Абіотичні фактори навколишнього середовища

Вивчення впливу абіотичних факторів довкілля на живі організми і реакцію організмів на їх зміни є основним завданням аутекології. Як було зазначено раніше, абіотичні фактори навколишнього середовища поділяють на кліматичні, едафічні і хімічні, але вони взаємозалежні один від одного. Здатність організмів пристосовуватись до змін абіотичних факторів середовища відіграє важливу роль в процесі еволюції.

Температура як екологічний фактор

Температура – один із найважливіших кліматичних факторів. Від неї залежать усі життєво важливі процеси, що відбуваються в організмі: обмін речовин або метаболізм, ріст, розвиток, розмноження тощо. На земній поверхні температура мінлива і залежить, перед усім, від географічної широти і висоти місцевості, пори року, часу доби. В той же час, температура може бути обмежувальним фактором.

Життя і розмноження кожного виду живих організмів можливе лише в певних межах температури: мінімальна – оптимальна – максимальна. Різка зміна критичних для організму значень температури може спричинити сповільнення або прискорення фізіологічних процесів і навіть його загибель. Згідно із правилом Вант-Гоффа, з кожним підвищенням температури на 10С, швидкість більшості хімічних та біохімічних реакцій прискорюється у 2-3 рази. Виходячи із цього видно, що температура відіграє важливе значення у житті організмів. Для більшості видів температурний інтервал існування становить 0 – 50С.

Організми, які пристосувались до значних коливань значень температури, називаються евритермними, а ті, що пристосувались до певних температур – стенотермними. Більшість рослин і тварин є евритермними.

Температура усіх мікроорганізмів, рослин і більшості тварин, окрім ссавців і птахів, залежить від температури довкілля. Тому їх називають пайкілотермними (від грец. “пойкілос” – змінний і “терма” – теплота), або холоднокровними.

У всіх ссавців і птахів у процесі еволюції виробилась здатність підтримувати відносно сталу температуру тіла незалежно від температури довкілля. Через це їх називають гомойотермними (від грец. “гомойос” – однаковий), або теплокровними. У більшості ссавців температура тіла становить 37С, у птахів – 40С. Теплота у них продукується за рахунок біохімічних окислювальних реакцій в організмі, тому у холодний період року вони затрачають більше енергії на підтримання сталої температури тіла.

Як холоднокровні, так і теплокровні організми здатні регулювати температуру свого тіла. Така їх захисна реакція одержала назву терморегуляції. Холоднокровні організми пристосовуються до зміни температури довкілля шляхом синхронізації біоритмів і етапів розвитку. Метаболізм холоднокровних значно менш інтенсивний ніж метаболізм теплокровних, навіть за умов однакової температури тіла. Це зумовлює значну чутливість холоднокровних до змін температури, і вони особливо потерпають від її нестачі. У разі зниження температури довкілля, процеси життєдіяльності в них сповільнюються і вони впадають у стан глибокого спокою. У тварин він виявляється у зниженні фізіологічних процесів, газообміну, припиненні живлення і в нерухомості – заціпеніння.

У рослин і комах протягом осені і зими підвищується стійкість проти холоду і це явище одержало назву загартування. Особливо стійкими проти несприятливих температур є організми, що перебувають у стані анабіозу. В цьому стані фізіологічні процеси в організмах настільки сповільнюються, що вони здаються неживими. Анабіоз для багатьох організмів є елементом нормального життєвого циклу, наприклад, насіння у рослин, деякі ракоподібні впадають у анабіоз при висиханні боліт, дафнії можуть вмерзати в лід і, при відтаюванні, оживати тощо.

Терморегуляція у ссавців набагато досконаліша, ніж у холоднокровних організмів. Крім того, що в них виробляється власна теплота, вони ще мають різні пристосувальні механізми проти перегрівання або охолодження, наприклад, охолодження тіла через виділення поту, накопичення підшкірного жиру проти холоду або заміна хутра, регуляція поведінкою. Регуляція поведінкою здійснюється шляхом міграції, влаштування нір, а деякі тварини за несприятливих умов впадають у сплячку, наприклад, кажани, їжаки, ведмеді тощо. Тобто, є так звані гетеротермні тварини, які можуть поводити себе як теплокровні при активному способі життя, а коли вони впадають у сплячку, температура їх тіла стає змінною, як у холоднокровних.

Для рослин характерні свої адаптаційні механізми пристосування до зміни температури. Для уникнення перегрівання, у рослин проходить транспірація тобто випаровування вологи крізь продихи, а для запобігання переохолодження квіти багатьох рослин вночі закриваються. Як бачимо, засоби адаптації організмів є різними.