- •Д.И. Грицкевич экология
- •Введение
- •1. Экология в системе наук
- •1.1. Структура и методы экологии
- •1.1.1. Структура экологИи
- •1.1.2. Методы экологии
- •Всеобщие методы
- •Общенаучные методы
- •Частнонаучные методы
- •1.2. История развития экологии
- •1.3. Уровни организации материи, изучаемые в экологии
- •1.4. Понятие и свойства живого, классификация живых организмов
- •Контрольные вопросы
- •2. Организм и факторы среды
- •2.1. Понятие экологических факторов
- •2.2. Температура
- •2.3. Свет
- •Влияние солнечного излучения на живые системы
- •2.4. Влажность
- •Контрольные вопросы
- •3. Популяционная экология
- •3.1. Соотношение Основных понятий популяционной экологии
- •3.2. Статические показатели популяции
- •3.3. Динамические показатели популяций
- •4.1.2. Структура биоценоза Трофическая структура биоценоза (трофос – пища)
- •Видовая структура биоценоза
- •Пространственная структура биоценоза
- •Экологическая структура биоценоза
- •Важнейшие экосистемы
- •Э косистемы океана
- •Экосистемы пресных вод
- •Наземные экосистемы
- •Контрольные вопросы
- •5. Биосфера
- •5.1. Структура биосферы Биосфера
- •Гидробиосферу:
- •Аэробиосферу:
- •Литосфера
- •Гидросфера
- •Атмосфера
- •Газовый состав атмосферы
- •5.2. Круговорот биогенных элементов в биосфере
- •Биогенные элементы и их роль для живых организмов /6/
- •Круговорот углерода
- •Круговорот кислорода
- •Круговорот азота
- •Круговорот серы
- •Круговорот фосфора
- •Круговорот микроэлементов в биосфере
- •Характеристики изотопов
- •5.3. Учение в.И. Вернадского о биосфере
- •Контрольные вопросы
- •6. Взаимоотношения человека и окружающей среды на современном этапе
- •6.1. Человек как биологический вид
- •6.2. Человек как природопользователь
- •6.2.1. Понятие природопользования
- •6.2.2. Классификация природных ресурсов
- •6.3. Вода в биосфере, вода и человек
- •6.3.1. Вода в биосфере
- •Распределение водных масс и активность водообмена в гидросфере
- •6.3.2. Загрязнение водоемов и Качество питьевой воды
- •Приоритетный список химических веществ для контроля содержания в питьевой воде**
- •6.3.3 Водоподготовка хлорированием и диоксин
- •6.3.4. Обеспечения населения качественной питьевой водой
- •6.3.5. Концепция защиты
- •Контрольные вопросы
- •7. Экологическое сознание
- •Контрольные вопросы
- •Контрольное задание
- •1. Напишите определения следующих понятий:
- •3. Выполните тест:
- •Вопросы к экзамену
- •Приложение законы, правила и принципы экологии, рационального природопользования и охраны природы /6/
- •ЛитератуРа
- •Содержание
- •7. Экологическое сознание 70
- •Денис иванович грицкевич экология Учебное пособие
- •681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
2.2. Температура
Температурные условия – один из важнейших, постоянно действующих экологических факторов, влияющий на интенсивность обменных процессов организмов. Колебания температуры бывают географическими, сезонными и суточными. Амплитуда перепадов температуры у экватора может составлять 6 ºС, а на северо-востоке Евразии – 100 ºС. Температурные условия в почве и океанической среде значительно мягче. Минимальная температура вод вблизи полюсов -1,8 ºС. Верхний предел характерен для термальных источников ≈ 140 ºС.
Главная закономерность взаимодействия температуры на организм описана правилом Вант-Гоффа – повышение температуры ведет к пропорциональному возрастанию скорости реакции:
Q10 = Kt + ,
где Q – температурное ускорение реакции; 10 – повышение температуры на 10 ºС; Kt – скорость реакции при температуре t.
В живых системах работают ферменты, а им нужна не высокая, а оптимальная температура, поэтому правило Вант-Гоффа верно до определенного порога. Температурные пороги жизни определяются температурой свертывания белков приблизительно равной +60 ºС, но у многих животных белки свертываются при температуре, равной +(42 – 43) ºС , а у растений – (+50 – 60) ºС. Холодовая гибель у растений наступает при образовании в клетках кристаллов льда. Для теплокровных животных критическая температура тела 19 – 20 ºС.
По особенностям теплообмена выделяют две экологические группы организмов: пойкилотермные и гомойотермные.
Пойкилотермные организмы – все организмы, кроме птиц и млекопитающих. У них из-за относительно низкого уровня обмена веществ, главным источником разогрева является внешнее тепло – температура среды и солнечная радиация. От них, в целом, и зависит активность пойкилотермных. Вследствие этого животным выгодны более крупные размеры, так как остывание происходит медленней. Также температура очень влияет на развитие этих организмов, например при 2 ºС развитие икры форели идет 205 дней, а при 10 ºС – 41 день.
При дальнейшем снижении температуры пойкилотермные животные переходят в состояние оцепенения, поскольку скорость метаболизма у них резко снижается. Эта важная адаптивная реакция хладнокровных. При снижении температуры, чтобы кристаллы льда не разрушили клеточные мембраны, многие из пойкилотермных накапливают в теле «антифризы» (рыбы – гликопротеиды, насекомые – глицерин, гликоген, сахара), и максимально обезвоживаются. У некоторых хладнокровных наблюдаются элементы терморегуляции (насекомые и рыбы используют тепло разогревающихся при движении мышц). Другие демонстрируют элементы адаптивного поведения, постоянно перемещаясь в поисках наиболее освещенных участков (некоторые пресмыкающиеся).
Приспособление к изменениям температуры внешней среды у гомойотермных организмов основано на сложной системе физиологических процессов поддержания теплового гомеостаза. Благодаря высокому уровню обмена веществ процессы в организме протекают всегда при оптимальной температуре, организм сам разогревает себя за счет собственной теплопродукции. У птиц постоянная норма температуры тела +41 ºС, с колебаниями у разных видов +(38 – 43,5) ºС (суточные колебания 2 – 4 ºС). У млекопитающих температура тела ниже, у низших +(30 – 33) ºС, у грызунов +(35 – 39,5) ºС, в среднем +(36 – 37) ºС (суточные колебания 3 – 5 ºС).
Терморегуляция включает в себя следующие процессы:
химическую терморегуляцию. Чем холоднее среда, тем больше отдача тепла за счет интенсификации процессов окисления в результате тонического сокращения мышц (холодовая дрожь). Некоторые млекопитающие (например, медведи) накапливают бурый жир, который окисляясь выделяет много тепла;
физическую терморегуляцию. Главное приспособление – наличие термоизоляционных покровов (перьев, волос, подкожного жира). Покровы не определяют теплокровность, но помогают сохранить тепло в организме. Также важно в терморегуляции млекопитающих испарение жидкости потовыми железами. Испарение влаги с поверхности слизистой ротовой полости, характерно для млекопитающих и для птиц, которые сочетают это с горловой дрожью;
приспособительное поведение. Направлено на более экономное расходование энергии на терморегуляцию. Это, прежде всего, выбор мест, защищенных от ветра и со сглаженными суточными перепадами температуры. Например, рябчики на ночь зарываются в снег, где температура выше на 15 – 18 ºС. Многие виды сооружают норы, гнезда, дупла и используют их микроклимат, уменьшая напряженность теплообмена.
Среди гомойотермных животных выделяют гетеротермных, способных к впаданию в состояние оцепенения, внешне сходное с холодовым оцепенением пойкилотермных животных. Такая способность называется обратимой гипотермией. У стрижей, ласточек, многих грызунов проявляется нерегулярное оцепенение, прямо связанное с резкими похолоданиями. У колибри и летучих мышей наблюдаются суточные циклы оцепенения. У грызунов, рукокрылых, насекомоядных наблюдаются сезонные циклы оцепенения – зимняя спячка. Разогрев при выходе из спячки происходит при помощи бурого жира. Биологическое значение обратимой гипотермии всегда одно – приспособление к неблагоприятным условиям среды.