Абиотические факторы среды

Автор: Пользователь скрыл имя, 05 Ноября 2012 в 18:41, практическая работа

Описание работы

Среди абиотических факторов выделяют:
Ø Климатические (влияние температуры, света и влажности);
Ø Геологические (землетрясение, извержение вулканов, движение ледников, сход селей и лавин и др.);
Ø Орографические (особенности рельефа местности, где обитают изучаемые организмы).

Работа содержит 1 файл

Абиотические факторы среды.docx

— 23.02 Кб (Скачать)

Абиотические факторы среды

Среди абиотических факторов выделяют:

Ø     Климатические (влияние температуры, света и влажности);

Ø     Геологические (землетрясение, извержение вулканов, движение ледников, сход селей и лавин и др.);

Ø     Орографические (особенности рельефа  местности, где обитают изучаемые организмы).

Рассмотрим  действие основных прямодействующих абиотических факторов: света, температуры и наличия  воды. Температура, свет и влажность  являются наиболее важными факторами  внешней среды. Эти факторы закономерно  изменяются как в течение года и суток, так и в связи с  географической зональностью. К этим факторам организмы обнаруживают зональный  и сезонный характер приспособления.

Свет как экологический фактор

Солнечное излучение является основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. В спектре  солнечного излучения можно выделить три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную.  Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого, но они задерживаются озоновым слоем атмосферы. До поверхности Земли доходит лишь небольшая часть более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300 - 0,400 мкм). Они составляют около 10% лучистой энергии. Эти лучи обладают высокой химической активностью - при большой дозе могут повреждать живые организмы. В небольших количествах, однако, они необходимы, например, человеку: под влиянием этих лучей в организме человека образуется витамин Д, а насекомые зрительно различают эти лучи, т.е. видят в ультрафиолетовом свете. Они могут ориентироваться по поляризованному свету.

Видимые лучи с длиной волны от 0,400 до 0,750 мкм (на их долю приходится большая  часть энергии - 45% - солнечного излучения), достигающие поверхности Земли, имеют особенно большое значение для организмов. Зеленые растения за счет этого излучения синтезируют  органическое вещество (осуществляют фотосинтез), которое используют в  пищу все остальные организмы. Для  большинства растений и животных видимый свет является одним из важных факторов среды, хотя есть и такие, для  которых свет не является обязательным условием существования (почвенные, пещерные и глубоководные виды приспособления к жизни в темноте). Большинство  животных способны различать спектральный состав света - обладать цветовым зрением, а у растений цветки имеют яркую  окраску для привлечения насекомых-опылителей.

Инфракрасные лучи с длиной волны  более 0,750 мкм глаз человека не воспринимает, но они являются источником тепловой энергии (45% лучистой энергии). Эти лучи поглощаются тканями животных и  растений, вследствие чего ткани нагреваются. Многие хладнокровные животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный  свет для повышения температуры  тела (некоторые змеи и ящерицы  являются экологически теплокровными  животными).  Световые условия, связанные  с вращением Земли, имеют отчетливую суточную и сезонную периодичность. Почти все физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом и минимумом  в определенные часы: например, в  определенные часы суток цветок у  растений открывается и закрывается, а у животных возникли приспособления к ночной и дневной жизни. Длина  дня (или фотопериод), имеет огромное значение в жизни растений и животных.

Растения, в зависимости от условий  обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения (к примеру, хлебные злаки). Однако сильное яркое солнце (яркость  выше оптимальной) подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый белком. В умеренных зонах (выше и ниже экватора) цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года: подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала - изменения длины дня, которая в определенное время года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигнала включаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью; у животных - к линьке, накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.  Изменение длины дня животные воспринимают с помощью органов зрения. А растения - с помощью специальных пигментов, расположенных в листьях растений. Раздражения воспринимаются с помощью рецепторов, вследствие чего происходит ряд биохимических реакций (активация ферментов или выделение гормонов), а затем проявляются физиологические или поведенческие реакции.

Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что реакция  организмов на свет основана не просто на количестве получаемого света, а  на чередовании в течение суток  периодов света и темноты определенной длительности.  Организмы способны измерять время, т.е.  обладают “биологическими  часами” - от одноклеточных до человека. “Биологические часы” - также управляются сезонными циклами и другими биологическими явлениями.  “Биологические часы” определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.

Температура как экологический фактор

Все химические процессы, протекающие  в организме, зависят от температуры. Изменения тепловых условий, часто  наблюдаемые в природе, глубоко  отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности  животных и растений. Различают организмы  с непостоянной температурой тела - пойкилотермные и организмы с  постоянной температурой тела - гомойтермные.  Пойкилотермные животные целиком зависят от температуры окружающей среды, тогда как гомойтермные способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от изменений температуры окружающей среды.  Подавляющее большинство наземных растений и животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит отрицательной температуры и погибает. Верхний температурный предел жизни неодинаков для разных видов - редко выше 40-45 оС. Некоторые цианобактерии и бактерии обитают при температурах 70-90 оС, в горячих источниках могут жить и некоторые моллюски (до 53 оС). Для большинства наземных животных и растений оптимум температурных условий колеблется в довольно узких пределах (15-30 оС). Верхний порог температуры жизни определяется температурой свертывания белков, поскольку необратимое свертывание белков (нарушение структуры белков) возникает при температуре около 60 oС.

Пойкилотермные организмы в  процессе эволюции выработали различные  приспособления к изменяющимся температурным  условиям среды.  Главным источником поступления тепловой энергии у  пойкилотермных животных - внешнее  тепло. У пойкилотермных организмов выработались различные приспособления к низкой температуре. Некоторые  животные, например, арктические рыбы, обитающие постоянно при температуре -1,8 oС, содержат в тканевой жидкости вещества (гликопротеиды), препятствующие образованию кристаллов льда в организме; у насекомых накапливается для этих целей глицерин. Другие животные, наоборот, увеличивают теплопродукцию организма за счет активного сокращения мускулатуры - так они повышают температуру тела на несколько градусов. Третьи регулируют свой теплообмен за счет обмена тепла между сосудами кровеносной системы: сосуды, выходящие из мышц, тесно соприкасаются с сосудами, идущими от кожи и несущими охлажденную кровь (такое явление свойственно холодноводным рыбам). Адаптивное поведение проявляется в том, что многие насекомые, рептилии и амфибии выбирают места на солнце для обогрева или меняют различные позы для увеличения поверхности обогрева.

У ряда холоднокровных животных температура  тела может меняться в зависимости  от физиологического состояния: к примеру, у летающих насекомых внутренняя температура тела может подниматься  на 10-12 oС и более вследствие усиленной работы мышц. У общественных насекомых, особенно у пчел, развился эффективный способ поддержания температуры путем коллективной терморегуляции (в улье может поддерживаться температура 34-35 oС, необходимая для развития личинок).

Пойкилотермные животные способны приспосабливаться и к высоким  температурам. Это происходит также  разными способами: теплоотдача  может происходить за счет испарения  влаги с поверхности тела или  со слизистой верхних дыхательных  путей, а также   за счет подкожной  сосудистой регуляции (например, у ящериц скорость тока крови по сосудам кожи увеличивается при повышении  температуры).

Наиболее совершенная терморегуляция наблюдается у птиц и млекопитающих - гомойтермных животных. В процессе эволюции они приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела благодаря наличию четырехкамерного сердца и одной дуги аорты, что обеспечило полное разделение артериального и венозного кровотока; высокого обмена веществ; перьевого или волосяного покрова; регуляции теплоотдачи; хорошо развитой нервной системы приобрели способность к активной жизни при разной температуре. У большинства птиц температура тела несколько выше 40 oС, а у млекопитающих - несколько ниже. Весьма важное значение для животных имеет не только способность к терморегуляции, но и адаптивное поведение, постройка специальных убежищ и гнезд, выбор места с более благоприятной температурой и т.п. Они также способны приспосабливаться к низким температурам несколькими путями: кроме перьевого или волосяного покрова, теплокровные животные с помощью дрожи (микросокращения внешне неподвижных мышц) уменьшают теплопотери; при окислении бурой жировой ткани у млекопитающих образуется дополнительная энергия, поддерживающая обмен веществ.

Приспособление теплокровных к  высоким температурам во многом сходно с аналогичными приспособлениями холоднокровных - потоотделение и испарение воды со слизистой рта и верхних  дыхательных путей, у птиц - только последний способ, так как у  них нет потовых желез; расширение кровеносных сосудов, расположенных  близко к поверхности кожи, что  усиливает теплоотдачу (у птиц этот процесс протекает в неоперенных  участках тела, например через гребень). Температура, как и световой режим, от которого она зависит, закономерно меняется в течение года и в связи с географической широтой. Поэтому все приспособления более важны для обитания при отрицательных температурах.

Вода как экологический фактор

Вода играет исключительную роль в  жизни любого организма, поскольку  она является структурным компонентом  клетки (на долю воды приходится 60-80% массы  клетки). Значение воды в жизни клетки определяется ее физико-химическими  свойствами. Вследствие полярности молекула воды способна притягиваться к любым  другим молекулам, образуя гидраты, т.е. является растворителем. Многие химические реакции могут протекать происходить  только в присутствии воды.  Вода является в живых системах “тепловым буфером”, поглощая тепло при переходе из жидкого состояния в газообразное, тем самым предохраняя неустойчивые структуры клетки от повреждения при кратковременном освобождении тепловой энергии. В связи с этим она производит охлаждающий эффект при испарении с поверхности и регулирует температуру тела.  Теплопроводные свойства воды определяют ее ведущую роль терморегулятора климата в природе. Вода медленно нагревается и медленно охлаждается: летом и днем вода морей океанов и озер нагревается, а ночью и зимой также медленно охлаждается. Между водой и воздухом происходит постоянный обмен углекислым газом.  Кроме того, вода выполняет транспортную функцию, перемещая вещества почвы сверху вниз и обратно. Роль влажности для наземных организмов обусловлена тем, что осадки распределяются на земной поверхности в течение года неравномерно. В засушливых районах (степи, пустыни) растения добывают себе воду с помощью сильно развитой корневой системы, иногда очень длинных корней (у верблюжьей колючки - до 16 м), достигающих влажного слоя. Высокое осмотическое давление клеточного сока (до 60-80 атм), увеличивающее сосущую силу корней, способствует удержанию воды в тканях. В сухую погоду растения снижают испарение воды: у пустынных растений утолщаются покровные ткани листа, либо на поверхности листьев развивается восковой слой или густое опушение. Ряд растений достигает снижения влаги уменьшением листовой пластинки (листья превращаются в колючки, часто растения полностью теряют листья - саксаул, тамариск и др.).

В зависимости от требований, предъявляемых  к водному режиму, среди растений различают следующие экологические  группы:

 Гидратофиты – растения постоянно живущие в воде;

 Гидрофиты- растения лишь частично погружаемые в воду;

 Гелофиты- болотные растения;

 Гигрофиты- наземные растения, обитающие в чрезмерно увлажненых местах;

 Мезофиты- предпочитают умеренное увлажнение;

  Ксерофиты-  растения, приспособленные к постоянном недостатку влаги; среди ксерофитов различают:

суккуленты- накапливающие воду в тканях своего тела (сочные);

склерофиты- теряющие значительное количество воды.

Многие животные пустынь способны обходиться без питьевой воды; некоторые  быстро и долго могут бегать, совершая длинные миграции на водопой (сайгаки, антилопы, верблюды и др.); часть животных добывает воду из пищи (насекомые, пресмыкающиеся, грызуны).  Жировые отложения пустынных  животных могут служить своеобразным резервом воды в организме: при окислении  жиров образуется вода (отложения  жира в горбе верблюдов или  подкожные отложения жира у грызунов).  Малопроницаемые покровы кожи (например, у пресмыкающихся,) защищают животных от потери влаги. Многие животные перешли к ночному образу жизни или скрываются в норах, избегая иссушающего действия низкой влажности и перегрева. В условиях периодической сухости ряд растений и животных переходят в состояние физиологического покоя - растения приостанавливают рост и сбрасывают листья, животные впадают в спячку. Эти процессы сопровождаются пониженным обменом веществ в период сухости.


Информация о работе Абиотические факторы среды