А б і о т и ч н і ф а к т о р и с е р е д о в и щ а.

А б і о т и ч н і ф а к т о р и – це сукупність умов неорганічного середовища, що впливає на живі організми безпосередньо чи опосередковано. Це температура, світло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість, солоність води, вітер, течії, рельєф місцевості …

Вони поділяються на:

– хімічні;

– фізичні.

Розглянемо такий фактор, як с в і т л о.

Всім живим організмам для здійснення процесів життєдіяльності необхідна енергія, що надходить ззовні. Основним її джерелом є сонячна радіація, тобто Сонце. Вплив світла на організми визначається спектральним складом та його інтенсивністю.

У спектрі виділяють три ділянки:

– ультрафіолетові промені (довжина хвилі 290-380 нм) відзначаються високою хімічною активністю. Великі їх дози шкідливі для організмів, а невеликі – необхідні багатьом видам. Вони виявляють бактерицидну дію, у тварин викликають утворення антирахітичного вітаміну Д, у людини починається процес загоряння, що є захисною реакцією шкіри;

- інфрачервоні промені – теплові несуть тепло (750 нм);

- видима радіація несе близько 50% сонячної енергії. Видиме світло для фототрофних і гетеротрофних організмів має різне екологічне значення. Особливо важливе воно для фототрофних зелених рослин, однак необхідне і тваринам. Різні види тварин потребують світло певного спектрального складу, інтенсивності і тривалості освітлення. Відхилення від норми пригнічують їхню життєдіяльність і призводять до загибелі. Крім того світло для тварин – необхідна умова бачення, зорової орієнтації у просторі. Промені, що сприймаються органами зору тварин, дають їм значну частину інформації про зовнішній світ. Розвиток зору у тварин відбувається паралельно з розвитком нервової системи. Павуки, наприклад, можуть розрізняти контури предметів, що рухаються, на відстані 1-2 см. Найдосконаліші органи зору - це очі хребетних, головоногих молюсків і комах.

Тварини орієнтуються за допомогою зору під час далеких перельотів і міграцій. Птахи, наприклад, з надзвичайною точністю обирають напрям польоту, долаючи багато тисяч кілометрів від місць гніздування до місць зимівлі. Такі перельоти здійснюються зграями, однак представники багатьох видів поодинці, причому іноді молоді вилітають раніше, ніж старі, як наприклад, у зозуль. В цьому випадку виключена можливість використати набутий досвід і зелені орієнтири, оскільки птах летить уперше.

При таких перельотах птахи орієнтуються по Сонцю і зорях. здатність до подібної орієнтації притаманна і іншим групам тварин. Наприклад, мурашки, що повзуть стежкою в місячну ніч, міняють орієнтацію на 180º, якщо поставити на їх шляху дзеркало, яке відбиває Місяць.

Значення світла в житті зелених рослин велике і різностороннє. Світло потрібне для утворення хлорофілу і формування структури хлоропластів; світло впливає на поділ і розтягнення клітин, на процеси росту і розвитку рослин, визначає строки цвітіння і плодоношення. Проте найбільшу роль світло грає у процесі фотосинтезу.

Екологічні групи р о с л и н по відношенню до світла.

1. Світлолюбні (геліофіти) – рослини відкритих постійно освітлених місцевостей (тимофіївка лучна, ковила, перекатиполе, верблюжа колючка, кактуси, анемона, ряст).

2. Тіньолюбні (сціофіти) – рослини нижніх ярусів тінистих лісів, печер, глибоководні рослини, вони погано переносять сильне освітлення прямими сонячними променями (кислиця, веснівка дволиста, копитняк, вороняче око).

3. Тіньовитривалі (факультативні геліофіти) – можуть переносити більше чи менше затінення, однак добре ростуть і на світлі (липа, черемха, горобина, суниці лісові, смерека, тонконіг лучний).

Екологічні групи т в а р и н по відношенню до світла.

1. Денні. 2. Нічні. 3. Присмеркові. 4. Тварини з цілодобовою активністю.

Т е м п е р а т у р а – кліматичний фактор, який впливає на всі процеси в організмі. Температурні межі існування життя значно великі. Спори деяких бактерій витримують протягом кількох хвилин нагрівання до + 180⁰ С. У лабораторних експериментах насіння, пилок і спори рослин, нематоди, коловертки, цисти найпростіших та ряд інших організмів витримували температури, що були близькі до абсолютного нуля (до -271⁰ С), а потім знову повертались до активного життя.

В цьому випадку цитоплазма стає твердішою за граніт, усі молекули перебувають у стані майже повного спокою, і ніякі реакції неможливі. Припинення (тимчасове) всіх життєвих процесів організму має назву анабіозу (зникають всі ознаки життя).

Види, які віддають перевагу холодові, відносять до кріофілів. Вони можуть зберігати активність при температурі клітин до -8-10⁰ С. Кріофілія характерна для представників різних груп: бактерій, грибів, червів, членистоногих, молюсків, риб, які живуть в природі в умовах низьких температур – тундрах, арктичних і антарктичних пустелях, у високогір’ях, холодних морях.

Види, оптимум життєдіяльності котрих приурочений до умов високих температур, належать до групи термофілів. Термофілія характерна для багатьох груп мікроорганізмів, які зустрічаються в гарячих джерелах, на поверхні грунту, в органічних рештках, що розкладаються при саморозігріванні. Деякі термофільні організми в активному стані можуть витримувати до +80ºС і навіть вищі температури, наприклад, водорості з родини Осциліторія в гарячих джерелах Ісландії.

Представники більшості видів тварин залежать передусім від тепла, яке надходить ззовні. Це холоднокровні тварини – ектотермні, пойкілотермні. Пойкілотермія важлива всім мікроорганізмам, рослинам, безхребетним тваринам, деяким хордовим.

У деяких високоорганізованих тварин розвинулась здатність підтримувати постійну оптимальну температуру тіла, незалежно від температури середовища. Таких тварин називають ендотермними або гомойотермними. Гомойотермія характерна лише для двох класів хребетних – птахів і ссавців.

Опір гомойотермних тварин перегріванню: ≈ 200 років тому доктор Ч.Блегден в Англії. Разом з кількома друзями і собакою він провів 45 хв. у сухій камері при температурі +126ºС без наслідків для здоров'я. В той же час кусок м’яса, взятий у камеру, виявився звареним, а холодна вода, випаровуванню якої перешкоджав шар олії, нагрілась до кипіння.

У теплокровних тварин дуже висока здатність до хімічної терморегуляції. Вони характеризуються високою інтенсивністю обміну речовин і виробленням великої кількості тепла.

На противагу пойкілотермним при дії холоду в організмі гомойотермних тварин окислювальні процеси не послаблюються, а посилюються, особливо у скелетних м’язах. У багатьох тварин стає помітним м’язове тремтіння, що призводить до виділення додаткового тепла.

За ступенем адаптації до умов крайнього дефіциту тепла виділяють такі екологічні групи рослин:

1) нехолодостійкі – сильно пошкоджуються або гинуть при температурах, вищих за точку замерзання води (рослини теплих тропічних лісів, водорості теплих морів);

2) неморозостійкі – переносять низькі температури, але гинуть, як тільки у тканинах утворюється лід (вічнозелені субтропічні види, період вегетації листяних рослин);

3) морозостійкі, або льодостійкі – ростуть у регіонах з сезонним кліматом і холодними зимами (карликова береза, верба).

В о л о г і с т ь. Перебіг усіх біохімічних процесів у клітинах і нормальне функціонування організму в цілому можливі лише при достатньому забезпеченні його водою – необхідною умовою життя. Підтримання водного балансу має величезне значення для всіх живих організмів.

Проблеми водозабезпечення особливо важливі для тих організмів, які живуть на суші. Особливості підтримання водного балансу залежать від того, в яких екологічних умовах вони живуть, який спосіб життя ведуть наскільки можуть використовувати різні джерела вологи і затримувати воду в тілі.

Нижчі водні рослини поглинають воду всією поверхнею тіла. Нижчі наземні рослини з водного субстрату поглинають воду зануреними в неї частинками слані, а вологу дощу, роси і туману – всією поверхнею. Наприклад, у максимально набряклому стані лишайники вміщують у 2-3 рази більше води, ніж сухої речовини.

Серед вищих росли мохоподібні поглинають воду ризоїдами, а більшість інших – корінням, спеціалізованими органами, що всмоктують воду.

Лісові дерева помірної зони розвивають всмоктувальну силу коренів близько 30 атм., деякі трав’янисті рослини (суниця лісова, медунка темна) – до 20атм. і навіть понад 40 атм.; рослини сухих областей – до 60 атм.

Коли у безпосередній близькості від коренів запаси води у ґрунті вичерпуються, корені збільшують активну поверхню шляхом росту, отже, коренева система рослин постійно перебуває у русі. У степових і пустельних рослин часто можна бачити ефемерні корені, які швидко виростають у періоди зволоження ґрунту, а з настанням посушливого періоду засихають.

Вода, що надійшла в рослину, транспортується від клітини до клітини і по ксилемі в усі органи, де витрачається на життєві процеси. Не більше як 0,5% води йде на фотосинтез, решта – на поповнення випаровування і підтримання тургору.

Тварини дістають воду трьома основними шляхами: через пиття, разом із соковитим кормом і внаслідок метаболізму, тобто за рахунок окислення та розщеплення жирів, білків та вуглеводів.

Хоча тварини можуть витримувати короткочасні втрати води, однак, у цілому витрати її мають компенсуватися надходженням. Втрати води призводять до загибелі швидше, ніж голодування.

Види, котрі одержують воду в основному через пиття, дуже залежать від наявності водопоїв. Це особливо характерно для великих ссавців, у яких втрати води не можуть компенсуватися надходженням її з кормом (слони, антилопи, леви, гієни …).

Питної води потребують і багато птахів. Ластівки й стрижі п’ють на льоту, проносячись над поверхнею водойм. Рябки в пустелях щодня здійснюють багатокілометрові перельоти до водопоїв і приносять воду пташенятам. Самці рябків використовують винятковий у своєму роді спосіб перенесення води – вони промочують нею оперення на грудях, а пташенята віджимають дзьобами просякнуте водою пір’я.

Водночас багато тварин можуть обходитись зовсім без питної води, одержуючи вологу з їжі, а деякі спеціалізовані види, які живляться сухими кормами, живуть виключно за рахунок метаболічної води.

Вологість повітря також дуже важлива для тварин, оскільки від неї залежить інтенсивність випаровування з поверхні тіла. Деякі види не можуть існувати в сухому повітрі і потребують повного його насичення водяною парою. Інші без шкоди для себе населяють більш посушливі райони.

Екологічні групи рослин по відношенню до вологи:

1) гідафіти – це водяні рослини (елодея, валіснерія);

2) гідрофіти – наземно-водяні рослини (очерет, калюжниця);

3) гігрофіти – наземні рослини в умовах підвищеної вологості (рис, росичка, будяк городній);

4) мезофіти – можуть переносити нетривалу і нестійку посуху (сосна, дуб, береза);

5) ксерофіти – ростуть у місцях з недостатнім зволоженням:

а) сукуленти – соковиті рослини (кактуси, агава, алоє);

б) склерофіти – сухі на вигляд рослини (перекатиполе, тпчак, ковила).

Екологічні групи тваринпо відношенню до вологи:

1) вологолюбні (земноводні, мокриці);

2) сухолюбні (павукоподібні, плазуни);

3) посузостійкі (козуля, прудка ящірка, верблюд).