Автор: Пользователь скрыл имя, 05 Ноября 2012 в 18:41, практическая работа
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).
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
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
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
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
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
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
В зависимости от требований, предъявляемых
к водному режиму, среди растений
различают следующие
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.