (кенгуровая крыса), ряд других может долгое время обходиться без воды, используя метаболическую воду (верблюды). Многие животные степей и пустынь могут переносить недостаток воды и высокую температуру, впадая в состояние летней спячки.