Абиотические факторы

Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды

Экологические факторы среды могут выступать как:

Ø раздражители – вызывают приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;

Ø ограничители - обуславливают невозможность существования в данных условиях;

Ø модификаторы – вызывают анатомические и морфологические изменения организмов;

Ø сигналы – свидетельствуют об изменениях других факторов среды.

Абиотическиефакторы - это совокупность важных для организмов свойств неживой природы.

Основными являются:

1. климатические (свет, температура, влага, ветер, воздух, давление, долгота дня, радиационный режим и т.д.);

2. эдафические (почвенно – грунтовые: механический состав почвы, ее проницаемость, влагоемкость и т.д.);

3. орографические (рельеф);

4. гидрологические.

¨ Климатические факторы.

● Свет является одним из важнейших абиотических факторов, особенно для фотосинтезирующих зеленых растений. Солнце излучает огромное количество энергии. Он является лимитирующим фактором для живых организмов – это источник энергии, без которого невозможна жизнь.

Лучистая энергия Солнца - определяется длиной волны. Различают: инфракрасный свет (7900 Ангстрем); видимый свет (7900-3900 А); ультрафиолетовый (3900А, поглощаемый озоновым слоем).

Особое значение в жизни всех организмов имеет видимый свет. С участием света у растений и животных протекают важнейшие процессы: фотосинтез, транспирация, фотопериодизм, движение, зрение у животных.

Фотосинтез. В среднем 1-5 % падающего на растения света используется для фотосинтеза по реакции:

хлорофилл

СО₂ + Н₂О глюкоза + О₂

пластициды

В результате фотосинтеза в биосфере накапливается органическое вещество, в котором аккумулируется энергия, и кислород, который необходим для дыхания всех живых организмов. Энергия передается по пищевой цепи животным и микроорганизмам. Интенсивность фотосинтеза зависит от длины волны света.

По отношению к свету различают следующие экологические группы растений:

- световые (гелиофиты) обитают на открытых местах с хорошей освещенностью, они образуют разреженный и невысокий растительный покров, чтобы не затенять друг друга;

- теневые (сциофиты) не выносят сильного освещения, живут в постоянной тени под пологом леса (лесные травы), при резком осветлении проявляют признаки угнетения и часто погибают;

- теневыносливые (гемеосциты) – живут при хорошем освещении, но легко переносят и некоторое затенение (растения лесов).

Равномерное чередование во времени каких – либо состояний организма называется биологическим ритмом.

Различают внешние (экзогенные), имеющие географическую природу и следующие за циклическими изменениями во внешней среде, и внутренние (эндогенные), или физиологические, ритмы организма.

Фотопериодизм - ритмические изменения морфологических, биохимических и физических свойств и функций организмов под влиянием чередования и длительности освещения.

По типу фотопериодической реакции выделяют основные группы растений:

1. растения короткого дня – зацветание и плодоношение наступает при 8-12 часовом освещении;

2. растения длинного дня - для цветения им нужна продолжительность дня 12 и более часов;

3. нейтральные к длине дня - длина фотопериодизма безразлична.

Животные делятся на две группы: дневные и ночные.

● Одним из наиболее важных факторов, определяющих существование, развитие и распространение организмов по земному шару, является температура. Тепловой режим - важнейшее условие существования живых организмов. Главным источником тепла является солнечное излучение. Сила и характер воздействия солнечного излучения зависят от географического положения и определяют климат региона, температурный диапазон активной жизни на Земле.

По отношению к температуре все организмы подразделяются на: холодолюбивые и теплолюбивые.

Холодолюбивые (криофилы) – способны жить в условиях сравнительно низких температур и не выносят высоких. Они сохраняют активность при температуре клеток до - 8… - 10⁰ С, когда жидкости их тела находятся в переохлажденном состоянии. К ним относятся бактерии, грибы, моллюски, членистоногие, черви и др.

Приостановка всех жизненных процессов организма называется анабиозом.

У теплолюбивых (термофилов) жизнедеятельность приурочена к условиям довольно высоких температур. Они не переносят низких температур и нередко гибнут уже при 0⁰ С, хотя физического замораживания их тканей не происходит.

Температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста, называется оптимальной.

Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к изменению температуры.

У животных наблюдаются следующие основные типы теплообмена.

Первый тип характерен для животных с неустойчивым уровнем обмена веществ, непостоянной температурой тела и почти полным отсутствием механизмов терморегуляции. Животных называют пойкилотермные или холоднокровные (эктотермные) - (беспозвоночные, рыбы, амфибии, рептилии).

Второй - свойственен животным с более высоким и устойчивым уровнем обмена веществ, в процессе которого осуществляется терморегуляция и обеспечивается относительно постоянная температура тела. Животных называют - теплокровные или гомойотермные (эндотермные) – (птицы и млекопитающие). Терморегуляция бывает: химическая, физическая, экологическая.

Третий - свойственен животным с различной степенью устойчивости температуры тела и ее регуляции в отдельные периоды жизни (зимоспящие и впадающие в глубокий сон) – гетеротермные (промежуточные).

Растения по отношению к теплу подразделяются на:

1. термофилы или теплолюбивые (выдерживают температуру до 50⁰ С и весьма чувствительны к холоду);

2. мезофилы ( умеренные);

3. криофилы или холодостойкие, устойчивые к низким температурам.

Для развития растений важно понятие порог вегетации – самая низкая температура, при которой начинается вегетация (для большинства культур: + 10⁰ С; холодостойких: + 5⁰ С; теплолюбивых: + 15⁰ С).

Температура влияет и на ход корневого питания у растений: этот процесс возможен лишь при условии, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения, и даже его гибель.

Известны морфологические приспособления растений к низким температурам, - жизненные формы растений, которые можно выделить по положению почек возобновления растительных видов по отношению к поверхности почвы и к защите, которую они получают от снежного покрова, лесной подстилки, слоя почвы и т.п.

Жизненные формы растений (по Раункиеру):

Ø эпифиты – растут на других растениях и не имеют корней в почве;

Ø фанерофиты – почки возобновления остаются высоко над поверхностью почвы;

Ø хамефиты - почки возобновления у поверхности почвы или не выше 20-30 см;

Ø гемикриптофиты - почки возобновления у поверхности почвы, или в самом поверхностном слое, часто покрытом подстилкой;

Ø криптофиты – почки возобновления скрыты в почве или под водой; они теряют всю видимую растительную массу и прячут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве;

Ø терофиты – однолетние растения, отмирающие с наступлением неблагоприятного сезона, выживают лишь семена или споры.

● В жизни организмов вода выступает как важнейший экологический фактор. Без воды нет жизни. Влажность среды является фактором, лимитирующим распространение и численность организмов на Земле.

Показателями являются: абсолютная влажность (кг/м³); удельная (г/кг); относительная (%); дефицит влажности и т.д.

Влажность формируется под влиянием атмосферных осадков, физического испарения, транспирации растений, парообразного переноса, температуры, движения воздушных масс.

На осадки влияют: радиация, температура, скорость ветра, растительность, почвы.

Важное значение имеет водный обмен организмов с окружающей средой.

В зависимости от местообитания среди наземных растений различают следующие экологические группы:

1. гидрофиты – растения, погруженные в воду полностью или частично, почки находятся в воде

2. гигрофиты - растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью (тропические растения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха).

3. мезофиты - это растения умеренно влажных местообитаний (луговые травы, лиственные деревья, сельскохозяйственные культуры).

4. ксерофиты - это растения сухих местообитаний, способные переносить значительный недостаток влаги - почвенную и атмосферную засуху (растения пустынь, сухих степей, сухих субтропиков).

Ксерофиты подразделяются на:

Ø суккуленты - обладают способностью накапливать в своих тканях большое количество воды (кактусы, алоэ );

Ø склерофиты - не накапливают в себе влагу, а испаряют ее в большом количестве, постоянно доставая из глубоких слоев почвы (саксаулы, верблюжья колючка, полынь, ковыль).

Ветер – возникает из-за неодинакового нагрева земной поверхности, связанного с перепадами давления. Движение воздушных масс направлено от большего к меньшему давлению. В экосистеме важнейший фактор циркуляции воздуха – горизонтальное перемещение воздушных масс на ее верхней границе.

В приземном слое ветер влияет на температуру, влажность, испарение, транспирацию растений.

¨ Эдафические факторы (почвенно- грунтовые). Они воздействуют не только на живые организмы, но и служат для многих из них средой обитания. Эти факторы связаны с функционированием почвенного покрова, который сформировался под влиянием комплекса экологических факторов (климат, рельеф, жизнедеятельность организмов, возраст, породы…).

Важнейшим свойством почвы является плодородие, которое определяется содержанием гумуса, макро- и микроэлементов, таких как азот, фосфор, кальций, калий, магний, сера, железо, медь и др.

Мощность почв и их горизонтов – говорит о запасах питательных элементов, их аккумуляции или вымывании, определяют агрономическую ценность почвы.

Механический состав – к нему адаптируется животный мир.

Температура – влияет на продуктивность растений. Почвы обладают слабой теплопроводностью и температурный режим довольно стабильный.

Влажность – необходима для фотосинтеза. В воде растворяются питательные вещества, поступающие с почвенным раствором в растения.

Реакция почв – варьирует от содержания в растворе водородных ионов и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.

Живые организмы приспосабливаются к определенным значениям рН и являются индикаторами.

Сильнокислые	рН < 4,5
Кислые	рН 4,6 – 5,5
Близкая к нейтральной	рН 5,6 – 6,5
Нейтральная	рН 6,6 – 7,0
Щелочная	рН 7,1 – 8,5
Сильнощелочная	рН > 8,5

Растения неодинаково относятся к кислотности почвы.

Растения, предпочитающие кислые почвы с небольшим значением рН =3,5-4,5, называют ацидофилами, растения щелочных почв с рН= 7,0-7,5 – базифилами; растения почв с нейтральной реакцией - нейтрофилами.

Химический состав – определяет потенциальное плодородие почв и зависит от минералогического состава почвообразующих пород.

Различают растения: 1. распространенные на плодородных почвах - эутрофные, или эвтрофные; 2. довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ - олиготрофные; 3. мезотрофные - промежуточная группа.

Растения, особенно требовательные к повышенному содержанию азота в почве, называются нитрофилами. Растения, избегающие почв с большим содержанием извести, называются кальциефобами, а растения карбонатных почв – кальциефилами.

Особую группу представляют растения, адаптированные к сыпучим пескам псаммофиты.

Засоление почв – отрицательно влияет на растительность. Наиболее токсичны – хорошо растворимые соли (Na₂CO₃, NaCl, NaSO₄, MgCl₂, CaCl₂) - они легко проникают в цитоплазму. Трудно растворимые – менее токсичны (CaSO₄, MgSO₄, CaCO₃).

Воздушный режим – необходим для протекания жизненных процессов в организмах. При свободном доступе кислорода развиваются аэробные бактерии, при малом количестве – анаэробные.

¨ Орографический фактор играет важную роль в распределении осадков на различных элементах рельефа.

На ровных территориях водоразделов формируются зональные типы почв; в понижениях (больше увлажнения) – гидроморфные; на повышениях и склонах возникает водная эрозия.

Экспозиция склонов влияет на тепловой режим почв. От распределения влаги и тепла развиваются определенные виды экосистем.