23. Экологическая роль климатических факторов. Биота и климат как экологический фактор. Стенотермные и эвритермные виды. Пойкилотермные и гомойотермные животные.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Экологические факторы оказывают на живые организмы воздействия разного рода. Они могут являться:- раздражителями, которые способствуют появлению приспособительных (адаптивных) физиологических и биохимических изменений (зимняя спячка, фотопериодизм); - ограничителями, изменяющими географическое распространение организмов из-за невозможности существования в данных условиях; - модификаторами, которые вызывают морфологические и анатомические изменения организмов; - сигналами, свидетельствующими об изменениях других факторов среды.

Климатические факторы включают в себя: свет, температуру, влажность, давление, ветер, ионизирующее излучение?!

Температура. Сила и характер воздействия солнечного излучения зависят от географического положения и являются важными факторами, определяющими климат региона. Климат же определяет наличие и обилие видов растений и животных в данной местности. Диапазон температур во вселенной равен тысячам градусов., пределы, в которых может существовать жизнь очень узки – примерно 300 С , от -200 до + 100 гр С .Большинство видов и большая часть активности приурочены ещё к более узкому диапазону. Некоторые организмы, особенно в стадии покоя , могут существовать при очень низких или высоких темп-рах. Например: определённые микроорганизмы, бактерий и водорослей могут существовать в горячих источниках при темп 88 гр. С , сине-зелёные вдрсли 80 гр. С. Верхние пределы значения фактора более критические, чем нижние. Т. О. темп-ра – важный и очень часто лимитирующий фактор. Наряду с другими ритмами темп-ные контролируют сезонную суточную активность растений и животных, создаёт зональность и стратификацию в водных и наземных местообитаниях. Жизнедеятельность организмов , которые в природе обычно подвергаются воздействию переменных темп-ур (большинство р-нов умеренный климат) подавляется частично или полностью или замедляется при постоянной темп-ре. Например: Яйца, личинки и куколки яблонной плодожорки развиваются на 7-8% быстрее при колебании темп-ры, чем при средней Шелфорд. Значение температуры заключается и в том, что она изменяет скорость протекания физико-химических процессов в клетках, отражающихся на всей жизнедеятельности организмов. Температура влияет на анатомо-морфологические особенности организмов, ход физиологических процессов, их рост, развитие, поведение и во многих случаях определяет географическое распространение растений и животных.

В зависимости от ширины интервала температуры, в которой данный вид может существовать, организмы делятся на эвритермные и стенотермные. Эвритермные организмы выдерживают широкие колебания температуры, стенотермные живут лишь в узких пределах. К эвритермным относится большинство организмов районов с континентальным климатом. Многие из них имеют покоящие стадии, переносящие особенно широкий диапазон температуры (покоящиеся яйца, цисты, куколки насекомых, находящиеся в состоянии анабиоза, взрослые животные, споры бактерий, семена растений). Беспозвоночные, рыбы, амфибии и рептилии лишены способности поддерживать температуру тела в узких границах. Их называют пойкилотермными. Данных животных часто называют также эктотермными, так как они больше зависят от тепла, поступающего извне, чем от того тепла, которое образуется в обменных процессах. Характерна низкая интенсивность обмена и отсутствие механизма сохранения тепла.

Среди пойкилотермных организмов есть такие, которые всю жизнь проводят в условиях постоянных внешних температур (глубины океанов, пещеры и т. п.), в связи с чем температура их тела не меняется. Такое явление называют ложной гомойотермией. Она свойственна, например, ряду рыб и иглокожих. Среди истинно гомойотермных животных выделяют группу гетеротермных. В нее входят виды, впадающие в спячку или временное оцепенение. Эти виды в активном состоянии поддерживают постоянную температуру тела на высоком уровне, а в неактивном – пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Таковы сурки, суслики, летучие мыши, сони, ежи, колибри, стрижи и др.

Птицы и млекопитающие способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры. Этих животных называют гомойотермными. Гомойотермные животные относительно мало зависят от внешних источников тепла. Благодаря высокой интенсивности обмена у них вырабатывается достаточное количество тепла, которое может сохраняться. Поскольку эти животные существуют за счет внутренних источников тепла, их называют в настоящее время чаще эндотермными.

Излучение: Свет. Эволюция биосферы в целом была направлена главным образом на «укрощение» поступающего солнечного излучения, использование его полезных составляющих и ослабление вредных или на защиту от них. Следовательно, свет — это не только жизненно важный фактор, но и лимитирующий как на минимальном, так и максимальном уровне. Излучение представляет собой электромагнитные волны разной длины. Через атм-ру Земли проходит видимый свет и соседние с ним области и радиоволны длиной более 1 см. В жизни организмов важны не только видимые лучи, но и другие виды лучистой энергии, достигающие земной поверхности: ультрафиолетовые, инфракрасные лучи, электромагнитные (особенно радиоволны) и некоторые другие излучения. Так, ультрафиолетовые лучи с длиной 0,25—0,30 мкм 50 способствуют образованию витамина D в животных организмах, при длине волны 0,326 мкм в коже человека образуется защитный пигмент, а лучи с длиной волны 0,38—0,40 мкм обладают большей фотосинтетической активностью. Эти лучи в умеренных дозах стимулируют рост и размножение клеток, способствуют синтезу высокоактивных биологических соединений, повышая в растениях содержание витаминов, антибиотиков, увеличивают устойчивость к болезням. Инфракрасное излучение воспринимается всеми организмами, например, воздействуя на тепловые центры нервной системы животных организмов, осуществляет тем самым у них регуляцию окислительных процессов и двигательные реакции как в сторону предпочитаемых температур, так и от них. 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, прочие процессы Видимый свет охватывает диапазон от 390 до 760 нм. Качественные признаки света: длина волны или цвет, интенсивность(в калориях), продолжительность воздействия ( длина дня).Животные и растения реагируют на различные длины волн света. Цветовое зрение развито у одних видов членистоногих, рыб, птиц, млекопитающих(пример: только приматы) и не развито у других. Интенсивность фотосинтеза варьируют с изменением длин волн. Лучистая энергия достигающая Земли в ясный день состоит на 10% из ультрафиолетового излучения, 45% - видимый свет, 45% - инфракрасное. Фотосинтез может идти и в пасмурные дни. Раст-ть сильно поглощает синие и красные лучи, инфракрасное излучение. Зелёные и ближние инфр-ные отражаются. При прохождении света через воду красная и синяя области меняется на зеленоватый и слабо поглощается хлорофиллом, но морские красные водоросли имеют дополнительный пигменты (фикоэритрины), позволяющие им жить на большей глубине, чем зелёные. Интенсивность света на автотрофном ярусе управляет всей экосистемой, влияя на первичную продукцию. У наземных и водных р-ний интенсивность фотосинтеза связана линейной зависимостью до оптимального уровня светового насыщения, за которым следует снижение инт-ти фотосинтеза. Транспирация. Примерно 75% падающей на растения солнечной радиации расходуется на испарение воды и таким образом усиливает транспирацию. Фотопериодизм. Важен для синхронизации жизнедеятельности и поведения растений и животных (особенно размножения) с временами года. Движение. Фотопериодизм и фотонастии у растений важны для того, чтобы обеспечить растению достаточную освещенность. Фототаксис у животных и одноклеточных растений необходим для нахождения подходящего местообитания. Зрение у животных. Одна из главных сенсорных функций. Прочие процессы. Синтез витамина D у человека. Длительное воздействие ультрафиолетовых лучей может вызывать повреждение тканей, особенно у животных. Выработались защитные приспособления — пигментации, поведенческие реакции избегания

Движение Земли вокруг Солнца вызывает закономерные изменения длины дня и ночи по сезонам года. Сезонная ритмичность в жизнедеятельности организмов определяется в первую очередь сокращением световой части суток осенью и увеличением — весной. В действиях организмов выработались особые механизмы, реагирующие на продолжительность дня. Так, определенные птицы и млекопитающие поселяются в высоких широтах с длинным полярным днем. Осенью, при сокращении дня, они мигрируют на юг. Летом в тундре скапливается большое количество животных, и, несмотря на общую суровость климата, они при обилии света успевают закончить размножение. Однако в тундру практически не проникают ночные хищники. За короткую летнюю ночь они не могут прокормить ни себя, ни потомство. Уменьшение светового дня в конце лета ведет к прекращению роста, стимулирует отложение запасных питательных веществ организмов, вызывает у животных осенью линьку, определяет сроки группирования в стаи, миграции, переход в состояние покоя и спячки. Увеличение длины светового дня стимулирует половую функцию у птиц, млекопитающих, определяет сроки цветения растений.

Растения, развитие которых нормально происходит при длинном дне, называют длиннодневными. Это растения наших северных зон и средней полосы (рожь, пшеница, луговые злаки, клевер, фиалки и др.). Другие растения нормально развиваются при сокращенном световом дне. Их называют короткодневными. К ним относятся выходцы из южных районов (гречиха, просо, подсолнечник, астры и др.). Доказана способность птиц к навигации. При дальних перелетах они с поразительной точностью выбирают направление полета, преодолевая иногда многие тысячи километров от гнездовий до мест зимовок , ориентируясь по солнцу и звездам, т. е. астрономическим источникам света. Днем птицы учитывают не только положение Солнца, но и смещение его в связи с широтой местности и временем суток.

Следовательно, растениям свет необходим в первую очередь для осуществления фотосинтеза — важнейшего процесса в биосфере по накоплению энергии и созданию органического 57 вещества. Для животных он имеет главным образом информационное значение.

Вода. Вода физиологически необходима для любой протоплазмы, служит лимитирующим фактором в наземных и водных местообитаниях, её кол-во подвержено сильным колебаниям. Кол-во осадков, влажность, иссушающие св-ва вздха и доступный запас поверхностной воды – основные вел-ны фактора. Все биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме осуществляются при наличии воды. Вода с растворенными в ней веществами обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, включая и межклеточный обмен. В период активной жизнедеятельности растений и животных содержание воды в их организмах, как правило, довольно высокое.

Кол-во осадков зависит от путей и хар-ра больших перемещений воздушных масс «погодных систем». Пример: ветры, дующие с океана, оставляют большую часть влаги на обр-ных к океану склонах, за горами формируются пустыни.. Распределение осадков по времени года – лимитирующий фактор.Неравномерное распределение характерно для тропиков, субтропиков, где нередко выделяют сухой и влажный сезоны. В умеренных осадки распределены более равномерно.

Влажность – содержание вод пара в вздхе. Абсолютная – кол-во пара в вздухе выраженное в через массу воды на массу вздха. Относительная – отношение имеющегося в вздхе пара к насыщенному количеству при данных условиях темперетуры и давления.Обратная вел-на – дефицит давления пара – разница между парциальным давлением пара при насыщении и измеренным давлением. Суточный режим влажности(повышение ночью, понижение днём), колебания по горизонтали и вертикале влияют на активность и распространение орг-мов.

Этот показатель наиболее четко характеризует испаряющую силу воздуха и играет для экологических исследований особую роль. В связи с тем, что испаряющая сила воздуха с повышением температуры увеличивается, при разных температурах дефицит насыщения неодинаков при одной и той же влажности. При его возрастании воздух становится суше и в нем интенсивнее происходят испарение и транспирация. При уменьшении дефицита насыщения 74 относительная влажность воздуха увеличивается. Температура среды самым существенным образом влияет на характер действия влажности.

Недостаток или дефицит влаги снижает прирост растений, может стать причиной их низкорослости, бесплодия из-за недоразвития генеративных органов. Первостепенное значение во всех проявлениях жизнедеятельности имеет водный обмен между организмом и внешней средой. Влажность среды нередко является фактором, лимитирующим распространение и численность организмов на Земле. Например, степные и особенно лесные растения требуют повышенного содержания паров в воздухе, растения же пустынь приспособились к низкой влажности. Важную роль у животных играют проницаемость покровов и механизмы, регулирующие водный обмен. Влажность воздуха обусловливает периодичность активной жизни организмов, сезонную динамику жизненных циклов, влияет на продолжительность развития, плодовитость и их смертность. Влажность среды влияет на содержание воды в тканях животного и отсюда имеет непосредственное отношение к его поведению и выживаемости.

Ветер. Ветер, взаимодействуя с другими факторами окружающей среды, может оказывать влияние на развитие растительности, в первую очередь на деревья, растущие на открытых местах. Обычно это приводит к задержке их роста и искривлению с наветренной стороны. Ураганы и ветры играет важную роль в распространении спор, семян и т. п., расширяя возможности распространения неподвижных организмов — растений, грибов и некоторых бактерий. Ветер может оказывать влияние и на миграцию летающих животных. В сухих районах ветер является важным лимитирующим фактором для растений, так как он увеличивает скорость потери воды путём транспирации .

Барометрическое давление имеет прямое отношение к погоде и климату, ктрые оказывают лимит возд-вие. В океане гидростатическое давление имеет большую роль, его градиент от поверхности до дна огромен. На каждые 10 м повышение на 1 атм. Большое давления на глубине оказывает подавляющее значение для жизнедеятельности.

Биота как экологический факатор. Биотические факторы — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Среди них обычно выделяют: 1) влияние животных организмов (зоогенные факторы); 2) влияние растительных организмов (фитогенные факторы); 3) влияние человека (антропогенные факторы).

Гомотипические реакции, или взаимодействия между особями одного и того же вида. Реакции этого типа весьма разнообразны. Основные из них — групповой и массовый эффекты, внутривидовая конкуренция.

Эффект группы — это влияние группы как таковой и числа индивидуумов в группе на поведение, физиоло­гию, развитие и размножение особей, вызванное вос­приятием присутствия особей своего вида через органы чувств.Многие насекомые (сверчки, тараканы, саранчовые и др.) в группе имеют более интенсивный, чем при жизни поодиночке, метаболизм, быстрее растут и со­зревают.

Эффект массы, в отличие от эффекта группы не связан с восприятием особями одного вида присутствия друг друга. Он выливается изменениями в среде обитания, происходящими при увеличении численности особей и плотности популяции. Как правило, эффект массы отри­цательно сказывается на плодовитости, скорости роста, длительности жизни животных. Например, при развитии популяции мучного хрущака в муке постоянно накапливаются экскременты, линочные шкурки, что приводит к ухудшению муки как среды обитания. Это вызывает падение плодовитости и повышение смертности в популяции жуков. В природе эффекты группы и массы далеко не все­гда легко различить, поскольку они нередко проявляют­ся одновременно. Исключительно важную роль играют групповые и массовые эффекты в динамике численнос­ти популяций, выступая в ряду так называемых завися­щих от плотности факторов, которые регулируют чис­ленность популяции по принципу обратной связи.

Гетеротипические реакции, т.е . взаимоотношения между особями разных видов. Влияние, которое оказывают друг на друга два вида, живущих вместе, может быть нулевым, благоприятным или неблагоприятным.