АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Свет. Солнечный свет — основной источник энергии для жи­вых организмов на Земле. Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, интенсивности, суточной и сезонной периодичности. Ультрафиолетовая часть спектра харак­теризуется высокой фотохимической активностью: в организме животных УФ-лучи способствует синтезу витамина Д. УФ-лучи воспринимают органы зрения насекомых. Видимая часть спектра (красные и синие лучи) участвует в процессе фотосинтеза расте­ний. Эти лучи обусловливают яркую окраску цветков (привлече­ние опылителей). У животных видимый свет обеспечивает про­странственную ориентацию. Инфракрасные лучи несут основное количество тепловой энергии. Тепло поглощается организмами, что очень важно для терморегуляции холоднокровных животных (беспозвоночных и низших позвоночных). У растений инфракрас­ное излучение способствует усилению транспирации (дыхания), что имеет большое значение для поглощения углекислого газа, и движению воды с растворенными в ней минеральными вещества­ми.

В зависимости от требований к условиям освещения растения подразделяются на три основные экологические группы:

· светолюбивые — произрастают только на открытой местности, в условиях хорошего освещения;

· теневыносливые — растения, которые могут адаптироваться к разным условиям освещения;

· теневые — произрастающие только в затененных местах. Фотопериодизм. Растения и животные реагируют не только на интенсивность света и его спектральный состав, но и на соотношение периодов освещенности и темноты в течение суток или времени года. Это явление называется фотопериодизмом.

Фотопе­риодизм регулирует суточные и сезонные ритмы жизнедеятельно­сти организмов, т.е. представляет собой климатический фактор, определяющий жизненные циклы большинства видов.

У растений фотопериодизм проявляется в согласовании пери­ода цветения и созревания плодов с периодом наиболее активно­го фотосинтеза; у животных — в совпадении периода размноже­ния с обилием пищи, в миграциях птиц, смене шерстного покро­ва у млекопитающих и т.д.

По отношению к длительности светового периода различают растения длинного (более 12 часов светового времени) и коротко­го дня (не менее 12 часов темнового периода). Растения длинного дня произрастают в северных широтах и могут давать урожай в условиях непродолжительного северного лета. Растения короткого дня преимущественно происходят из южных широт.

Продолжительность светового периода сказывается на поведе­нии животных. Весной птицы возвращаются из мест зимовок, стро­ят гнезда, откладывают яйца; теплокровные животные линяют. Осе­нью, при сокращении светового времени происходит обратное: отлет птиц, впадание некоторых млекопитающих в спячку, осен­ние линьки, образование более плотного шерстного покрова и т.д.

Температура. Этот фактор непосредственно влияет на скорость биохимических реакций организма. Температурные границы, в ко­торых обитают большинство живых организмов, колеблются от О до 50°С, однако встречаются исключения. Так, некоторые бакте­рии и водоросли могут обитать в горячих источниках при темпе­ратуре 85—87°С. При высоких температурах (до 80°С) выживают некоторые одноклеточные почвенные водоросли, накипные ли­шайники, семена пустынных растений. Многие виды животных и растений способны переносить воздействие очень низких темпе­ратур (вплоть до полного промерзания).

Все беспозвоночные животные и значительная часть позвоноч­ных относятся к холоднокровным (пойкилотермным) организмам — температура их тела зависит от температуры окружающей среды. Птицы и млекопитающие — теплокровные (гомойотермные) жи­вотные. Температура их тела относительно постоянна и зависит от обмена веществ самого организма. Кроме того, у этих животных вырабатываются определенные адаптации, позволяющие сохра­нять тепло тела: волосяной покров, плотное оперение, толстый слой подкожной жировой ткани и т.д.

На большей части территории Земли температура имеет четко выраженные суточные и сезонные колебания, от которых зависят определенные биологические ритмы в живой природе. По харак­теру температурных колебаний выделяют четыре климатическиезоны: тропическую, субтропическую, умеренную и холодную. Тем­пературный фактор оказывает влияние и на вертикальную зональ­ность фауны и флоры.

По способности переживать температурные колебания расте­ния делятся на зимостойкие, морозоустойчивые и холодостойкие (теплолюбивые). Зимо- и морозоустойчивость характерны для рас­тений только зимой, в вегетационный период (летом) они не способны выдерживать понижение температуры ниже 0°С.

Влажность. Вода — один из важнейших факторов, определяю­щих распространение наземных живых организмов. Засухоустой­чивые растения имеют глубокую корневую систему, более мелкие клетки, повышенную концентрацию клеточного сока. У них вы­рабатываются также приспособления, уменьшающие испарение воды: редукция листьев, толстая кутикула или восковой налет и т.д. Многие растения (лишайники, эпифиты, кактусы) могут по­глощать влагу из воздуха. Ряд растений — тюльпаны, осоки, ко­выль и др. — имеют очень короткий вегетационный период, огра­ниченный временем сохранения почвенной влаги. В засушливое время такие растения находятся в состоянии покоя, в виде под­земных побегов — луковиц или корневищ.

Животные также сталкиваются с проблемой экономии воды. У наземных членистоногих образуются плотные покровы, препят­ствующие испарению, видоизменяется обмен (выделяются нера­створимые продукты — мочевая кислота, гуанин). Многие обита­тели пустынь и степей (черепахи, змеи) впадают в спячку в пери­од засухи. Ряд животных (насекомые, верблюды, ежи, сурки) ис­пользуют для жизнедеятельности метаболическую (эндогенную) воду, которая образуется при расщеплении жира. В процессе био­логического окисления из 100 г жира образуется 107 г воды. Мно­гие виды животных (амфибии, птицы, млекопитающие) воспол­няют недостаток воды за счет ее поглощения.

Кислород. В бескислородной среде существуют только некото­рые бактерии и эндопаразиты. Для подавляющего большинства живых организмов (кроме анаэробных) кислород жизненно не­обходим: он участвует в процессах энергетического обмена, явля­ясь конечным акцептором электронов при окислительном фос­форилировании (см. раздел X, с. 471: "Энергетический обмен в клетке").

Кислород, входящий в атмосферу Земли, образовался в ре­зультате деятельности живых организмов — в процессе фотосин­теза (см. раздел "Пластический обмен. Фотосинтез", с. 482). Орга­низмы поглощают кислород из окружающей среды (воды или воз­духа) разными способами: через поверхность тела (бактерии, про­стейшие, низшие беспозвоночные), с помощью особых органов дыхания (трахеи, жабры, легкие). В организм растений кислородпопадает через устьица — особые щели в покровной ткани, на­пример на нижней поверхности листов.

Углекислый газ. Этот важный фактор поступает в атмосферу Земли в результате дыхания живых организмов, гниения органи­ческих остатков, процессов горения, извержения вулканов, выб­росов промышленных предприятий и транспорта. Ассимиляция уг­лекислого газа из атмосферы происходит в процессе фотосинтеза. Поглощая СО₂, зеленые растения (в основном) синтезируют орга­ническое вещество — глюкозу.