Примери за абиотични фактори на околната среда. Фактори на околната среда и тяхната класификация

Различават се следните групи абиотични фактори (фактори на неживата природа): климатични, едафогенни (почвени), орографски и химични.

I) Климатични фактори: те включват слънчева радиация, температура, налягане, вятър и някои други влияния на околната среда.

1) Слънчевата радиация е мощен екологичен фактор. Разпространява се в пространството под формата на електромагнитни вълни, от които 48% са във видимата част на спектъра, 45% в инфрачервеното лъчение (дълги вълни) и около 7% в късовълновото ултравиолетово лъчение. Слънчевата радиация е основният източник на енергия, без който животът на Земята е невъзможен. Но, от друга страна, прякото излагане на слънчева светлина (особено нейната ултравиолетова компонента) е пагубно за живата клетка. Еволюцията на биосферата беше насочена към намаляване на интензивността на ултравиолетовата част от спектъра и защита от излишната слънчева радиация. Това беше улеснено от образуването на озон (озонов слой) от кислород, отделен от първите фотосинтезиращи организми.

Общото количество слънчева енергия, достигащо Земята, е приблизително постоянно. Но различните точки на земната повърхност получават различно количество енергия (поради разлики във времето на осветяване, различни ъгли на падане, степен на отражение, прозрачност на атмосферата и др.)

Разкрита е тясна връзка между слънчевата активност и ритъма на биологичните процеси. Колкото по-голяма е слънчевата активност (повече слънчеви петна), толкова повече смущения в атмосферата, магнитни бури засягат живите организми. Важна роля играе и промяната на слънчевата активност през деня, която определя денонощните ритми на тялото. При хората повече от 100 физиологични характеристики са обект на дневния цикъл (отделяне на хормони, честота на дишане, функциониране на различни жлези и др.)

Слънчевата радиация до голяма степен определя и други климатични фактори.

2) Температурата на околната среда е свързана с интензивността на слънчевата радиация, особено инфрачервената част на спектъра. Жизнената дейност на повечето организми протича нормално в температурния диапазон от +5 до 40 0 ​​​​C. Над +50 0 − +60 0 започва необратимо разрушаване на протеина, който е част от живите тъкани. При високи налягания горната температурна граница може да бъде много по-висока (до +150−200 0 C). Долната температурна граница често е по-малко критична. Някои живи организми са в състояние да издържат на много ниски температури (до −200 0 C) в състояние на суспендирана анимация. Много организми в Арктика и Антарктика постоянно живеят при минусови температури. Някои арктически риби имат нормална телесна температура от −1,7 0 C. Водата в тесните им капиляри обаче не замръзва.

Зависимостта на интензивността на жизнената дейност на повечето живи организми от температурата има следната форма:

Фиг. 12. Зависимост на жизнената дейност на организмите от температурата

Както може да се види от фигурата, с повишаване на температурата се ускоряват биологичните процеси (скоростта на възпроизвеждане и развитие, количеството консумирана храна). Например, развитието на гъсеници на зелева пеперуда при +10 0 C изисква 100 дни, а при +26 0 C - само 10 дни. Но по-нататъшното повишаване на температурата води до рязко намаляване на жизнените параметри и смърт на организма.

Във водата обхватът на температурните колебания е по-малък, отколкото на сушата. Следователно водните организми са по-малко адаптирани към температурните промени от сухоземните.

Температурата често определя зоналността в сухоземните и водните биогеоценози.

3) Влажността на околната среда е важен фактор за околната среда. Повечето живи организми се състоят от 70–80% вода, вещество, необходимо за съществуването на протоплазмата. Влажността на района се определя от влажността на атмосферния въздух, количеството на валежите и площта на водните запаси.

Влажността на въздуха зависи от температурата: колкото по-висока е, толкова повече вода обикновено се съдържа във въздуха. Най-богати на влага са долните слоеве на атмосферата. Валежите са резултат от кондензация на водни пари. В умерения климатичен пояс разпределението на валежите по сезони е повече или по-малко равномерно, в тропиците и субтропиците е неравномерно. Наличното снабдяване с повърхностни води зависи от подземните източници и валежите.

Взаимодействието на температурата и влажността създава два климата: морски и континентален.

4) Налягането е друг климатичен фактор, който е важен за всички живи организми. На Земята има зони с постоянно високо или ниско налягане. Падането на налягането е свързано с неравномерно нагряване на земната повърхност.

5) Вятърът е насоченото движение на въздушните маси в резултат на разликите в налягането. Вятърният поток е насочен от зона с високо налягане към зона с по-ниско налягане. Влияе на температурата, влажността и движението на примесите във въздуха.

6) Лунните ритми определят приливите и отливите, към които морските животни са адаптирани. Те използват приливите и отливите за много жизнени процеси: движение, размножаване и др.

ii) Едафогенните фактори определят различни характеристики на почвата. Почвата играе важна роля в сухоземните екосистеми – ролята на резервоар и запас от ресурси. Съставът и свойствата на почвите са силно повлияни от климата, растителността и микроорганизмите. Степните почви са по-плодородни от горските, тъй като тревите са краткотрайни и всяка година в почвата навлиза голямо количество органична материя, която бързо се разлага. Екосистемите без почва обикновено са много нестабилни. Различават се следните основни характеристики на почвите: механичен състав, влагоемкост, плътност и въздухопропускливост.

Механичният състав на почвата се определя от съдържанието в нея на различни по големина частици. Има четири вида почви в зависимост от техния механичен състав: пясък, песъчлива глинеста почва, глинеста почва, глина. Механичният състав въздейства пряко върху растенията, подземните организми, а чрез тях и върху други организми. Влагоемкостта (способността за задържане на влага), тяхната плътност и въздухопропускливост на почвите зависят от механичния състав.

III) Орографски фактори. Те включват височината на района над морското равнище, неговия релеф и местоположение спрямо кардиналните точки. Орографските фактори определят до голяма степен климата на дадена територия, както и други биотични и абиотични фактори.

IV) Химични фактори. Те включват химическия състав на атмосферата (газов състав на въздуха), литосферата и хидросферата. За живите организми съдържанието на макро- и микроелементи в околната среда е от голямо значение.

Макроелементите са елементи, необходими на тялото в относително големи количества. За повечето живи организми това са фосфор, азот, калий, калций, сяра, магнезий.

Микроелементите са елементи, необходими на организма в изключително малки количества, но са част от жизненоважни ензими. Микроелементите са необходими за нормалното функциониране на организма. Най-често срещаните микроелементи са метали, силиций, бор, хлор.

Няма ясна граница между макроелементите и микроелементите: това, което е микроелемент за едни организми, е макроелемент за други.

Класификация на факторите на околната среда.

ФАКТОРИ НА ОКОЛНАТА СРЕДА

4.1. Класификация на факторите на околната среда.

4.2. Абиотични фактори

4.3. Биотични фактори

4.3. Екологична пластичност. Концепцията за ограничаващ фактор

От екологична гледна точка околната среда са природни тела и явления, с които организмът е в пряка или косвена връзка.

Заобикалящата организма среда се характеризира с огромно разнообразие, състояща се от много динамични във времето и пространството елементи, явления, условия, които се разглеждат като фактори.

Екологичен фактор- това е всяко състояние на околната среда, което може да има пряко или косвено въздействие върху живите организми, поне по време на една от фазите на тяхното индивидуално развитие, или всяко състояние на околната среда, към което организмът се адаптира. От своя страна организмът реагира на фактора на околната среда със специфични приспособителни реакции.

Екологичните фактори на околната среда са разделени на три категории:

1) фактори на неживата природа (абиотични);

2) фактори на живата природа (биотични);

3) антропогенни.

От многото съществуващи класификации на факторите на околната среда е препоръчително да се използва следната за целите на този курс (фиг. 1).

Ориз. 4.1. Класификация на факторите на околната среда

Антропогенни фактори- това са всички форми на дейност на човешкото общество, които променят природата като местообитание на живите организми или пряко засягат техния живот. Отделянето на антропогенните фактори в отделна група се дължи на факта, че в момента съдбата на растителността на Земята и всички съществуващи видове организми е практически в ръцете на човешкото общество.

Всички фактори на околната среда като цяло могат да бъдат групирани в две големи категории: фактори на неживата или инертна природа, наречени иначе абиотиченили абиогенен, и фактори на живата природа - биотиченили биогенен. Но по своя произход и двете групи могат да си приличат естествено, така антропогенен, т.е. свързани с човешкото влияние. Понякога те разграничават антропенИ антропогененфактори. Първият включва само преки човешки въздействия върху природата (замърсяване, риболов, борба с вредителите), а вторият включва предимно косвени последици, свързани с промени в качеството на околната среда.

Наред с разглежданата съществуват и други класификации на факторите на околната среда. Факторите са идентифицирани зависимИ независимо от броя и плътността на организмите. Например, климатичните фактори не зависят от броя на животните и растенията, а масовите заболявания, причинени от патогенни микроорганизми (епидемии) при животни или растения, със сигурност са свързани с техния брой: епидемии възникват, когато има близък контакт между индивидите или когато са като цяло отслабени поради липса на храна, когато е възможно бързо предаване на патогена от един индивид на друг и устойчивостта към патогена също се губи.

Макроклиматът не зависи от броя на животните, но микроклиматът може да се промени значително в резултат на тяхната жизнена дейност. Ако например насекомите с големия си брой в гората унищожат по-голямата част от иглите или листата на дърветата, тогава режимът на вятъра, осветеността, температурата, качеството и количеството на храната ще се променят тук, което ще се отрази на състоянието на следващите поколения от същите или други животни, живеещи тук. Масовото размножаване на насекоми привлича насекоми-хищници и насекомоядни птици. Реколтите от плодове и семена влияят върху промените в популацията на мишевидни гризачи, катерици и техните хищници, както и много птици, които се хранят със семена.

Всички фактори могат да бъдат разделени на регулиращ (управляващ)И регулируем (контролиран), което също е лесно разбираемо във връзка с горните примери.

Оригиналната класификация на факторите на околната среда е предложена от A.S. Мончадски. Той изхожда от идеята, че всички адаптивни реакции на организмите към определени фактори са свързани със степента на постоянство на тяхното влияние или, с други думи, с тяхната периодичност. По-специално той подчерта:

1. първични периодични фактори(тези, които се характеризират с правилната периодичност, свързана с въртенето на Земята: промяна на сезоните, дневни и сезонни промени в осветеността и температурата); тези фактори са били първоначално присъщи на нашата планета и зараждащият се живот трябва незабавно да се адаптира към тях;

2. вторични периодични фактори(произлизат от първичните); те включват всички физични и много химични фактори, като влажност, температура, валежи, динамика на популациите на растенията и животните, съдържанието на разтворени газове във водата и др.;

3. непериодични фактори, които не се характеризират с правилна периодичност (цикличност); Това са например фактори, свързани с почвата, или различни видове природни явления.

Разбира се, само самото почвено тяло и подлежащите почви са „непериодични“, а динамиката на температурата, влажността и много други свойства на почвата също са свързани с първични периодични фактори.

Антропогенните фактори определено са непериодични. Сред такива непериодични фактори, на първо място, са замърсителите, съдържащи се в промишлени емисии и зауствания. В процеса на еволюция живите организми са в състояние да развият адаптации към естествени периодични и непериодични фактори (например хибернация, зимуване и др.), И към промените в съдържанието на примеси във вода или въздух, растения и животни, като правило не може да придобие и наследствено да фиксира съответната адаптация. Вярно е, че някои безгръбначни, например тревопасни акари от класа на паякообразните, които имат десетки поколения годишно в условия на затворена почва, са способни да образуват раси, устойчиви на отрова, като постоянно използват едни и същи пестициди срещу тях, като избират индивиди, които наследяват такива съпротива.

Трябва да се подчертае, че към понятието „фактор“ трябва да се подхожда диференцирано, като се има предвид, че факторите могат да бъдат както с пряко (непосредствено), така и с косвено действие. Разликите между тях са, че прекият фактор може да бъде количествено определен, а косвените не могат. Например климатът или релефът могат да се обозначат главно устно, но те определят режимите на факторите на пряко действие - влажност, светла денонощие, температура, физикохимични характеристики на почвата и др.

Абиотични факторие набор от свойства на неживата природа, които са важни за организмите.

Абиотичният компонент на земната среда представлява съвкупност от климатични и почвени фактори, които влияят както един на друг, така и на живите същества.

температура

Диапазонът на съществуващите във Вселената температури е 1000 градуса и в сравнение с него границите, в които може да съществува живот, са много тесни (около 300 0) от -200 0 C до +100 0 C (в горещи извори на дъното на Тихия океан на входа на В Калифорнийския залив са открити бактерии, за които оптималната температура е 250 0 C). Повечето видове и по-голямата част от активността са ограничени до още по-тесен диапазон от температури. Горната граница на температурата за бактериите в горещите извори е около 88 0 С, за синьо-зелените водорасли около 80 0 С, а за най-устойчивите риби и насекоми - около 50 0 С.

Диапазонът на температурните колебания във водата е по-малък, отколкото на сушата, а диапазонът на температурна поносимост при водните организми е по-тесен, отколкото при сухоземните животни. Следователно температурата е важен и много често ограничаващ фактор. Температурата много често създава зоналност и стратификация във водни и сухоземни местообитания. Лесно измерими.

Променливостта на температурата е изключително важна от гледна точка на околната среда. Жизнената дейност на организмите, които в природата обикновено са изложени на променливи температури, се потиска частично или напълно или се забавя при излагане на постоянна температура.

Известно е, че количеството топлина, падащо върху хоризонтална повърхност, е право пропорционално на синуса на ъгъла на слънцето над хоризонта. Следователно в същите райони се наблюдават дневни и сезонни температурни колебания, а цялата повърхност на земното кълбо е разделена на редица зони с конвенционални граници. Колкото по-висока е географската ширина на района, толкова по-голям е ъгълът на наклона на слънчевите лъчи към повърхността на земята и толкова по-студен е климатът.

Радиация, светлина.

По отношение на светлината организмите са изправени пред дилема: от една страна, прякото въздействие на светлината върху протоплазмата е фатално за организмите, от друга страна, светлината служи като основен източник на енергия, без който животът е невъзможен. Следователно много морфологични и поведенчески характеристики на организмите са свързани с решаването на този проблем. Еволюцията на биосферата като цяло беше насочена главно към укротяване на входящата слънчева радиация, използване на нейните полезни компоненти и отслабване на вредните или защита срещу тях. Осветлението играе жизненоважна роля за всички живи същества и организмите са физиологично адаптирани към цикъла на деня и нощта, към съотношението на тъмните и светлите периоди на деня. Почти всички животни имат циркадни ритми, свързани с цикъла на деня и нощта. По отношение на светлината растенията се делят на светлолюбиви и сенколюбиви.

Лъчението се състои от електромагнитни вълни с различна дължина. Светлината, съответстваща на две области от спектъра, лесно преминава през земната атмосфера. Това е видима светлина (48%) и съседните й области (UV - 7%, IR - 45%), както и радиовълни с дължина над 1 см. Видими, т.е. Спектралната област, възприемана от човешкото око, обхваща вълновия диапазон от 390 до 760 nm. Инфрачервените лъчи са от първостепенно значение за живота, а в процесите на фотосинтеза най-важна роля играят оранжево-червените и ултравиолетовите лъчи. Количеството енергия на слънчевата радиация, преминаваща през атмосферата към повърхността на Земята, е почти постоянно и се оценява на приблизително 21 * 10 23 kJ. Това количество се нарича слънчева константа. Но пристигането на слънчева енергия в различни точки на земната повърхност не е еднакво и зависи от продължителността на деня, ъгъла на падане на лъчите, прозрачността на атмосферния въздух и др. Следователно слънчевата константа често се изразява в броя джаули на 1 cm 2 повърхност за единица време. Средната му стойност е около 0,14 J/cm2 за 1s. Лъчистата енергия е свързана с осветеността на земната повърхност, която се определя от продължителността и интензивността на светлинния поток.

Слънчевата енергия не само се абсорбира от земната повърхност, но и частично се отразява от нея. Общият режим на температура и влажност зависи от това каква част от енергията на слънчевата радиация се абсорбира от повърхността.

Влажност на околния въздух

Свързва се с насищането му с водни пари. Най-богати на влага са долните слоеве на атмосферата (1,5 - 2,0 km), където е концентрирана около 50% от цялата влага. Количеството водни пари, съдържащи се във въздуха, зависи от температурата на въздуха. Колкото по-висока е температурата, толкова повече влага съдържа въздухът. Въпреки това, при определена температура на въздуха има определена граница на насищане с водни пари, която се нарича максимална. Обикновено насищането на въздуха с водна пара не достига максимума и разликата между максимума и това насищане се нарича дефицит на влага.Дефицитът на влажност е най-важният параметър на околната среда, т.к той характеризира едновременно две величини: температура и влажност. Колкото по-висок е дефицитът на влага, толкова е по-сухо и топло и обратно. Увеличаването на дефицита на влага през определени периоди от вегетационния период насърчава засиленото плододаване на растенията, а при редица животни, като насекоми, води до размножаване до огнища.

Валежи

Валежите са резултат от кондензация на водни пари. Поради конденза в приземния слой въздух се образуват роса и мъгла, а при ниски температури се наблюдава кристализация на влагата (скреж). Поради кондензацията и кристализацията на водните пари в по-високите слоеве на атмосферата се образуват облаци и валежи. Валежите са една от връзките във водния цикъл на Земята и в неговите валежи може да се проследи рязка неравномерност, поради което се разграничават влажни (мокри) и сухи (сухи) зони. Максималното количество валежи пада в зоната на тропическите гори (до 2000 mm годишно), докато в сухите зони е 0,18 mm. на година (в тропическата пустиня). Зони с валежи под 250 мм. на година се считат за сухи.

Газов състав на атмосферата

Съставът е относително постоянен и включва предимно азот и кислород, с примес на CO 2 и Ar (аргон). Горните слоеве на атмосферата съдържат озон. Има твърди и течни частици (вода, оксиди на различни вещества, прах и дим). Азотът е най-важният биогенен елемент, участващ в образуването на протеиновите структури на организмите; кислород - осигурява окислителни процеси, дишане; Озонът има екранираща роля по отношение на UV частта от слънчевия спектър. Примесите от малки частици влияят на прозрачността на атмосферата, предотвратявайки преминаването на слънчева светлина към повърхността на Земята.

Движение на въздушни маси (вятър).

Причината за вятъра е неравномерното нагряване на земната повърхност, свързано с промени в налягането. Вятърният поток е насочен към по-ниско налягане, т.е. където въздухът е по-топъл. В приземния слой на въздуха движението на въздушните маси влияе върху режима на температурата, влажността, изпарението от земната повърхност и транспирацията на растенията. Вятърът е важен фактор за преноса и разпространението на примеси в атмосферния въздух.

Атмосферно налягане.

Нормалното налягане е 1 kPa, което съответства на 750,1 mm. rt. Изкуство. В рамките на земното кълбо има постоянни зони на високо и ниско налягане, като в едни и същи точки се наблюдават сезонни и дневни минимуми и максимуми на налягането.

Лекция № 5

Екологични фактори на околната среда. Абиотични фактори

Понятието фактор на околната среда

Класификация

Абиотични фактори

1. Общи закономерности на разпределение на нивата и регионалните режими на факторите на околната среда

   Космически фактори

   Лъчиста енергия от Слънцето и нейното значение за организмите

   Абиотични фактори на земната среда (температура, валежи, влажност, движение на въздуха, налягане, химични фактори, пожари)

   Абиотични фактори на водната среда (температурна стратификация, прозрачност, соленост, разтворени газове, киселинност)

   Абиотични фактори на почвената покривка (състав на литосферата, понятия "почва" и "плодородие", състав и структура на почвите)

   Хранителните вещества като фактор на околната среда

1. Екологичен фактор- това е всеки елемент от околната среда, който може да има пряко или косвено въздействие върху живия организъм поне на един от етапите на неговото индивидуално развитие или всяко състояние на околната среда, на което организмът реагира с адаптивни реакции.

Като цяло факторът е движеща сила на процес или състояние, засягащи тялото. Околната среда се характеризира с огромно разнообразие от фактори на околната среда, включително такива, които все още не са известни. Всеки жив организъм през целия си живот е под въздействието на множество фактори на околната среда, които се различават по произход, качество, количество, време на въздействие, т.е. режим. Така околната среда всъщност е съвкупност от фактори на околната среда, които влияят на тялото.

Но ако средата, както вече казахме, няма количествени характеристики, тогава всеки отделен фактор (било то влажност, температура, налягане, хранителни протеини, брой хищници, химическо съединение във въздуха и т.н.) се характеризира чрез мярка и число, т.е. може да се измерва във времето и пространството (в динамика), да се сравнява с някакъв стандарт, да се подлага на моделиране, прогнозиране (прогноза) и в крайна сметка да се променя в дадена посока. Можете да контролирате само това, което има мярка и число.

За инженер в предприятието, икономист, санитарен лекар или следовател в прокуратурата изискването за „опазване на околната среда“ няма смисъл. И ако задачата или условието е изразено в количествена форма, под формата на всякакви количества или неравенства (например: C i< ПДК i или M i < ПДВ i то они вполне понятны и в практическом, и в юридическом отношении. Задача предприятия - не "охранять природу", а с помощью инженерных или организационных приемов выполнить названное условие, т. е. именно таким путем управлять качеством окружающей среды, чтобы она не представляла угрозы здоровью людей. Обеспечение выполнения этих условий - задача контролирующих служб, а при невыполнении их предприятие несет ответственность.

2. Класификация на факторите на околната среда

Всяка класификация на всяко множество е метод за неговото познание или анализ. Обектите и явленията могат да бъдат класифицирани по различни критерии, въз основа на поставените задачи. От многото съществуващи класификации на факторите на околната среда е препоръчително да се използва следната за целите на този курс (фиг. 1).

Всички фактори на околната среда могат най-общо да бъдат групирани в две големи категории: фактори на неживата или инертна природа, иначе наричани абиотични или абиогенни, и фактори на живата природа - биотичен, или биогенен. Но по своя произход и двете групи могат да си приличат естествено, така антропогенен, т.е. свързани с човешкото влияние. Понякога те разграничават антропенИ антропогененфактори. Първият включва само преки човешки въздействия върху природата (замърсяване, риболов, борба с вредителите), а вторият включва предимно косвени последици, свързани с промени в качеството на околната среда.

Ориз. 1. Класификация на факторите на околната среда

В своята дейност човекът не само променя режимите на естествените фактори на околната среда, но и създава нови, например чрез синтезиране на нови химични съединения - пестициди, торове, лекарства, синтетични материали и др. Сред факторите на неживата природа са физически(космически, климатични, орографски, почвени) и химически(компоненти на въздуха, водата, киселинността и други химични свойства на почвата, примеси от промишлен произход). Биотичните фактори включват зоогенен(влияние на животни), фитогенен(влияние на растенията), микрогенен(влияние на микроорганизми). В някои класификации биотичните фактори включват всички антропогенни фактори, включително физични и химични.

Наред с разглежданата съществуват и други класификации на факторите на околната среда. Факторите са идентифицирани зависим и независим от броя и плътността на организмите. Например, климатичните фактори не зависят от броя на животните и растенията, а масовите заболявания, причинени от патогенни микроорганизми (епидемии) при животни или растения, със сигурност са свързани с техния брой: епидемии възникват, когато има близък контакт между индивидите или когато са като цяло отслабени поради липса на храна, когато е възможно бързо предаване на патогена от един индивид на друг и устойчивостта към патогена също се губи.

Макроклиматът не зависи от броя на животните, но микроклиматът може да се промени значително в резултат на тяхната жизнена дейност. Ако например насекомите с големия си брой в гората унищожат по-голямата част от иглите или листата на дърветата, тогава режимът на вятъра, осветеността, температурата, качеството и количеството на храната ще се променят тук, което ще се отрази на състоянието на следващите поколения от същите или други животни, живеещи тук. Масовото размножаване на насекоми привлича насекоми-хищници и насекомоядни птици. Реколтите от плодове и семена влияят върху промените в популацията на мишевидни гризачи, катерици и техните хищници, както и много птици, които се хранят със семена.

Всички фактори могат да бъдат разделени на регулиране(мениджъри) и регулируема(контролиран), което също е лесно разбираемо във връзка с горните примери.

Оригиналната класификация на факторите на околната среда е предложена от A. S. Monchadsky. Той изхожда от идеята, че всички адаптивни реакции на организмите към определени фактори са свързани със степента на постоянство на тяхното влияние или, с други думи, с тяхната периодичност. По-специално той подчерта:

1. първични периодични фактори (тези, които се характеризират с правилната периодичност, свързана с въртенето на Земята: промяна на сезоните, дневни и сезонни промени в осветеността и температурата); тези фактори са били първоначално присъщи на нашата планета и зараждащият се живот трябва незабавно да се адаптира към тях;

2. вторични периодични фактори (произвеждат се от първичните); те включват всички физични и много химични фактори, като влажност, температура, валежи, динамика на популациите на растенията и животните, съдържанието на разтворени газове във водата и др.;

3. непериодични фактори, които не се характеризират с регулярна периодичност (цикличност); Това са например фактори, свързани с почвата, или различни видове природни явления.

Разбира се, само самото почвено тяло и подлежащите почви са „непериодични“, а динамиката на температурата, влажността и много други свойства на почвата също са свързани с първични периодични фактори.

Антропогенните фактори определено са непериодични. Сред такива непериодични фактори, на първо място, са замърсителите, съдържащи се в промишлени емисии и зауствания. В процеса на еволюция живите организми са в състояние да развият адаптации към естествени периодични и непериодични фактори (например хибернация, зимуване и др.), И към промените в съдържанието на примеси във вода или въздух, растения и животни, като правило не може да придобие и наследствено да фиксира съответната адаптация. Вярно е, че някои безгръбначни, например тревопасни акари от класа на паякообразните, които имат десетки поколения годишно в условия на затворена почва, са способни да образуват раси, устойчиви на отрова, като постоянно използват едни и същи пестициди срещу тях, като избират индивиди, които наследяват такива съпротива.

Трябва да се подчертае, че към понятието „фактор“ трябва да се подхожда диференцирано, като се има предвид, че факторите могат да бъдат както с пряко (непосредствено), така и с косвено действие. Разликите между тях са, че прекият фактор може да бъде количествено определен, а косвените не могат. Например климатът или релефът могат да се обозначат главно устно, но те определят режимите на факторите на пряко действие - влажност, светла денонощие, температура, физикохимични характеристики на почвата и др.

3. Абиотични фактори

3.1. Общи закономерности на разпределение на нивата и регионалните режими на факторите на околната среда

Географската обвивка на Земята (както общата биосфера) е разнородна в пространството, тя е обособена на територии, които се различават една от друга. Последователно се разделя на физикогеографски пояси, географски пояси, вътрешнозонални планински и равнинни райони и подрайони и подзони и др.

Физикогеографска зона- това е най-голямата таксономична единица на географската обвивка, състояща се от редица географски зони, които са сходни по топлинен баланс и режим на влага.

Има по-специално арктически и антарктически, субарктически и субантарктически, северни и южни умерени и субтропични, субекваториални и екваториални пояси.

Географската (известна още като природна, ландшафтна) зона е значителна част от физико-географска зона с особен характер на геоморфологичните процеси, със специални видове климат, растителност, почва, флора и фауна.

Например в рамките на северното полукълбо се разграничават следните зони: лед, тундра, лесотундра, тайга, смесени гори на Руската равнина, мусонни гори на Далечния изток, лесостепни, степни, пустинни умерени и субтропични зони, Средиземноморски и др. Зоните са предимно (макар и не винаги) издължени в широки граници и се характеризират със сходни природни условия, определена последователност в зависимост от географската ширина. По този начин географското зониране по ширина е естествена промяна във физико-географските процеси, компоненти и комплекси от екватора до полюсите. Ясно е, че говорим преди всичко за комбинацията от фактори, които формират климата.

Зонирането се определя главно от естеството на разпределението на слънчевата енергия по географски ширини, т.е. с намаляване на пристигането й от екватора към полюсите и неравномерна влага. Позицията за зоналността на географската обвивка (и следователно на биосферата) е формулирана от известния руски почвовед В. В. Докучаев.

Наред с широчинната има и вертикална (или височинна) зоналност, характерна за планинските райони, т.е. промяна в растителността, фауната, почвите, климатичните условия при издигане от морското равнище, свързана главно с промяна в топлинния баланс: температурната разлика на въздуха е 0,6-1,0 °C на всеки 100 m височина.

Разбира се, в природата не всичко е толкова недвусмислено редовно: вертикалното зониране може да бъде усложнено от експозицията на склона, а географското зониране може да има зони, удължени в субмеридионална посока, както например в условията на планински вериги.

Като цяло обаче режимите и динамиката на най-важните абиотични фактори зависят от топлинния баланс, т.е. климата, процесите на почвообразуване, видовете растителност, видовия състав и динамиката на популациите на животинския свят и др.

Географското зониране е присъщо не само на континентите, но и на Световния океан, в рамките на който различните зони се различават по количеството на входящата слънчева радиация, балансите на изпарението и валежите, температурата на водата, характеристиките на повърхностните и дълбоки течения и, следователно, света на живите организми.

3.2. Космически фактори

Биосферата, като местообитание на живи организми, не е изолирана от сложни процеси, протичащи в космоса, които са пряко свързани не само със Слънцето. Космически прах и метеоритна материя падат на Земята. Земята периодично се сблъсква с астероиди и се доближава до комети. Материали и вълни в резултат на експлозии на свръхнови преминават през Галактиката. Разбира се, нашата планета е най-тясно свързана с процесите, протичащи на Слънцето - с така наречената слънчева активност. Същността на това явление е трансформацията на енергията, натрупана в магнитните пояси на Слънцето, в енергията на движение на газови маси, бързи частици и късовълново електромагнитно излъчване.

Най-интензивни процеси се наблюдават в центрове на активност, наречени активни области, в които се наблюдава усилване на магнитното поле, появяват се области с повишена яркост, както и т. нар. слънчеви петна. В активните региони може да възникне експлозивно освобождаване на енергия, придружено от плазмени емисии, внезапна поява на слънчеви космически лъчи и увеличаване на късовълновото и радио излъчване. Известно е, че промените в нивото на активност на изригванията са циклични, с типичен цикъл от 22 години, въпреки че са известни колебания с периодичност от 4,3 до 1850 години. Слънчевата активност оказва влияние върху редица жизнени процеси на Земята – от появата на епидемии и скокове на раждаемостта до големи климатични промени. Това е доказано още през 1915 г. от руския учен А.Л.Чижевски, основател на нова наука - хелиобиология (от гръцки helios - Слънце), която изследва влиянието на промените в активността на Слънцето върху биосферата на Земята.

3.3. Лъчиста енергия от Слънцето и нейното значение за организмите

Енергията на слънчевата радиация се разпространява в пространството под формата на електромагнитни вълни. Около 99% от него се състои от лъчи с дължина на вълната 170-4000 nm, включително 48% във видимата част на спектъра с дължина на вълната 400-760 nm и 45% в инфрачервената (дължина на вълната от 750 nm до 10~3 m), около 7% за ултравиолетовото (дължина на вълната под 400 nm). В процесите на фотосинтеза най-важна роля играе фотосинтетично активното лъчение (380-710 nm).

Количеството енергия на слънчевата радиация, достигащо до Земята (до горната граница на атмосферата), е почти постоянно и се оценява на 1370 W/m2. Тази стойност се нарича слънчева константа. Пристигането на енергия от слънчева радиация към повърхността на самата Земя обаче варира значително в зависимост от редица условия: височината на Слънцето над хоризонта, географската ширина, състоянието на атмосферата и др. Формата на Земята (геоид) е близо до сферичния. Следователно най-голямо количество слънчева енергия се абсорбира в ниските ширини (екваториалния пояс), където температурата на въздуха в близост до земната повърхност обикновено е по-висока, отколкото в средните и високите ширини. Пристигането на енергия от слънчева радиация в различни региони на земното кълбо и нейното преразпределение определят климатичните условия на тези региони.

Преминавайки през атмосферата, слънчевата радиация се разпръсква върху газови молекули, суспендирани примеси (твърди и течни) и се абсорбира от водни пари, озон, въглероден диоксид и прахови частици. Разсеяната слънчева радиация частично достига земната повърхност. Видимата му част създава светлина през деня при липса на пряка слънчева светлина, например при силна облачност. Общият поток на топлина към повърхността на Земята зависи от сумата на пряката и дифузната радиация, която нараства от полюсите към екватора.

Енергията на слънчевата радиация не само се поглъща от повърхността на Земята, но и се отразява от нея под формата на поток от дълговълнова радиация. По-светлите повърхности отразяват светлината по-интензивно от по-тъмните. И така, чист сняг отразява 80-95%, замърсен сняг - 40-50, черноземна почва - 5-14, лек пясък - 35-45, горски покрив - 10-18%. Съотношението на потока слънчева радиация, отразена от повърхността, към тази, получена, се нарича албедо. Антропогенната дейност оказва значително влияние върху климатичните фактори, променяйки техните режими. Можете да научите за глобалните проблеми, причинени от човешката дейност в лекцията „Глобални проблеми на човечеството“ в този курс.

Светлината е основният източник на енергия, без който животът на Земята е невъзможен. Той участва във фотосинтезата, осигурявайки създаването на органични съединения от неорганични растения на Земята и това е най-важната му енергийна функция. Но във фотосинтезата участва само част от спектъра в диапазона от 380 до 760 nm, който се нарича областта на физиологично активното излъчване (PAR). В него за фотосинтеза най-голямо значение имат червено-оранжевите лъчи (600-700 nm) и виолетово-сините (400-500 nm), а най-малко жълто-зелените (500-600 nm). Последните се отразяват, което придава зеления цвят на хлорофилоносните растения. Въпреки това, светлината е не само енергиен ресурс, но и най-важният фактор на околната среда, който оказва много съществено влияние върху биотата като цяло и върху адаптационните процеси и явления в организмите.

Извън видимия спектър и PAR са инфрачервената (IR) и ултравиолетовата (UV) области. UV радиацията носи много енергия и има фотохимичен ефект - организмите са много чувствителни към нея. IR радиацията има значително по-малко енергия и лесно се абсорбира от водата, но някои земни организми я използват, за да повишат телесната температура над околната.

Интензитетът на светлината е важен за организмите. Растенията по отношение на осветеността се разделят на светлолюбиви (хелиофити), сенколюбиви (сциофити) и устойчиви на сянка.

Първите две групи имат различни диапазони на толерантност в екологичния светлинен спектър. Ярката слънчева светлина е оптимална за хелиофитите (ливадни треви, зърнени култури, плевели и др.), Слабата светлина е оптималната за сенколюбиви растения (растения от тайга смърчови гори, лесостепни дъбови гори, тропически гори). Първият не понася сенки, вторият не понася ярка слънчева светлина.

Сенкоустойчивите растения имат широк диапазон на светлоустойчивост и могат да растат както на ярка светлина, така и на сянка.

Светлината има голяма сигнална стойност и предизвиква регулаторни адаптации в организмите. Един от най-надеждните сигнали, които регулират дейността на организмите във времето, е продължителността на деня – фотопериодът.

Фотопериодизмът като явление е реакцията на организма към сезонните промени в продължителността на деня. Продължителността на деня на дадено място, в дадено време на годината е винаги една и съща, което позволява на растенията и животните да определят времето на годината на дадена географска ширина, т.е. времето на началото на цъфтежа, узряването, и т.н. С други думи, фотопериодът е вид "реле за време" или "задействащ механизъм", включващ последователност от физиологични процеси в живия организъм.

Фотопериодизмът не може да се идентифицира с обикновените външни циркадни ритми, причинени просто от смяната на деня и нощта. Въпреки това, ежедневната цикличност на живота при животните и хората се превръща във вродени свойства на вида, тоест става вътрешни (ендогенни) ритми. Но за разлика от първоначално вътрешните ритми, тяхната продължителност може да не съвпада с точния брой - 24 часа - с 15-20 минути и във връзка с това такива ритми се наричат ​​циркадни (в превод - близо до ден).

Тези ритми помагат на тялото да усети времето, способност, наречена „биологичен часовник“. Те помагат на птиците да се ориентират по слънцето по време на миграция и като цяло ориентират организмите в по-сложните ритми на природата.

Фотопериодизмът, макар и наследствено фиксиран, се проявява само в комбинация с други фактори, например температура: ако е студено в ден X, тогава растението цъфти по-късно, или в случай на узряване - ако студът идва по-рано от ден X, тогава, да речем, картофите дават ниска реколта и т.н. В субтропичните и тропическите зони, където продължителността на деня варира малко според сезона, фотопериодът не може да служи като важен екологичен фактор - той се заменя с редуване на сухи и дъждовни сезони , а във високите части основният сигнален фактор става температурата.

Точно както върху растенията, метеорологичните условия засягат пойкилотермните животни, а хомеотермните животни реагират на това с промени в поведението си: променя се времето на гнездене, миграция и др.

Човекът се е научил да използва гореописаните явления. Продължителността на дневните часове може да се променя изкуствено, като по този начин се променя времето на цъфтеж и плод на растенията (отглеждане на разсад през зимата и дори плодове в оранжерии), увеличаване на производството на яйца от пилета и др.

Развитието на живата природа по сезони се извършва в съответствие с биоклиматичния закон, който носи името на Хоякинс: времето на началото на различни сезонни явления (фенодат) зависи от географската ширина, дължина на района и надморската му височина. Това означава, че колкото по на север, изток и по-високо е теренът, толкова по-късно настъпва пролетта и толкова по-рано настъпва есента. За Европа, на всеки градус географска ширина, времето на сезонните събития настъпва след три дни, в Северна Америка - средно след четири дни за всеки градус географска ширина, на пет градуса географска дължина и на 120 m над морското равнище.

Познаването на феноданните е от голямо значение за планирането на различни селскостопански работи и други стопански дейности.

3.4. Абиотични фактори на земната среда

Абиотичният компонент на земната среда (земята) включва съвкупност от климатични и почвени условия, т.е. множество елементи, които са динамични във времето и пространството, свързани помежду си и оказващи влияние върху живите организми.

Особеностите на въздействието върху биосферата от космически фактори и прояви на слънчева активност са, че повърхността на нашата планета (където е концентриран „филмът на живота“) е сякаш отделена от Космоса с дебел слой материя в газообразно състояние, т.е. атмосферата. Абиотичният компонент на земната среда включва съвкупност от климатични, хидроложки, почвени и земни условия, т.е. много елементи, които са динамични във времето и пространството, взаимосвързани и оказващи влияние върху живите организми. Атмосферата, като среда, възприемаща космически и слънчеви фактори, има най-важната климатообразуваща функция.

Ефектът на температурата върху организмите

Температурата е най-важният ограничаващ фактор. Границите на толерантност за всеки вид са максималните и минималните смъртоносни температури, над които видът е фатално засегнат от топлина или студ (фиг. 2.). С изключение на някои уникални изключения, всички живи същества са способни да живеят при температури между 0 и 50 °C, което се дължи на свойствата на протоплазмата на клетките.

На фиг. 2. Показани са температурните граници на живот на дадена видова група или популация. В „оптималния интервал“ организмите се чувстват комфортно, активно се размножават и популацията нараства. Към крайните граници на температурната граница на живота - "намалена жизнена активност" - организмите се чувстват депресирани. При по-нататъшно охлаждане в рамките на „долната граница на съпротивление“ или увеличаване на топлината в рамките на „горната граница на съпротивление“ организмите навлизат в „зоната на смъртта“ и умират.

Този пример илюстрира общия закон на биологичната устойчивост (според Lamott), приложим към всеки от важните ограничаващи фактори. Стойността на "оптималния интервал" характеризира "големината" на устойчивостта на организмите, т.е. стойността на неговата толерантност към този фактор или "екологичната валентност".

Процесите на адаптация при животните по отношение на температурата доведоха до появата на пойкилотермни и хомеотермни животни. По-голямата част от животните са пойкилотермни, т.е. температурата на собственото им тяло се променя с промените в температурата на околната среда: земноводни, влечуги, насекоми и др. Значително по-малка част от животните са хомеотермни, т.е. имат постоянно тяло температура, независимо от температурата на външната среда : бозайници (включително хора) с телесна температура 36-37 0 C и птици с телесна температура 40 ° C.

Ориз. 2. Общ закон на биологичната резистентност (според М. Ламот)

Само хомеотермичните животни могат да водят активен живот при температури под нулата. Въпреки че пойкилотермите могат да издържат на температури доста под нулата, те губят подвижност. Температура от около 40 °C, т.е. дори под температурата на коагулация на протеина, е границата за повечето животни.

Температурата играе не по-малко важна роля в живота на растенията. При повишаване на температурата с 10 °C интензивността на фотосинтезата се удвоява, но само до 30-35 °C, след това интензивността й спада, а при 40-45 °C фотосинтезата спира напълно. При 50 °C повечето сухоземни растения умират, което се свързва с усилване на дишането на растенията при повишаване на температурата и след това с неговото спиране при 50 0C.

Температурата също влияе върху хода на храненето на корените на растенията: този процес е възможен само ако температурата на почвата в смукателните зони е с няколко градуса по-ниска от температурата на надземната част на растението. Нарушаването на този баланс води до инхибиране на живота на растенията и дори смърт. Известни са морфологичните адаптации на растенията към ниски температури, така наречените жизнени форми на растенията, например епифити, фанерофити и др.

Морфологични адаптации към температурните условия на живот и преди всичко се наблюдават и при животните. Жизнените ферми от животни от един и същи вид, например, могат да се формират под въздействието на ниски температури, от -20 до -40 0 C, при които те са принудени да натрупват хранителни вещества и да увеличават телесното тегло: от всички тигри, най-големият е амурският тигър, живеещ в най-северните и сурови условия. Този модел се нарича правило на Бергман: при топлокръвните животни размерът на тялото на индивидите е средно по-голям в популациите, живеещи в по-студените части от ареала на разпространение на вида.

Но в живота на животните много по-важни са физиологичните адаптации, най-простата от които е аклиматизацията - физиологична адаптация за издържане на топлина или студ. Например борбата срещу прегряването чрез увеличаване на изпарението, борбата срещу охлаждането при пойкилотермичните животни чрез частично обезводняване на тялото им или натрупването на специални вещества, които понижават точката на замръзване, при хомеотермичните животни - чрез промяна на метаболизма.

Има и по-радикални форми на защита от студа - миграция към по-топлите райони (миграция на птици; високопланинската дива коза се премества на по-ниски височини за зимата и др.), зимуване - зимен сън за зимния период (мармот, катерица, кафява мечка). , летящи мишки: те са в състояние да намалят телесната си температура почти до нула, забавяйки метаболизма си и по този начин загубата на хранителни вещества).

Въведение

Всеки ден, бързайки по работа, вървите по улицата, треперейки от студ или изпотявайки се от жегата. И след работен ден отивате в магазина и купувате храна. Излизайки от магазина, спирате набързо преминаващ микробус и безпомощно сядате на най-близката свободна седалка. За мнозина това е познат начин на живот, нали? Замисляли ли сте се как функционира животът от екологична гледна точка? Съществуването на хора, растения и животни е възможно само чрез тяхното взаимодействие. Не може без влиянието на неживата природа. Всеки от тези видове въздействие има свое собствено обозначение. И така, има само три вида въздействие върху околната среда. Това са антропогенни, биотични и абиотични фактори. Нека разгледаме всеки от тях и неговото въздействие върху природата.

1. Антропогенни фактори - влияние върху характера на всички форми на човешката дейност

Когато се спомене този термин, нито една положителна мисъл не идва на ум. Дори когато хората правят нещо добро за животните и растенията, това се случва поради последствията от предишно правене на нещо лошо (например бракониерство).

Антропогенни фактори (примери):

• Сушене на блата.
• Торене на полета с пестициди.
• Бракониерство.
• Промишлени отпадъци (снимка).

Заключение

Както можете да видите, основно хората причиняват вреда само на околната среда. И поради увеличаването на икономическото и промишленото производство дори екологичните мерки, установени от редки доброволци (създаване на природни резервати, екологични митинги), вече не помагат.

2. Биотични фактори – влиянието на живата природа върху различните организми

Просто казано, това е взаимодействието на растенията и животните помежду си. Тя може да бъде както положителна, така и отрицателна. Има няколко вида такова взаимодействие:

1. Конкуренция - такива взаимоотношения между индивиди от един и същ или различен вид, при които използването на определен ресурс от един от тях намалява достъпността му за другите. По принцип в конкуренцията животните или растенията се борят помежду си за своето парче хляб

2. Мутуализмът е връзка, при която всеки вид получава определена полза. Просто казано, когато растенията и/или животните се допълват хармонично.

3. Коменсализмът е форма на симбиоза между организми от различни видове, при която един от тях използва дома или организма на гостоприемника като място за настаняване и може да се храни с остатъци от храна или продукти от своята жизнена дейност. В същото време не носи нито вреда, нито полза на собственика. Като цяло, малко, незабележимо допълнение.

Биотични фактори (примери):

Съжителство на риби и коралови полипи, камшичести протозои и насекоми, дървета и птици (напр. кълвачи), скорци майна и носорози.

Заключение

Въпреки факта, че биотичните фактори могат да бъдат вредни за животните, растенията и хората, те също имат големи ползи.

3. Абиотични фактори - въздействието на неживата природа върху различни организми

Да, и неживата природа също играе важна роля в жизнените процеси на животните, растенията и хората. Може би най-важният абиотичен фактор е времето.

Абиотични фактори: примери

Абиотичните фактори са температурата, влажността, светлината, солеността на водата и почвата, както и въздухът и неговия газов състав.

Заключение

Абиотичните фактори могат да бъдат вредни за животните, растенията и хората, но все пак като цяло са им полезни

Долен ред

Единственият фактор, който не облагодетелства никого, е антропогенният. Да, това също не носи нищо добро на човек, въпреки че той е сигурен, че променя природата за свое добро и не мисли какво ще се превърне това „добро“ за него и неговите потомци след десет години. Хората вече са унищожили напълно много видове животни и растения, които са имали своето място в световната екосистема. Биосферата на Земята е като филм, в който няма второстепенни роли, всички са главни. Сега си представете, че някои от тях са премахнати. Какво ще се случи във филма? Така е в природата: изчезне ли и най-малката песъчинка, голямата сграда на Живота ще рухне.

Въздействието на факторите на околната среда върху живите организми поотделно и общностите като цяло е многостранно. При оценката на влиянието на конкретен фактор на околната среда е важно да се характеризира интензивността на неговото действие върху живата материя: при благоприятни условия те говорят за оптимален фактор, а при излишък или дефицит - за ограничаващ фактор.

температура.Повечето видове са адаптирани към доста тесен температурен диапазон. Някои организми, особено в стадия на покой, могат да съществуват при много ниски температури. Например микробните спори могат да издържат на охлаждане до -200 °C. Някои видове бактерии и водорасли могат да живеят и да се размножават в горещи извори при температури от +80 до -88 ° C. Диапазонът на температурните колебания във водата е много по-малък, отколкото на сушата, и съответно границите на устойчивост на температурни колебания във водните организми са по-тесни, отколкото в сухоземните. Но както за водните, така и за сухоземните обитатели оптималната температура е в диапазона от +15 до +30 °C.

Има организми с нестабилна телесна температура - пойкилотермични (от гръцки. пойкилос- разнообразни, променливи и термо-топлина) и организми с постоянна телесна температура - хомеотермични (от гръцки. homoios- подобни и термо-топло). Телесната температура на пойкилотермните организми зависи от температурата на околната среда. Увеличаването му ги кара да интензифицират жизнените си процеси и в определени граници да ускоряват развитието си.

В природата температурата не е постоянна. Организмите, които обикновено са изложени на сезонни температурни колебания, като тези в умерените зони, са по-малко способни да понасят постоянни температури. Резките температурни колебания - силни студове или топлина - също са неблагоприятни за организмите. Има много устройства за борба с охлаждането или прегряването. С настъпването на зимата растенията и пойкилотермните животни навлизат в състояние на зимен покой. Скоростта на метаболизма рязко намалява и в тъканите се съхраняват много мазнини и въглехидрати. Количеството вода в клетките намалява, натрупват се захари и глицерол, които предотвратяват замръзването. През горещия сезон се активират физиологични механизми, които предпазват от прегряване. При растенията се увеличава изпарението на водата през устицата, което води до намаляване на температурата на листата. При животните при тези условия се увеличава и изпарението на вода през дихателната система и кожата. В допълнение, пойкилотермните животни избягват прегряване чрез адаптивно поведение: те избират местообитания с най-благоприятния микроклимат, крият се в нори или под камъни през горещите часове на деня, активни са в определени часове на деня и т.н.

По този начин температурата на околната среда е важен и често ограничаващ фактор в проявленията на живота.

Хомеотермичните животни - птици и бозайници - са много по-малко зависими от температурните условия на околната среда. Ароморфните промени в структурата позволиха на тези два класа да останат активни при много резки температурни промени и да колонизират почти всички местообитания.

Потискащият ефект на ниските температури върху организмите се засилва от силните ветрове.

Светлина.Светлината под формата на слънчева радиация захранва всички жизнени процеси на Земята (фиг. 25.4). За организмите са важни дължината на вълната на възприеманото лъчение, неговият интензитет и продължителността на облъчване (дължина на деня или фотопериод). Ултравиолетовите лъчи с дължина на вълната над 0,3 микрона представляват приблизително 40% от лъчистата енергия, достигаща земната повърхност. В малки дози те са необходими на животните и хората. Под тяхно влияние в организма се образува витамин D. Насекомите визуално различават ултравиолетовите лъчи и използват това, за да се ориентират в района в облачно време. Видимата светлина с дължина на вълната 0,4-0,75 микрона има най-голям ефект върху тялото. Енергията на видимата светлина представлява около 45% от общата лъчиста енергия, която удря Земята. Видимата светлина е най-малко отслабена, когато преминава през гъсти облаци и вода. Следователно фотосинтезата може да се случи при облачно време и под слой вода с определена дебелина. Но все пак само 0,1 до 1% от входящата слънчева енергия се изразходва за синтез на биомаса.

Ориз. 25.4.

В зависимост от условията на живот, растенията се адаптират към сянката - сенкоустойчиви растения или, напротив, към яркото слънце - светлолюбиви растения. Последната група включва зърнени храни.

Изключително важна роля в регулирането на дейността на живите организми и тяхното развитие играе продължителността на излагане на светлина - фотопериодът. В зоните с умерен климат, над и под екватора, цикълът на развитие на растенията и животните е ограничен до сезоните на годината и подготовката за променящите се температурни условия се извършва въз основа на сигнал за продължителността на деня, който за разлика от други сезонни фактори , винаги е една и съща в определено време от годината на дадено място. Фотопериодът е като задействащ механизъм, който последователно включва физиологични процеси, водещи до растеж и цъфтеж на растенията през пролетта, плододаване през лятото и падане на листата през есента, както и линеене и натрупване на мазнини, миграция и размножаване при птиците и бозайници и началото на стадия на покой при насекомите.

В допълнение към сезонните промени, смяната на деня и нощта определя дневния ритъм на дейност както на целия организъм, така и на физиологичните процеси. Способността на организмите да усещат времето, наличието на „биологичен часовник“ е важна адаптация, която осигурява оцеляването на индивида в дадени условия на околната среда.

Инфрачервеното лъчение представлява 45% от общото количество лъчиста енергия, падаща на Земята. Инфрачервените лъчи повишават температурата на растителните и животинските тъкани и се абсорбират добре от неодушевени обекти, включително вода.

За производителността на растенията, т.е. образуване на органична материя, най-важният показател е общата пряка слънчева радиация, получена за дълги периоди от време (месеци, година).

Влажност.Водата е необходим компонент на клетката, така че нейното количество в определени местообитания служи като ограничаващ фактор за растенията и животните и определя характера на флората и фауната в дадена област. Излишната вода в почвата води до развитие на блатна растителност. В зависимост от влажността на почвата (и годишните валежи) видовият състав на растителните съобщества се променя. При годишни валежи от 250 mm или по-малко се развива пустинен пейзаж. Неравномерното разпределение на валежите през сезоните също представлява важен ограничаващ фактор за организмите. В този случай растенията и животните трябва да издържат на продължителна суша. През кратък период на висока влажност на почвата се натрупва първична продукция за общността като цяло. Той определя размера на годишния запас от храна за животни и сапрофаги (от гръцки. сапрос- гнило и фагос -ядене) - организми, които разлагат органични останки.

В природата по правило има ежедневни колебания във влажността на въздуха, които заедно със светлината и температурата регулират дейността на организмите. Влажността като фактор на околната среда е важна, защото променя ефекта на температурата. Температурата има по-изразен ефект върху тялото, ако влажността е много висока или ниска. По същия начин ролята на влажността се увеличава, ако температурите са близки до границите на поносимост на вида. Растителните и животинските видове, живеещи в райони с недостатъчна влага, чрез процеса на естествен подбор са се адаптирали ефективно към неблагоприятните сухи условия. Такива растения имат силно развита коренова система, повишено осмотично налягане на клетъчния сок, което насърчава задържането на вода в тъканите, удебелена листна кутикула и силно намалено листно острие или превърнато в бодли. При някои растения (саксаул) листата се губят и фотосинтезата се извършва от зелени стъбла. При липса на вода растежът на пустинните растения спира, докато влаголюбивите растения изсъхват и умират при такива условия. Кактусите могат да съхраняват големи количества вода в тъканите си и да я използват пестеливо. Подобна адаптация е открита в африканските пустинни млечни водорасли, което служи като пример за паралелна еволюция на несвързани групи при подобни условия на околната среда.

Пустинните животни също имат набор от физиологични адаптации, за да се справят с недостига на вода. Малките животни - гризачи, влечуги, членестоноги - извличат вода от храната. Мазнините, които се натрупват в големи количества при някои животни (гърбицата на камила), също служат като източник на вода. През горещия сезон много животни (гризачи, костенурки) спят зимен сън, който продължава няколко месеца.

Йонизиращо лъчение.Лъчение с много висока енергия, което може да доведе до образуването на двойки положителни и отрицателни йони, се нарича йонизиращо. Неговият източник са радиоактивни вещества, съдържащи се в скалите; Освен това идва от космоса.

Интензивността на йонизиращото лъчение в околната среда се е увеличила значително в резултат на използването на атомната енергия от човека. Тестването на атомни оръжия, атомните електроцентрали, тяхното производство на гориво и изхвърлянето на отпадъци, медицинските изследвания и други мирни употреби на атомната енергия създават локални „горещи точки“ и генерират отпадъци, често изпускани в околната среда по време на транспортиране или съхранение.

От трите вида йонизиращи лъчения, които имат важно значение за околната среда, два са корпускулярни лъчения (алфа и бета частици), а третият е електромагнитни (гама лъчение и свързани с тях рентгенови лъчи).

Корпускулярното излъчване се състои от поток от атомни или субатомни частици, които предават енергията си на всичко, което срещат. Алфа лъчението са хелиеви ядра; те са огромни по размер в сравнение с други частици. Дължината на тяхното бягане във въздуха е само няколко сантиметра. Бета радиацията е бързи електрони. Техните размери са много по-малки, дължината на пътуване във въздуха е няколко метра, а в тъканите на животински или растителен организъм - няколко сантиметра. Що се отнася до йонизиращото електромагнитно лъчение, то е подобно на светлината, само дължината на вълната му е много по-къса. Той пътува на дълги разстояния във въздуха и лесно прониква в материята, освобождавайки енергията си по дълга следа. Гама-лъчението например лесно прониква в живата тъкан; тази радиация може да премине през тялото, без да има никакъв ефект, или може да причини йонизация по голяма част от пътя си. Биолозите често се отнасят към радиационни вещества, които излъчват алфа и бета радиация, като „присъщи излъчватели“, тъй като те имат най-голям ефект, когато се абсорбират, поглъщат или по друг начин се хванат в тялото. Радиоактивните вещества, които излъчват предимно гама-лъчение, се класифицират като „външни излъчватели“, тъй като това проникващо лъчение може да има ефект, когато източникът му е извън тялото.

Космическата и йонизираща радиация, излъчвана от естествени радиоактивни вещества, съдържащи се във водата и почвата, образуват така нареченото фоново лъчение, към което са адаптирани съществуващите животни и растения. В различните части на биосферата естественият фон варира 3-4 пъти. Най-малката му интензивност се наблюдава близо до повърхността на морето, а най-високата на голяма надморска височина в планините, образувани от гранитни скали. Интензитетът на космическата радиация нараства с надморската височина и гранитните скали съдържат повече естествено срещащи се радионуклиди, отколкото седиментните скали.

Като цяло йонизиращите лъчения имат най-разрушителен ефект върху по-високо развитите и сложни организми, като човекът е особено чувствителен.

Големите дози, получени от тялото за кратък период от време (минути или часове), се наричат ​​остри дози, за разлика от хроничните дози, които тялото може да понесе през целия си жизнен цикъл. Ефектите от ниските хронични дози са по-трудни за измерване, тъй като те могат да причинят дългосрочни генетични и соматични ефекти. Всяко повишаване на нивото на радиация в околната среда над фона или дори висок естествен фон може да увеличи честотата на вредните мутации.

При висшите растения чувствителността към йонизиращо лъчение е правопропорционална на размера на клетъчното ядро. При висшите животни не е открита такава проста или пряка връзка между чувствителността и клетъчната структура; За тях по-важна е чувствителността на отделните системи от органи. По този начин бозайниците са много чувствителни дори към ниски дози поради факта, че бързо делящата се хематопоетична тъкан, костният мозък, лесно се уврежда от облъчване. Храносмилателният тракт също е чувствителен и увреждане на неделящите се нервни клетки се наблюдава само при високи нива на радиация.

Веднъж попаднали в околната среда, радионуклидите се разпръскват и разреждат, но те могат да се натрупват в живите организми по различни начини, докато се движат по хранителната верига. Радиоактивните вещества могат също да се натрупват във вода, почва, седимент или въздух, ако скоростта на освобождаване надвишава скоростта на естествения радиоактивен разпад.

Замърсители.Условията на живот на хората и стабилността на естествените биогеоценози бързо се влошават през последните десетилетия поради замърсяването на околната среда с вещества, произтичащи от човешки производствени дейности. Тези вещества могат да бъдат разделени на две групи: естествени съединения, които са отпадъчни продукти от технологичните процеси, и изкуствени съединения, които не се срещат в природата.

Първата група включва серен диоксид (топене на мед), въглероден диоксид (топлоелектрически централи), азотни оксиди, въглерод, въглеводороди, съединения на мед, цинк и живак и др., минерални торове (главно нитрати и фосфати).

Втората група включва изкуствени вещества, които имат специални свойства, които задоволяват човешките нужди: пестициди (от лат. пестис -инфекция, унищожаване и cido -убиват), използвани за контрол на вредители по селскостопански култури, антибиотици, използвани в медицината и ветеринарната медицина за лечение на инфекциозни заболявания. Пестицидите включват инсектициди (от лат. насекоми- насекоми и cido- убивам) - означава борба с вредни насекоми и хербициди (от лат. билка-трева, растение и cido- убивам) - означава за борба с плевелите.

Всички те имат определена токсичност (отровни) за хората. В същото време те служат като антропогенни абиотични фактори на околната среда, които оказват значително влияние върху видовия състав на биогеоценозите. Това влияние се изразява в промени в свойствата на почвата (подкисляване, преминаване на токсични елементи в разтворимо състояние, нарушаване на структурата, изчерпване на нейния видов състав); промени в свойствата на водата (повишена минерализация, повишено съдържание на нитрати и фосфати, подкисляване, насищане с повърхностно активни вещества); промяна на съотношението на елементите в почвата и водата, което води до влошаване на условията за развитие на растенията и животните.

Такива промени служат като фактори за селекция, в резултат на които се формират нови растителни и животински съобщества с обеднен видов състав.

Промените във факторите на околната среда по отношение на тяхното въздействие върху организмите могат да бъдат: 1) редовно периодични, например поради времето на деня, сезона на годината или ритъма на приливите и отливите в океана; 2) нередовни, например промени в метеорологичните условия през различни години, бедствия (бури, дъждове, свлачища и др.); 3) насочени: при охлаждане или затопляне на климата, обрастване на водни тела и др. Популациите от организми, живеещи в определена среда, се адаптират към тази променливост чрез естествен подбор. Те развиват определени морфологични и физиологични характеристики, които им позволяват да съществуват в тези и никакви други условия на околната среда. За всеки фактор, който влияе на организма, има благоприятна сила на въздействие, наречена зона на оптимум на фактора на средата или просто негов оптимум. За организмите от този вид отклонението от оптималната интензивност на фактора (намаляване или увеличаване) инхибира жизнената активност. Границите, отвъд които настъпва смъртта на организма, се наричат ​​горна и долна граница на издръжливост (фиг. 25.5).

Ориз. 25.5. Интензивност на факторите на околната среда

Точки за закрепване

• Повечето видове организми са адаптирани към живот в тесен диапазон от температури; Оптималните температурни стойности варират от +15 до +30 °C.
• Светлината под формата на слънчева радиация захранва всички жизнени процеси на Земята.
• Космическото и йонизиращо лъчение, излъчвано от естествени радиоактивни вещества, образуват „фоново“ лъчение, към което съществуващите растения и животни са адаптирани.
• Замърсителите, оказващи токсично действие върху живите организми, обедняват видовия състав на биоценозите.

Въпроси и задачи за преглед

• 1. Какво представляват абиотичните фактори на околната среда?
• 2. Какви адаптации имат растенията и животните към промените в температурата на околната среда?
• 3. Посочете коя част от спектъра на видимата радиация на Слънцето се абсорбира най-активно от хлорофила на зелените растения?
• 4. Разкажете ни за адаптациите на живите организми към липсата на вода.
• 5. Опишете ефекта на различни видове йонизиращи лъчения върху животински и растителни организми.
• 6. Какво е влиянието на замърсителите върху състоянието на биогеоценозите?