Παραδείγματα αβιοτικών περιβαλλοντικών παραγόντων. Περιβαλλοντικοί παράγοντες και η ταξινόμηση τους
Διακρίνονται οι ακόλουθες ομάδες αβιοτικών παραγόντων (παράγοντες άψυχης φύσης): κλιματικοί, εδαφογενείς (εδαφολογικοί), ορογραφικοί και χημικοί.
I) Κλιματικοί παράγοντες: αυτοί περιλαμβάνουν την ηλιακή ακτινοβολία, τη θερμοκρασία, την πίεση, τον άνεμο και ορισμένες άλλες περιβαλλοντικές επιρροές.
1) Η ηλιακή ακτινοβολία είναι ένας ισχυρός περιβαλλοντικός παράγοντας. Διαδίδεται στο διάστημα με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, από τα οποία το 48% είναι στο ορατό τμήμα του φάσματος, το 45% είναι υπέρυθρη ακτινοβολία (με μεγάλο μήκος κύματος) και περίπου το 7% είναι η υπεριώδης ακτινοβολία βραχέων κυμάτων. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι η κύρια πηγή ενέργειας, χωρίς την οποία η ζωή στη Γη είναι αδύνατη. Αλλά, από την άλλη πλευρά, η άμεση έκθεση στο ηλιακό φως (ειδικά το υπεριώδες συστατικό του) είναι επιζήμια για ένα ζωντανό κύτταρο. Η εξέλιξη της βιόσφαιρας είχε ως στόχο τη μείωση της έντασης του υπεριώδους τμήματος του φάσματος και την προστασία του από την υπερβολική ηλιακή ακτινοβολία. Αυτό διευκολύνθηκε από το σχηματισμό του όζοντος (το στρώμα του όζοντος) από το οξυγόνο που απελευθερώθηκε από τους πρώτους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς.
Η συνολική ποσότητα ηλιακής ενέργειας που φτάνει στη Γη είναι περίπου σταθερή. Αλλά διαφορετικά σημεία στην επιφάνεια της γης λαμβάνουν διαφορετικές ποσότητες ενέργειας (λόγω διαφορών στο χρόνο φωτισμού, διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης, βαθμό ανάκλασης, διαφάνεια της ατμόσφαιρας κ.λπ.)
Έχει αποκαλυφθεί μια στενή σχέση μεταξύ της ηλιακής δραστηριότητας και του ρυθμού των βιολογικών διεργασιών. Όσο περισσότερη ηλιακή δραστηριότητα (περισσότερες κηλίδες στον Ήλιο), τόσο περισσότερες διαταραχές στην ατμόσφαιρα, μαγνητικές καταιγίδες που επηρεάζουν τους ζωντανούς οργανισμούς. Σημαντικό ρόλο παίζει και η αλλαγή της ηλιακής δραστηριότητας κατά τη διάρκεια της ημέρας, η οποία καθορίζει τους καθημερινούς ρυθμούς του σώματος. Στους ανθρώπους, περισσότερα από 100 φυσιολογικά χαρακτηριστικά υπόκεινται στον ημερήσιο κύκλο (απελευθέρωση ορμονών, ρυθμός αναπνοής, εργασία διαφόρων αδένων κ.λπ.)
Η ηλιακή ακτινοβολία καθορίζει σε μεγάλο βαθμό άλλους κλιματικούς παράγοντες.
2) Η θερμοκρασία περιβάλλοντος σχετίζεται με την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας, ειδικά το υπέρυθρο τμήμα του φάσματος. Η ζωτική δραστηριότητα των περισσότερων οργανισμών προχωρά κανονικά στο εύρος θερμοκρασίας από +5 έως 40 0 ° C. Πάνω από +50 0 - +60 0 αρχίζει η μη αναστρέψιμη καταστροφή της πρωτεΐνης που αποτελεί μέρος των ζωντανών ιστών. Σε υψηλές πιέσεις, το ανώτερο όριο θερμοκρασίας μπορεί να είναι πολύ υψηλότερο (έως +150−200 0 C). Το χαμηλότερο όριο θερμοκρασίας είναι συχνά λιγότερο κρίσιμο. Μερικοί ζωντανοί οργανισμοί είναι σε θέση να αντέχουν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (έως -200 0 C) σε κατάσταση αναστολής κίνησης. Πολλοί οργανισμοί στην Αρκτική και την Ανταρκτική ζουν συνεχώς σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν. Μερικά ψάρια της Αρκτικής έχουν κανονική θερμοκρασία σώματος -1,7 0 C. Ταυτόχρονα, το νερό στα στενά τριχοειδή τους αγγεία δεν παγώνει.
Η εξάρτηση της έντασης της ζωτικής δραστηριότητας των περισσότερων ζωντανών οργανισμών από τη θερμοκρασία έχει την ακόλουθη μορφή:
Εικ.12. Η εξάρτηση της ζωτικής δραστηριότητας των οργανισμών από τη θερμοκρασία
Όπως φαίνεται από το σχήμα, με την αύξηση της θερμοκρασίας, οι βιολογικές διεργασίες επιταχύνονται (ο ρυθμός αναπαραγωγής και ανάπτυξης, η ποσότητα της τροφής που καταναλώνεται). Για παράδειγμα, η ανάπτυξη κάμπιων πεταλούδας λάχανου στους +10 0 C απαιτεί 100 ημέρες και στους +26 0 C - μόνο 10 ημέρες. Αλλά μια περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε απότομη μείωση των παραμέτρων της ζωτικής δραστηριότητας και του θανάτου του οργανισμού.
Στο νερό, το εύρος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας είναι μικρότερο από ό,τι στην ξηρά. Ως εκ τούτου, οι υδρόβιοι οργανισμοί είναι λιγότερο προσαρμοσμένοι στις αλλαγές θερμοκρασίας από τους χερσαίους.
Η θερμοκρασία συχνά καθορίζει τις ζώνες σε χερσαίες και υδάτινες βιογεωκενώσεις.
3) Η υγρασία του περιβάλλοντος είναι ένας σημαντικός περιβαλλοντικός παράγοντας. Οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί είναι 70-80% νερό - μια ουσία απαραίτητη για την ύπαρξη πρωτοπλάσματος. Η υγρασία της περιοχής καθορίζεται από την υγρασία του ατμοσφαιρικού αέρα, την ποσότητα της βροχόπτωσης και την περιοχή των αποθεμάτων νερού.
Η υγρασία εξαρτάται από τη θερμοκρασία: όσο υψηλότερη είναι, τόσο περισσότερο νερό περιέχεται συνήθως στον αέρα. Τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας είναι τα πιο πλούσια σε υγρασία. Η βροχόπτωση είναι αποτέλεσμα της συμπύκνωσης υδρατμών. Στην εύκρατη ζώνη, η κατανομή των βροχοπτώσεων κατά τις εποχές είναι περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφη, στους τροπικούς και υποτροπικούς είναι άνιση. Η διαθέσιμη παροχή επιφανειακών υδάτων εξαρτάται από τις πηγές υπόγειων υδάτων και τις βροχοπτώσεις.
Η αλληλεπίδραση θερμοκρασίας και υγρασίας σχηματίζει δύο κλίματα: το θαλάσσιο και το ηπειρωτικό.
4) Η πίεση είναι ένας άλλος κλιματικός παράγοντας που είναι σημαντικός για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Υπάρχουν περιοχές στη Γη με συνεχώς υψηλή ή χαμηλή πίεση. Οι πτώσεις πίεσης συνδέονται με ανομοιόμορφη θέρμανση της επιφάνειας της γης.
5) Άνεμος - η κατευθυνόμενη κίνηση των μαζών αέρα, η οποία είναι αποτέλεσμα διαφορών πίεσης. Η ροή του ανέμου κατευθύνεται από μια περιοχή υψηλής πίεσης σε μια περιοχή χαμηλότερης πίεσης. Επηρεάζει τη θερμοκρασία, την υγρασία και την κίνηση των ακαθαρσιών στον αέρα.
6) Οι σεληνιακούς ρυθμούς καθορίζουν την άμπωτη και τη ροή στην οποία είναι προσαρμοσμένα τα θαλάσσια ζώα. Χρησιμοποιούν την άμπωτη και τη ροή για πολλές διαδικασίες ζωής: κίνηση, αναπαραγωγή και ούτω καθεξής.
II) Οι εδαφογενείς παράγοντες καθορίζουν διάφορα χαρακτηριστικά του εδάφους. Το έδαφος παίζει σημαντικό ρόλο στα χερσαία οικοσυστήματα - ο ρόλος του συσσωρευτή και του αποθέματος πόρων. Η σύνθεση και οι ιδιότητες των εδαφών επηρεάζονται έντονα από το κλίμα, τη βλάστηση και τους μικροοργανισμούς. Τα εδάφη της στέπας είναι πιο γόνιμα από τα δασικά, καθώς τα χόρτα είναι βραχύβια και ετησίως μια μεγάλη ποσότητα οργανικής ύλης εισέρχεται στο έδαφος, η οποία γρήγορα αποσυντίθεται. Τα οικοσυστήματα χωρίς εδάφη είναι συνήθως πολύ ασταθή. Διακρίνονται τα ακόλουθα κύρια χαρακτηριστικά των εδαφών: μηχανική σύσταση, ικανότητα υγρασίας, πυκνότητα και διαπερατότητα αέρα.
Η μηχανική σύσταση των εδαφών καθορίζεται από την περιεκτικότητα σε σωματίδια διαφόρων μεγεθών σε αυτό. Υπάρχουν τέσσερις τύποι εδαφών, ανάλογα με τη μηχανική τους σύσταση: άμμος, αμμοπηλώδης, αργιλώδης, πηλός. Η μηχανική σύνθεση επηρεάζει άμεσα τα φυτά, τους υπόγειους οργανισμούς και μέσω αυτών - σε άλλους οργανισμούς. Η ικανότητα υγρασίας (ικανότητα συγκράτησης της υγρασίας), η πυκνότητά τους και η διαπερατότητα του αέρα των εδαφών εξαρτώνται από τη μηχανική σύνθεση.
III) Ορογραφικοί παράγοντες. Αυτά περιλαμβάνουν το ύψος του εδάφους πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το ανάγλυφο και τη θέση του σε σχέση με τα κύρια σημεία. Οι ορογραφικοί παράγοντες καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό το κλίμα μιας δεδομένης περιοχής, καθώς και άλλοι βιοτικοί και αβιοτικοί παράγοντες.
IV) Χημικοί παράγοντες. Αυτές περιλαμβάνουν τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας (σύσταση αερίου του αέρα), τη λιθόσφαιρα και την υδρόσφαιρα. Για τους ζωντανούς οργανισμούς, η περιεκτικότητα σε μακρο- και μικροστοιχεία στο περιβάλλον έχει μεγάλη σημασία.
Τα μακροθρεπτικά συστατικά είναι στοιχεία που απαιτούνται από τον οργανισμό σε σχετικά μεγάλες ποσότητες. Για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς, αυτό είναι φώσφορος, άζωτο, κάλιο, ασβέστιο, θείο, μαγνήσιο.
Τα ιχνοστοιχεία είναι στοιχεία που απαιτούνται από τον οργανισμό σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες, αλλά αποτελούν μέρος ζωτικών ενζύμων. Τα ιχνοστοιχεία είναι απαραίτητα για τη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού. Τα πιο κοινά ιχνοστοιχεία είναι τα μέταλλα, το πυρίτιο, το βόριο και το χλώριο.
Δεν υπάρχει σαφές όριο μεταξύ μακροστοιχείων και μικροστοιχείων: αυτό που είναι μικροστοιχείο για ορισμένους οργανισμούς, για κάποιον άλλο είναι μακροστοιχείο.
Ταξινόμηση περιβαλλοντικών παραγόντων.
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
4.1. Ταξινόμηση περιβαλλοντικών παραγόντων.
4.2. Αβιοτικοί παράγοντες
4.3. Βιοτικοί παράγοντες
4.3. οικολογική πλαστικότητα. Η έννοια του περιοριστικού παράγοντα
Από οικολογική άποψη, το περιβάλλον είναι φυσικά σώματα και φαινόμενα με τα οποία ο οργανισμός βρίσκεται σε άμεσες ή έμμεσες σχέσεις.
Το περιβάλλον που περιβάλλει το σώμα χαρακτηρίζεται από μεγάλη ποικιλομορφία, αποτελούμενο από πολλά στοιχεία, φαινόμενα, συνθήκες δυναμικές σε χρόνο και χώρο, που θεωρούνται ως παράγοντες.
Περιβαλλοντικός παράγοντας- πρόκειται για οποιαδήποτε περιβαλλοντική συνθήκη που μπορεί να έχει άμεση ή έμμεση επίδραση στους ζωντανούς οργανισμούς, τουλάχιστον κατά τη διάρκεια μιας από τις φάσεις της ατομικής ανάπτυξής τους, ή οποιαδήποτε περιβαλλοντική συνθήκη στην οποία προσαρμόζεται ο οργανισμός. Με τη σειρά του, ο οργανισμός αντιδρά στον περιβαλλοντικό παράγοντα με συγκεκριμένες προσαρμοστικές αντιδράσεις.
Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:
1) παράγοντες άψυχης φύσης (αβιοτικά).
2) παράγοντες άγριας ζωής (βιοτικοί).
3) ανθρωπογενής.
Από τις πολλές υπάρχουσες ταξινομήσεις περιβαλλοντικών παραγόντων, συνιστάται η χρήση των παρακάτω για τις εργασίες αυτού του μαθήματος (Εικ. 1).
Ρύζι. 4.1. Ταξινόμηση περιβαλλοντικών παραγόντων
Ανθρωπογενείς παράγοντες- όλες αυτές είναι μορφές δραστηριότητας της ανθρώπινης κοινωνίας που αλλάζουν τη φύση ως βιότοπο των ζωντανών οργανισμών ή επηρεάζουν άμεσα τη ζωή τους. Η κατανομή των ανθρωπογενών παραγόντων σε μια ξεχωριστή ομάδα οφείλεται στο γεγονός ότι επί του παρόντος η μοίρα της φυτικής κάλυψης της Γης και όλων των υφιστάμενων ειδών οργανισμών βρίσκεται πρακτικά στα χέρια της ανθρώπινης κοινωνίας.
Όλοι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες στη γενική περίπτωση μπορούν να ομαδοποιηθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες: παράγοντες μη ζωντανής ή αδρανούς φύσης, που αλλιώς ονομάζονται αβιοτικόςή αβιογενήςκαι παράγοντες άγριας ζωής - βιοτικήή βιογενής. Αλλά στην προέλευσή τους, και οι δύο ομάδες μπορεί να είναι και οι δύο φυσικός, και ανθρωπογενής, δηλαδή σχετίζεται με την ανθρώπινη επιρροή. Μερικές φορές ξεχωρίζουν ανθρωπικόςκαι ανθρωπογενήςπαράγοντες. Το πρώτο περιλαμβάνει μόνο άμεσες ανθρώπινες επιπτώσεις στη φύση (ρύπανση, ψάρεμα, έλεγχος παρασίτων) και το δεύτερο - κυρίως έμμεσες συνέπειες που σχετίζονται με αλλαγές στην ποιότητα του περιβάλλοντος.
Μαζί με τα εξεταζόμενα, υπάρχουν και άλλες ταξινομήσεις περιβαλλοντικών παραγόντων. Κατανομή παραγόντων εξαρτώμενοςκαι ανεξάρτητα από τον αριθμό και την πυκνότητα των οργανισμών. Για παράδειγμα, οι κλιματικοί παράγοντες δεν εξαρτώνται από τον αριθμό των ζώων, των φυτών και οι μαζικές ασθένειες που προκαλούνται από παθογόνους μικροοργανισμούς (επιδημίες) σε ζώα ή φυτά σχετίζονται σίγουρα με τον αριθμό τους: οι επιδημίες συμβαίνουν με στενή επαφή μεταξύ ατόμων ή με τη γενική εξασθένησή τους λόγω στην έλλειψη τροφής, όταν είναι δυνατή η ταχεία μετάδοση του παθογόνου από το ένα άτομο στο άλλο και η αντίσταση στο παθογόνο χάνεται.
Το μακροκλίμα δεν εξαρτάται από τον αριθμό των ζώων και το μικροκλίμα μπορεί να αλλάξει σημαντικά ως αποτέλεσμα της ζωτικής τους δραστηριότητας. Εάν, για παράδειγμα, τα έντομα, με την υψηλή τους αφθονία στο δάσος, καταστρέψουν τις περισσότερες από τις βελόνες ή το φύλλωμα των δέντρων, τότε το καθεστώς ανέμου, ο φωτισμός, η θερμοκρασία, η ποιότητα και η ποσότητα της τροφής θα αλλάξουν εδώ, γεγονός που θα επηρεάσει την κατάσταση της επόμενης γενιές των ίδιων ή άλλων ζώων που ζουν εδώ. Η μαζική αναπαραγωγή εντόμων προσελκύει αρπακτικά εντόμων και εντομοφάγα πτηνά. Οι αποδόσεις των καρπών και των σπόρων επηρεάζουν τον πληθυσμό των τρωκτικών ποντικών, του σκίουρου και των αρπακτικών του, καθώς και πολλών σποροφάγων πτηνών.
Μπορούμε να χωρίσουμε όλους τους παράγοντες σε ρύθμιση (έλεγχος)και ρυθμιζόμενο (διαχειριζόμενο), το οποίο είναι επίσης εύκολα κατανοητό σε σχέση με τα παραπάνω παραδείγματα.
Η αρχική ταξινόμηση των περιβαλλοντικών παραγόντων προτάθηκε από τον A.S. Μοντσάντσκι. Προχώρησε από την ιδέα ότι όλες οι προσαρμοστικές αντιδράσεις των οργανισμών σε ορισμένους παράγοντες συνδέονται με τον βαθμό σταθερότητας της επίδρασής τους ή, με άλλα λόγια, με την περιοδικότητά τους. Ειδικότερα, τόνισε:
1. πρωτογενείς περιοδικούς παράγοντες(αυτά που χαρακτηρίζονται από τη σωστή περιοδικότητα που σχετίζεται με την περιστροφή της Γης: αλλαγή των εποχών, ημερήσιες και εποχιακές αλλαγές στο φωτισμό και τη θερμοκρασία). Αυτοί οι παράγοντες είναι εγγενείς στον πλανήτη μας και η εκκολαπτόμενη ζωή έπρεπε να προσαρμοστεί σε αυτούς αμέσως.
2. δευτερογενείς περιοδικούς παράγοντες(προέρχονται από τα πρωτεύοντα) Αυτά περιλαμβάνουν όλους τους φυσικούς και πολλούς χημικούς παράγοντες, όπως η υγρασία, η θερμοκρασία, η βροχόπτωση, η δυναμική του αριθμού των φυτών και των ζώων, η περιεκτικότητα σε διαλυμένα αέρια στο νερό κ.λπ.
3. μη περιοδικούς παράγοντες, τα οποία δεν χαρακτηρίζονται από τη σωστή περιοδικότητα (κυκλικότητα). τέτοιοι, για παράδειγμα, είναι παράγοντες που σχετίζονται με το έδαφος ή διάφορα είδη φυσικών φαινομένων.
Φυσικά, μόνο το ίδιο το σώμα του εδάφους, το έδαφος που βρίσκεται κάτω από αυτό, είναι «μη περιοδικό», ενώ η δυναμική της θερμοκρασίας, της υγρασίας και πολλών άλλων ιδιοτήτων του εδάφους συνδέονται και με πρωτογενείς περιοδικούς παράγοντες.
Οι ανθρωπογενείς παράγοντες αναφέρονται αναμφίβολα σε μη περιοδικούς. Μεταξύ αυτών των παραγόντων μη περιοδικής δράσης, πρώτα απ 'όλα, οι ρύποι που περιέχονται στις βιομηχανικές εκπομπές και απορρίψεις. Στη διαδικασία της εξέλιξης, οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ικανοί να αναπτύξουν προσαρμογές σε φυσικούς περιοδικούς και μη περιοδικούς παράγοντες (για παράδειγμα, χειμερία νάρκη, χειμώνας κ.λπ.), και τα φυτά και τα ζώα, κατά κανόνα, δεν μπορούν να αποκτήσουν και να καθορίσουν κληρονομικά την αντίστοιχη προσαρμογή . Είναι αλήθεια ότι ορισμένα ασπόνδυλα, για παράδειγμα, φυτοφάγα ακάρεα από την κατηγορία των αραχνιδών, τα οποία έχουν δεκάδες γενιές το χρόνο σε συνθήκες κλειστού εδάφους, είναι ικανά, με τη συνεχή χρήση των ίδιων φυτοφαρμάκων εναντίον τους, να σχηματίσουν φυλές ανθεκτικές σε δηλητήρια. επιλέγοντας άτομα που κληρονομούν τέτοια αντίσταση.
Πρέπει να τονιστεί ότι η έννοια του «παράγοντα» πρέπει να προσεγγίζεται διαφορετικά, δεδομένου ότι οι παράγοντες μπορεί να είναι τόσο άμεση (άμεση) όσο και έμμεση δράση. Οι διαφορές μεταξύ τους είναι ότι ο παράγοντας άμεσης δράσης μπορεί να ποσοτικοποιηθεί, ενώ οι παράγοντες έμμεσης δράσης όχι. Για παράδειγμα, το κλίμα ή η ανακούφιση μπορούν να οριστούν κυρίως προφορικά, αλλά καθορίζουν τα καθεστώτα των παραγόντων άμεσης δράσης - υγρασία, ώρες φωτός της ημέρας, θερμοκρασία, φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του εδάφους κ.λπ.
Αβιοτικοί παράγοντεςείναι ένα σύνολο ιδιοτήτων άψυχης φύσης που είναι σημαντικές για τους οργανισμούς.
Το αβιοτικό συστατικό του χερσαίου περιβάλλοντος είναι ένας συνδυασμός κλιματικών και εδαφο-εδαφικών παραγόντων που επηρεάζουν τόσο ο ένας τον άλλον όσο και τα ζωντανά όντα.
Θερμοκρασία
Το εύρος των θερμοκρασιών που υπάρχουν στο Σύμπαν είναι 1000 μοίρες και σε σύγκριση με αυτό, τα όρια στα οποία μπορεί να υπάρχει ζωή είναι πολύ στενά (περίπου 300 0) από -200 0 C έως +100 0 C (σε θερμές πηγές στο κάτω μέρος του Ειρηνικού Ωκεανού στην είσοδο των Βακτηρίων βρέθηκαν στον Κόλπο της Καλιφόρνια, για τα οποία η βέλτιστη θερμοκρασία είναι 250 0 C). Τα περισσότερα είδη και το μεγαλύτερο μέρος της δραστηριότητας περιορίζονται σε ένα ακόμη στενότερο εύρος θερμοκρασιών. Το ανώτερο όριο θερμοκρασίας για τα βακτήρια των θερμών πηγών είναι περίπου 88 0 C, για τα γαλαζοπράσινα φύκια περίπου 80 0 C, και για τα πιο ανθεκτικά ψάρια και έντομα - περίπου 50 0 C.
Το εύρος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στο νερό είναι μικρότερο από ό,τι στην ξηρά και το εύρος ανοχής θερμοκρασίας των υδρόβιων οργανισμών είναι μικρότερο από αυτό των χερσαίων ζώων. Έτσι, η θερμοκρασία είναι ένας σημαντικός και πολύ συχνά περιοριστικός παράγοντας. Η θερμοκρασία πολύ συχνά δημιουργεί ζώνες και διαστρωμάτωση σε υδρόβιους και χερσαίους οικοτόπους. Εύκολα μετρήσιμο.
Η διακύμανση της θερμοκρασίας είναι εξαιρετικά σημαντική από οικολογική άποψη. Η ζωτική δραστηριότητα των οργανισμών, οι οποίοι στη φύση εκτίθενται συνήθως σε μεταβλητές θερμοκρασίες, καταστέλλεται εν μέρει ή πλήρως ή επιβραδύνεται όταν εκτίθενται σε σταθερή θερμοκρασία.
Είναι γνωστό ότι η ποσότητα της θερμότητας που προσπίπτει σε μια οριζόντια επιφάνεια είναι ευθέως ανάλογη με το ημίτονο της γωνίας του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα. Επομένως, στις ίδιες περιοχές, παρατηρούνται ημερήσιες και εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και ολόκληρη η επιφάνεια του πλανήτη χωρίζεται σε έναν αριθμό ζωνών με όρια υπό όρους. Όσο μεγαλύτερο είναι το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία κλίσης των ακτίνων του ήλιου προς την επιφάνεια της γης και τόσο πιο ψυχρό είναι το κλίμα.
Ακτινοβολία, φως.
Όσον αφορά το φως, οι οργανισμοί αντιμετωπίζουν ένα δίλημμα: αφενός, η άμεση επίδραση του φωτός στο πρωτόπλασμα είναι μοιραία για τους οργανισμούς, αφετέρου, το φως χρησιμεύει ως κύρια πηγή ενέργειας, χωρίς την οποία η ζωή είναι αδύνατη. Ως εκ τούτου, πολλά μορφολογικά και συμπεριφορικά χαρακτηριστικά των οργανισμών συνδέονται με τη λύση αυτού του προβλήματος. Η εξέλιξη της βιόσφαιρας στο σύνολό της έχει κατευθυνθεί κυρίως στον περιορισμό της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας, χρησιμοποιώντας τα χρήσιμα συστατικά της και την αποδυνάμωση ή την προστασία από τα επιβλαβή. Ο φωτισμός παίζει καθοριστικό ρόλο για όλα τα έμβια όντα και οι οργανισμοί προσαρμόζονται φυσιολογικά στην αλλαγή της ημέρας και της νύχτας, στην αναλογία των σκοτεινών και φωτεινών περιόδων της ημέρας. Σχεδόν όλα τα ζώα έχουν κιρκάδιους ρυθμούς που συνδέονται με την αλλαγή της ημέρας και της νύχτας. Σε σχέση με το φως, τα φυτά χωρίζονται σε φωτόφιλα και σκιερά.
Η ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαφορετικού μήκους. Το φως που αντιστοιχεί σε δύο περιοχές του φάσματος περνά εύκολα από την ατμόσφαιρα της Γης. Πρόκειται για το ορατό φως (48%) και τις παρακείμενες περιοχές (UV - 7%, IR - 45%), καθώς και τα ραδιοκύματα με μήκος μεγαλύτερο από 1 cm. η περιοχή του φάσματος που γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο μάτι καλύπτει το εύρος μήκους κύματος από 390 έως 760 nm. Οι υπέρυθρες ακτίνες είναι πρωταρχικής σημασίας για τη ζωή και οι πορτοκαλοκόκκινες και υπεριώδεις ακτίνες παίζουν τον πιο σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης. Η ποσότητα της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας που διέρχεται από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της Γης είναι πρακτικά σταθερή και υπολογίζεται περίπου σε 21 * 10 23 kJ. Αυτή η τιμή ονομάζεται ηλιακή σταθερά. Όμως η άφιξη της ηλιακής ενέργειας σε διαφορετικά σημεία της επιφάνειας της Γης δεν είναι η ίδια και εξαρτάται από τη διάρκεια της ημέρας, τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων, τη διαφάνεια του ατμοσφαιρικού αέρα κ.λπ. Επομένως, συχνότερα η ηλιακή σταθερά εκφράζεται στον αριθμό των τζάουλ ανά 1 cm 2 της επιφάνειας ανά μονάδα χρόνου. Η μέση τιμή του είναι περίπου 0,14 J / cm 2 σε 1 s. Η ενέργεια ακτινοβολίας συνδέεται με τον φωτισμό της επιφάνειας της γης, ο οποίος καθορίζεται από τη διάρκεια και την ένταση της φωτεινής ροής.
Η ηλιακή ενέργεια δεν απορροφάται μόνο από την επιφάνεια της γης, αλλά και εν μέρει αντανακλάται από αυτήν. Ο γενικός τρόπος θερμοκρασίας και υγρασίας εξαρτάται από το πόσο από την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφά η επιφάνεια.
Υγρασία ατμοσφαιρικού αέρα
Συνδέεται με τον κορεσμό του με υδρατμούς. Τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας (1,5 - 2,0 χλμ.) είναι πιο πλούσια σε υγρασία, όπου συγκεντρώνεται περίπου το 50% της συνολικής υγρασίας. Η ποσότητα των υδρατμών που περιέχεται στον αέρα εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αέρα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερη υγρασία περιέχει ο αέρας. Ωστόσο, σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αέρα, υπάρχει ένα ορισμένο όριο κορεσμού του με υδρατμούς, το οποίο ονομάζεται μέγιστο. Συνήθως, ο κορεσμός του αέρα με υδρατμούς δεν φτάνει στο μέγιστο και η διαφορά μεταξύ του μέγιστου και αυτού του κορεσμού ονομάζεται έλλειψη υγρασίας.Η έλλειψη υγρασίας είναι η πιο σημαντική περιβαλλοντική παράμετρος, γιατί Χαρακτηρίζει δύο ποσότητες ταυτόχρονα: θερμοκρασία και υγρασία. Όσο μεγαλύτερο είναι το έλλειμμα υγρασίας, τόσο πιο ξηρό και ζεστό και αντίστροφα. Η αύξηση του ελλείμματος υγρασίας σε ορισμένα τμήματα της καλλιεργητικής περιόδου συμβάλλει στην αυξημένη καρποφορία των φυτών και σε ορισμένα ζώα, όπως τα έντομα, οδηγεί σε αναπαραγωγή έως και εστίες.
Κατακρήμνιση
Η βροχόπτωση είναι αποτέλεσμα της συμπύκνωσης υδρατμών. Λόγω της συμπύκνωσης στο επιφανειακό στρώμα του αέρα, σχηματίζονται δροσιές, ομίχλες και σε χαμηλές θερμοκρασίες παρατηρείται κρυστάλλωση υγρασίας (παγετός). Λόγω της συμπύκνωσης και της κρυστάλλωσης των υδρατμών στα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, σχηματίζονται σύννεφα και βροχόπτωση. Η βροχόπτωση είναι ένας από τους κρίκους του κύκλου του νερού στη Γη και υπάρχει έντονη ανομοιομορφία στην κατακρήμνιση και ως εκ τούτου διακρίνονται οι υγρές (υγρές) και οι άνυδρες (ξηρές) ζώνες. Η μέγιστη ποσότητα βροχόπτωσης πέφτει στη ζώνη των τροπικών δασών (έως 2000 mm ετησίως), ενώ στις άνυδρες ζώνες - 0,18 mm. ανά έτος (στην έρημο της τροπικής ζώνης). Ζώνες με βροχόπτωση μικρότερη από 250 mm. ανά έτος θεωρούνται ξηρά.
Σύσταση αερίου της ατμόσφαιρας
Η σύνθεση είναι σχετικά σταθερή και περιλαμβάνει κυρίως άζωτο και οξυγόνο, με ανάμειξη CO 2 και Ar (αργό). Η ανώτερη ατμόσφαιρα περιέχει όζον. Υπάρχουν στερεά και υγρά σωματίδια (νερό, οξείδια διαφόρων ουσιών, σκόνη και αναθυμιάσεις). Το άζωτο είναι το πιο σημαντικό βιογενές στοιχείο που εμπλέκεται στο σχηματισμό των πρωτεϊνικών δομών των οργανισμών. οξυγόνο - παρέχει οξειδωτικές διεργασίες, αναπνοή. όζον - ρόλος διαλογής σε σχέση με το τμήμα υπεριώδους ακτινοβολίας του ηλιακού φάσματος. Οι ακαθαρσίες από τα μικρότερα σωματίδια επηρεάζουν τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας, εμποδίζοντας τη διέλευση του ηλιακού φωτός στην επιφάνεια της Γης.
Η κίνηση των αέριων μαζών (άνεμος).
Ο λόγος για τον άνεμο είναι η άνιση θέρμανση της επιφάνειας της γης, που σχετίζεται με πτώσεις πίεσης. Η ροή του ανέμου κατευθύνεται προς χαμηλότερη πίεση, δηλ. όπου ο αέρας είναι πιο ζεστός. Στο επιφανειακό στρώμα του αέρα, η κίνηση των μαζών του αέρα επηρεάζει το καθεστώς της θερμοκρασίας, της υγρασίας, της εξάτμισης από την επιφάνεια της Γης και της διαπνοής των φυτών. Ο άνεμος είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τη μεταφορά και τη διανομή των ακαθαρσιών στον ατμοσφαιρικό αέρα.
Ατμοσφαιρική πίεση.
Η κανονική πίεση είναι 1 kPa, που αντιστοιχεί σε 750,1 mm. rt. Τέχνη. Εντός της υδρογείου, υπάρχουν σταθερές περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης και στα ίδια σημεία παρατηρούνται εποχιακά και ημερήσια ελάχιστα και μέγιστα πίεσης.
Διάλεξη #5
Οικολογικοί παράγοντες του περιβάλλοντος. Αβιοτικοί παράγοντες
Γενικά πρότυπα κατανομής επιπέδων και περιφερειακών καθεστώτων περιβαλλοντικών παραγόντων
Διαστημικοί Παράγοντες
Η ενέργεια ακτινοβολίας του Ήλιου και η σημασία της για τους οργανισμούς
Αβιοτικοί παράγοντες του χερσαίου περιβάλλοντος (θερμοκρασία, βροχόπτωση, υγρασία, κίνηση των μαζών αέρα, πίεση, χημικοί παράγοντες, πυρκαγιές)
Αβιοτικοί παράγοντες του υδάτινου περιβάλλοντος (στρωματοποίηση θερμοκρασίας, διαφάνεια, αλατότητα, διαλυμένα αέρια, οξύτητα)
Αβιοτικοί παράγοντες της κάλυψης του εδάφους (σύνθεση της λιθόσφαιρας, οι έννοιες «έδαφος» και «γονιμότητα», σύνθεση και δομή των εδαφών)
Τα θρεπτικά συστατικά ως περιβαλλοντικός παράγοντας
Η έννοια του περιβαλλοντικού παράγοντα
Ταξινόμηση
Αβιοτικοί παράγοντες
1. Περιβαλλοντικός παράγοντας- αυτό είναι οποιοδήποτε στοιχείο του περιβάλλοντος που μπορεί να έχει άμεση ή έμμεση επίδραση σε έναν ζωντανό οργανισμό τουλάχιστον σε ένα από τα στάδια της ατομικής ανάπτυξής του ή οποιαδήποτε περιβαλλοντική συνθήκη στην οποία ο οργανισμός ανταποκρίνεται με προσαρμοστικές αντιδράσεις.
Στη γενική περίπτωση, ένας παράγοντας είναι η κινητήρια δύναμη μιας διαδικασίας ή μιας κατάστασης που επηρεάζει τον οργανισμό. Το περιβάλλον χαρακτηρίζεται από μια τεράστια ποικιλία περιβαλλοντικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που δεν είναι ακόμη γνωστοί. Κάθε ζωντανός οργανισμός σε όλη του τη ζωή βρίσκεται υπό την επίδραση πολλών περιβαλλοντικών παραγόντων που διαφέρουν ως προς την προέλευση, την ποιότητα, την ποσότητα, τον χρόνο έκθεσης, δηλ. τρόπος. Έτσι, το περιβάλλον είναι στην πραγματικότητα ένα σύνολο περιβαλλοντικών παραγόντων που επηρεάζουν το σώμα.
Αλλά αν το περιβάλλον, όπως είπαμε ήδη, δεν έχει ποσοτικά χαρακτηριστικά, τότε κάθε μεμονωμένος παράγοντας (είτε είναι υγρασία, θερμοκρασία, πίεση, πρωτεΐνες τροφής, αριθμός θηρευτών, χημική ένωση στον αέρα κ.λπ.) είναι χαρακτηρίζεται από ένα μέτρο και έναν αριθμό, δηλαδή μπορεί να μετρηθεί σε χρόνο και χώρο (σε δυναμική), σε σύγκριση με κάποιο πρότυπο, να υποβληθεί σε μοντελοποίηση, πρόβλεψη (πρόβλεψη) και τελικά να αλλάξει σε μια δεδομένη κατεύθυνση. Μπορείς να διαχειριστείς μόνο αυτό που έχει μέτρο και αριθμό.
Για μηχανικό επιχείρησης, οικονομολόγο, υγειονομικό ή ανακριτή της εισαγγελίας, η απαίτηση «προστασίας του περιβάλλοντος» δεν έχει νόημα. Και αν η εργασία ή η συνθήκη εκφράζεται σε ποσοτική μορφή, με τη μορφή οποιωνδήποτε ποσοτήτων ή ανισοτήτων (για παράδειγμα: С 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. Ταξινόμηση περιβαλλοντικών παραγόντων
Οποιαδήποτε ταξινόμηση οποιουδήποτε συνόλου είναι μια μέθοδος γνώσης ή ανάλυσής του. Τα αντικείμενα και τα φαινόμενα μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια, με βάση τις εργασίες. Από τις πολλές υπάρχουσες ταξινομήσεις περιβαλλοντικών παραγόντων, συνιστάται η χρήση των παρακάτω για τις εργασίες αυτού του μαθήματος (Εικ. 1).
Όλοι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες στη γενική περίπτωση μπορούν να ομαδοποιηθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες: παράγοντες μη ζωντανής ή αδρανούς φύσης, που αλλιώς ονομάζονται αβιοτικά ή αβιογενή, και παράγοντες ζωντανής φύσης - βιοτική, ή βιογενής. Αλλά στην προέλευσή τους, και οι δύο ομάδες μπορεί να είναι και οι δύο φυσικός, και ανθρωπογενής, δηλαδή σχετίζεται με την ανθρώπινη επιρροή. Μερικές φορές ξεχωρίζουν ανθρωπικόςκαι ανθρωπογενήςπαράγοντες. Το πρώτο περιλαμβάνει μόνο άμεσες ανθρώπινες επιπτώσεις στη φύση (ρύπανση, ψάρεμα, έλεγχος παρασίτων) και το δεύτερο - κυρίως έμμεσες συνέπειες που σχετίζονται με αλλαγές στην ποιότητα του περιβάλλοντος.
Ρύζι. 1. Ταξινόμηση περιβαλλοντικών παραγόντων
Ένα άτομο στη δραστηριότητά του όχι μόνο αλλάζει τα καθεστώτα των φυσικών περιβαλλοντικών παραγόντων, αλλά δημιουργεί και νέα, για παράδειγμα, συνθέτοντας νέες χημικές ενώσεις - φυτοφάρμακα, λιπάσματα, φάρμακα, συνθετικά υλικά κ.λπ. Μεταξύ των παραγόντων της άψυχης φύσης υπάρχουν φυσικός(διαστημικό, κλιματικό, ορογραφικό, έδαφος) και χημική ουσία(συστατικά του αέρα, του νερού, της οξύτητας και άλλων χημικών ιδιοτήτων του εδάφους, προσμίξεις βιομηχανικής προέλευσης). Οι βιοτικοί παράγοντες είναι ζωογενής(ζωική επιρροή), φυτογενής(επιρροή των φυτών), μικρογονιδιακή(επιρροή μικροοργανισμών). Σε ορισμένες ταξινομήσεις, οι βιοτικοί παράγοντες περιλαμβάνουν όλους τους ανθρωπογενείς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των φυσικών και χημικών.
Μαζί με τα εξεταζόμενα, υπάρχουν και άλλες ταξινομήσεις περιβαλλοντικών παραγόντων. Κατανομή παραγόντων εξαρτώμενο και ανεξάρτητο από τον αριθμό και την πυκνότητα των οργανισμών. Για παράδειγμα, οι κλιματικοί παράγοντες δεν εξαρτώνται από τον αριθμό των ζώων, των φυτών και οι μαζικές ασθένειες που προκαλούνται από παθογόνους μικροοργανισμούς (επιδημίες) σε ζώα ή φυτά σχετίζονται σίγουρα με τον αριθμό τους: οι επιδημίες συμβαίνουν με στενή επαφή μεταξύ ατόμων ή με τη γενική εξασθένησή τους λόγω στην έλλειψη τροφής, όταν είναι δυνατή η ταχεία μετάδοση του παθογόνου από το ένα άτομο στο άλλο και η αντίσταση στο παθογόνο χάνεται.
Το μακροκλίμα δεν εξαρτάται από τον αριθμό των ζώων και το μικροκλίμα μπορεί να αλλάξει σημαντικά ως αποτέλεσμα της ζωτικής τους δραστηριότητας. Εάν, για παράδειγμα, τα έντομα, με την υψηλή τους αφθονία στο δάσος, καταστρέψουν τις περισσότερες από τις βελόνες ή το φύλλωμα των δέντρων, τότε το καθεστώς ανέμου, ο φωτισμός, η θερμοκρασία, η ποιότητα και η ποσότητα της τροφής θα αλλάξουν εδώ, γεγονός που θα επηρεάσει την κατάσταση της επόμενης γενιές των ίδιων ή άλλων ζώων που ζουν εδώ. Η μαζική αναπαραγωγή εντόμων προσελκύει αρπακτικά εντόμων και εντομοφάγα πτηνά. Οι αποδόσεις των καρπών και των σπόρων επηρεάζουν τον πληθυσμό των τρωκτικών ποντικών, του σκίουρου και των αρπακτικών του, καθώς και πολλών σποροφάγων πτηνών.
Μπορούμε να χωρίσουμε όλους τους παράγοντες σε ρυθμίζοντας(διευθυντές) και ευκανόνιστος(διαχείριση), η οποία είναι επίσης εύκολα κατανοητή σε σχέση με τα παραπάνω παραδείγματα.
Η αρχική ταξινόμηση των περιβαλλοντικών παραγόντων προτάθηκε από τον A. S. Monchadsky. Προχώρησε από την ιδέα ότι όλες οι προσαρμοστικές αντιδράσεις των οργανισμών σε ορισμένους παράγοντες συνδέονται με τον βαθμό σταθερότητας της επίδρασής τους ή, με άλλα λόγια, με την περιοδικότητά τους. Ειδικότερα, τόνισε:
1. πρωτογενείς περιοδικοί παράγοντες (αυτοί που χαρακτηρίζονται από τη σωστή περιοδικότητα που σχετίζεται με την περιστροφή της Γης: αλλαγή εποχών, ημερήσιες και εποχιακές αλλαγές στο φωτισμό και τη θερμοκρασία). Αυτοί οι παράγοντες είναι εγγενείς στον πλανήτη μας και η εκκολαπτόμενη ζωή έπρεπε να προσαρμοστεί σε αυτούς αμέσως.
2. δευτερογενείς περιοδικοί παράγοντες (προέρχονται από πρωτογενείς). Αυτά περιλαμβάνουν όλους τους φυσικούς και πολλούς χημικούς παράγοντες, όπως η υγρασία, η θερμοκρασία, η βροχόπτωση, η δυναμική του αριθμού των φυτών και των ζώων, η περιεκτικότητα σε διαλυμένα αέρια στο νερό κ.λπ.
3. μη περιοδικοί παράγοντες που δεν έχουν τη σωστή περιοδικότητα (κυκλικότητα). τέτοιοι, για παράδειγμα, είναι παράγοντες που σχετίζονται με το έδαφος ή διάφορα είδη φυσικών φαινομένων.
Φυσικά, μόνο το ίδιο το σώμα του εδάφους και τα υποκείμενα εδάφη είναι «μη περιοδικά», ενώ η δυναμική της θερμοκρασίας, της υγρασίας και πολλών άλλων ιδιοτήτων του εδάφους συνδέονται και με πρωτογενείς περιοδικούς παράγοντες.
Οι ανθρωπογενείς παράγοντες αναφέρονται αναμφίβολα σε μη περιοδικούς. Μεταξύ αυτών των παραγόντων μη περιοδικής δράσης, πρώτα απ 'όλα, οι ρύποι που περιέχονται στις βιομηχανικές εκπομπές και απορρίψεις. Στη διαδικασία της εξέλιξης, οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ικανοί να αναπτύξουν προσαρμογές σε φυσικούς περιοδικούς και μη περιοδικούς παράγοντες (για παράδειγμα, χειμερία νάρκη, χειμώνας κ.λπ.), και τα φυτά και τα ζώα, κατά κανόνα, δεν μπορούν να αποκτήσουν και να καθορίσουν κληρονομικά την αντίστοιχη προσαρμογή . Είναι αλήθεια ότι ορισμένα ασπόνδυλα, για παράδειγμα, φυτοφάγα ακάρεα από την κατηγορία των αραχνιδών, τα οποία έχουν δεκάδες γενιές το χρόνο σε συνθήκες κλειστού εδάφους, είναι ικανά, με τη συνεχή χρήση των ίδιων φυτοφαρμάκων εναντίον τους, να σχηματίσουν φυλές ανθεκτικές σε δηλητήρια. επιλέγοντας άτομα που κληρονομούν τέτοια αντίσταση.
Πρέπει να τονιστεί ότι η έννοια του «παράγοντα» πρέπει να προσεγγίζεται διαφορετικά, δεδομένου ότι οι παράγοντες μπορεί να είναι τόσο άμεση (άμεση) όσο και έμμεση δράση. Οι διαφορές μεταξύ τους είναι ότι ο παράγοντας άμεσης δράσης μπορεί να ποσοτικοποιηθεί, ενώ οι παράγοντες έμμεσης δράσης όχι. Για παράδειγμα, το κλίμα ή η ανακούφιση μπορούν να οριστούν κυρίως προφορικά, αλλά καθορίζουν τα καθεστώτα των παραγόντων άμεσης δράσης - υγρασία, ώρες φωτός της ημέρας, θερμοκρασία, φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του εδάφους κ.λπ.
3. Αβιοτικοί παράγοντες
3.1. Γενικά πρότυπα κατανομής επιπέδων και περιφερειακών καθεστώτων περιβαλλοντικών παραγόντων
Το γεωγραφικό περίβλημα της Γης (όπως και η γενική βιόσφαιρα) είναι ετερογενές στο διάστημα, διαφοροποιείται σε εδάφη που διαφέρουν μεταξύ τους. Χωρίζεται διαδοχικά σε φυσικογεωγραφικές ζώνες, γεωγραφικές ζώνες, ενδοζωνικές ορεινές και πεδινές περιοχές και υποπεριοχές και υποζώνες κ.λπ.
Φυσικογεωγραφική ζώνη- αυτή είναι η μεγαλύτερη ταξινομική μονάδα του γεωγραφικού κελύφους, που αποτελείται από έναν αριθμό γεωγραφικών ζωνών που είναι κοντά ως προς το θερμικό ισοζύγιο και το καθεστώς υγρασίας.
Υπάρχουν, ειδικότερα, η Αρκτική και η Ανταρκτική, η υποαρκτική και η υποανταρκτική, η βόρεια και νότια εύκρατη και υποτροπική, η υποισημερινή και η ισημερινή ζώνη.
Γεωγραφική (είναι και φυσική, τοπική) ζώνη είναι ένα σημαντικό μέρος της φυσιογραφικής ζώνης με ιδιαίτερο χαρακτήρα γεωμορφολογικών διεργασιών, με ειδικούς τύπους κλίματος, βλάστησης, εδάφους, χλωρίδας και πανίδας.
Για παράδειγμα, στο βόρειο ημισφαίριο διακρίνονται οι ακόλουθες ζώνες: πάγος, τούνδρα, δάσος-τούντρα, τάιγκα, μικτά δάση της ρωσικής πεδιάδας, δάση μουσώνων της Άπω Ανατολής, δασική στέπα, στέπα, εύκρατες και υποτροπικές ζώνες της ερήμου. Μεσογειακές κ.λπ. Οι ζώνες έχουν κυρίως (αν και όχι πάντα) ευρέως επιμήκη περιγράμματα και χαρακτηρίζονται από παρόμοιες φυσικές συνθήκες, μια ορισμένη ακολουθία ανάλογα με τη γεωγραφική θέση. Έτσι, η γεωγραφική γεωγραφική ζώνη είναι μια φυσική αλλαγή στις φυσικές και γεωγραφικές διεργασίες, συστατικά και συμπλέγματα από τον ισημερινό στους πόλους. Είναι σαφές ότι μιλάμε πρωτίστως για το σύνολο των παραγόντων που διαμορφώνουν το κλίμα.
Η ζωνικότητα οφείλεται κυρίως στη φύση της κατανομής της ηλιακής ενέργειας στα γεωγραφικά πλάτη, δηλαδή με μείωση της άφιξής της από τον ισημερινό στους πόλους και άνιση υγρασία. Η θέση για τη ζωνικότητα του γεωγραφικού περιβλήματος (και, κατά συνέπεια, της βιόσφαιρας) διατυπώθηκε από τον διάσημο Ρώσο επιστήμονα εδάφους V. V. Dokuchaev.
Μαζί με το γεωγραφικό πλάτος, υπάρχει επίσης μια κατακόρυφη (ή υψομετρική) ζώνη που χαρακτηρίζει τις ορεινές περιοχές, δηλαδή μια αλλαγή στη βλάστηση, την άγρια ζωή, το έδαφος, τις κλιματολογικές συνθήκες, καθώς ανεβαίνεις από το επίπεδο της θάλασσας, που σχετίζεται κυρίως με μια αλλαγή στη θερμική ισορροπία: η διαφορά θερμοκρασίας του αέρα είναι 0,6-1,0 °C για κάθε 100 m ύψους.
Φυσικά, στη φύση, δεν είναι όλα τόσο ξεκάθαρα κανονικά: η κάθετη ζωνικότητα μπορεί να περιπλέκεται από την έκθεση της κλίσης και η γεωγραφική - έχουν ζώνες επιμήκεις στην υποβρύχια κατεύθυνση, όπως, για παράδειγμα, στις οροσειρές.
Ωστόσο, γενικά, τα καθεστώτα και η δυναμική των πιο σημαντικών αβιοτικών παραγόντων, δηλαδή το κλίμα, οι διαδικασίες σχηματισμού του εδάφους, οι τύποι βλάστησης, η σύνθεση των ειδών και η δυναμική του πληθυσμού του ζωικού κόσμου κ.λπ., εξαρτώνται από τη θερμική ισορροπία.
Η γεωγραφική ζώνη είναι εγγενής όχι μόνο στις ηπείρους, αλλά και στον Παγκόσμιο Ωκεανό, εντός του οποίου διαφορετικές ζώνες διαφέρουν ως προς την ποσότητα της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας, τα ισοζύγια εξάτμισης και βροχόπτωσης, τη θερμοκρασία του νερού, τα χαρακτηριστικά επιφανειακών και βαθιών ρευμάτων και, κατά συνέπεια, κόσμο των ζωντανών οργανισμών.
3.2. Διαστημικοί Παράγοντες
Η βιόσφαιρα, ως βιότοπος για τους ζωντανούς οργανισμούς, δεν είναι απομονωμένη από τις πολύπλοκες διεργασίες παραγόντων που συμβαίνουν στο διάστημα, και όχι μόνο άμεσα σχετιζόμενες με τον Ήλιο. Κοσμική σκόνη, μετεωρίτικη ύλη πέφτει στη Γη. Η Γη περιοδικά συγκρούεται με αστεροειδείς, πλησιάζει κομήτες. Ουσίες και κύματα που προκύπτουν ως αποτέλεσμα εκρήξεων σουπερνόβα περνούν από τον Γαλαξία. Φυσικά, ο πλανήτης μας είναι πιο στενά συνδεδεμένος με τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στον Ήλιο - με τη λεγόμενη ηλιακή δραστηριότητα. Η ουσία αυτού του φαινομένου είναι ο μετασχηματισμός της ενέργειας που συσσωρεύεται στις μαγνητικές ζώνες του Ήλιου σε ενέργεια κίνησης αερίων μαζών, γρήγορων σωματιδίων και ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας βραχέων κυμάτων.
Οι πιο έντονες διεργασίες παρατηρούνται στα κέντρα δραστηριότητας, που ονομάζονται ενεργές περιοχές, στις οποίες παρατηρείται αύξηση του μαγνητικού πεδίου, εμφανίζονται περιοχές αυξημένης φωτεινότητας, καθώς και οι λεγόμενες ηλιακές κηλίδες. Εκρηκτικές απελευθερώσεις ενέργειας μπορεί να συμβούν σε ενεργές περιοχές, συνοδευόμενες από εκτοξεύσεις πλάσματος, την ξαφνική εμφάνιση ηλιακών κοσμικών ακτίνων και αύξηση της εκπομπής βραχέων κυμάτων και ραδιοφώνου. Είναι γνωστό ότι οι αλλαγές στο επίπεδο της δραστηριότητας των εκλάμψεων είναι κυκλικής φύσης με κανονικό κύκλο 22 ετών, αν και είναι γνωστές διακυμάνσεις με συχνότητα από 4,3 έως 1850 χρόνια. Η ηλιακή δραστηριότητα επηρεάζει μια σειρά από διαδικασίες ζωής στη Γη - από την εμφάνιση επιδημιών και εκρήξεων των ποσοστών γεννήσεων έως τις μεγάλες κλιματικές αλλαγές. Αυτό αποδείχθηκε το 1915 από τον Ρώσο επιστήμονα A.L. Chizhevsky, τον ιδρυτή μιας νέας επιστήμης - της ηλιοβιολογίας (από το ελληνικό helios - ο Ήλιος), που εξετάζει τον αντίκτυπο των αλλαγών στην ηλιακή δραστηριότητα στη βιόσφαιρα της Γης.
3.3. Η ενέργεια ακτινοβολίας του Ήλιου και η σημασία της για τους οργανισμούς
Η ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας διαδίδεται στο διάστημα με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Περίπου το 99% του είναι ακτίνες με μήκος κύματος 170-4000 nm, συμπεριλαμβανομένου 48% στο ορατό τμήμα του φάσματος με μήκος κύματος 400-760 nm και 45% στο υπέρυθρο (μήκος κύματος από 750 nm έως 10 ~ 3 m), περίπου 7% - έως υπεριώδες (μήκος κύματος μικρότερο από 400 nm). Στις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης, τον σημαντικότερο ρόλο παίζει η φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία (380-710 nm).
Η ποσότητα της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας που έρχεται στη Γη (στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας) είναι σχεδόν σταθερή και υπολογίζεται στα 1370 W/m2. Αυτή η τιμή ονομάζεται ηλιακή σταθερά. Ωστόσο, η άφιξη της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της ίδιας της Γης ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με μια σειρά συνθηκών: το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα, το γεωγραφικό πλάτος, τις ατμοσφαιρικές συνθήκες κ.λπ. Το σχήμα της Γης (γεωειδές) είναι κοντά σε σφαιρικό. Επομένως, η μεγαλύτερη ποσότητα ηλιακής ενέργειας απορροφάται σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη (ισημερινή ζώνη), όπου η θερμοκρασία του αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης είναι συνήθως υψηλότερη από ό,τι στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Η άφιξη της ηλιακής ενέργειας ακτινοβολίας σε διάφορες περιοχές του πλανήτη και η ανακατανομή της καθορίζουν τις κλιματικές συνθήκες αυτών των περιοχών.
Περνώντας από την ατμόσφαιρα, η ηλιακή ακτινοβολία διασκορπίζεται από μόρια αερίων, αιωρούμενες ακαθαρσίες (στερεές και υγρές), απορροφάται από υδρατμούς, όζον, διοξείδιο του άνθρακα, σωματίδια σκόνης. Η διάσπαρτη ηλιακή ακτινοβολία φτάνει εν μέρει στην επιφάνεια της γης. Το ορατό τμήμα του δημιουργεί φως κατά τη διάρκεια της ημέρας απουσία του άμεσου ηλιακού φωτός, για παράδειγμα, σε έντονη νέφωση. Η συνολική εισροή θερμότητας στην επιφάνεια της Γης εξαρτάται από το άθροισμα της άμεσης και της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας, η οποία αυξάνεται από τους πόλους στον ισημερινό.
Η ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας δεν απορροφάται μόνο από την επιφάνεια της Γης, αλλά αντανακλάται και από αυτήν με τη μορφή ενός ρεύματος ακτινοβολίας μακρών κυμάτων. Οι πιο ανοιχτόχρωμες επιφάνειες αντανακλούν το φως πιο έντονα από τις πιο σκούρες. Έτσι, το καθαρό χιόνι αντανακλά 80-95%, μολυσμένο - 40-50, χώμα chernozem - 5-14, ελαφριά άμμος - 35-45, δάσος - 10-18%. Ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που ανακλάται από την επιφάνεια προς την εισερχόμενη ονομάζεται albedo. Η ανθρωπογενής δραστηριότητα επηρεάζει σημαντικά τους κλιματικούς παράγοντες, αλλάζοντας τα καθεστώτα τους. Μπορείτε να εξοικειωθείτε με τα παγκόσμια προβλήματα που προκαλεί η ανθρώπινη δραστηριότητα στη διάλεξη «Παγκόσμια προβλήματα της ανθρωπότητας» αυτού του μαθήματος.
Το φως είναι η κύρια πηγή ενέργειας, χωρίς την οποία η ζωή στη Γη είναι αδύνατη. Συμμετέχει στη φωτοσύνθεση, παρέχοντας τη δημιουργία οργανικών ενώσεων από ανόργανη βλάστηση της Γης, και αυτή είναι η πιο σημαντική ενεργειακή του λειτουργία. Αλλά μόνο μέρος του φάσματος στην περιοχή από 380 έως 760 nm εμπλέκεται στη φωτοσύνθεση, η οποία ονομάζεται περιοχή της φυσιολογικά ενεργής ακτινοβολίας (PAR). Μέσα σε αυτό, για τη φωτοσύνθεση, οι κόκκινες-πορτοκαλί ακτίνες (600-700 nm) και το ιώδες-μπλε (400-500 nm) έχουν τη μεγαλύτερη σημασία, το κιτρινοπράσινο (500-600 nm). Τα τελευταία αντανακλώνται, γεγονός που δίνει στα φυτά που φέρουν χλωροφύλλη ένα πράσινο χρώμα. Ωστόσο, το φως δεν είναι μόνο ένας ενεργειακός πόρος, αλλά και ο σημαντικότερος περιβαλλοντικός παράγοντας που έχει πολύ σημαντική επίδραση στον βιολογικό οργανισμό στο σύνολό του και στις διαδικασίες και τα φαινόμενα προσαρμογής στους οργανισμούς.
Πέρα από το ορατό φάσμα και το PAR παραμένουν υπέρυθρες (IR) και υπεριώδεις (UV) περιοχές. Η υπεριώδης ακτινοβολία μεταφέρει πολλή ενέργεια και έχει φωτοχημικό αποτέλεσμα - οι οργανισμοί είναι πολύ ευαίσθητοι σε αυτήν. Η ακτινοβολία υπερύθρων έχει πολύ λιγότερη ενέργεια, απορροφάται εύκολα από το νερό, αλλά ορισμένοι επίγειοι οργανισμοί τη χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη θερμοκρασία του σώματος πάνω από το περιβάλλον.
Η ένταση του φωτός είναι σημαντική για τους οργανισμούς. Τα φυτά σε σχέση με τον φωτισμό διακρίνονται σε φωτόφιλα (ηλιόφυτα), σκιόφιλα (σκιόφυτα) και ανεκτικά στη σκιά.
Οι δύο πρώτες ομάδες έχουν διαφορετικά εύρη ανοχής εντός του οικολογικού φάσματος φωτισμού. Φωτεινό ηλιακό φως - το βέλτιστο των ηλιοφύτων (χόρτα λιβαδιών, δημητριακά, ζιζάνια κ.λπ.), χαμηλός φωτισμός - το βέλτιστο της σκιάς (φυτά δασών ερυθρελάτης τάιγκα, δάση βελανιδιάς δασικής στέπας, τροπικά δάση). Το πρώτο δεν μπορεί να αντέξει τη σκιά, το δεύτερο - το έντονο φως του ήλιου.
Τα φυτά ανθεκτικά στη σκιά έχουν ένα ευρύ φάσμα ανοχής στο φως και μπορούν να ευδοκιμήσουν τόσο σε έντονο φως όσο και σε σκιά.
Το φως έχει μεγάλη αξία σήματος και προκαλεί ρυθμιστικές προσαρμογές των οργανισμών. Ένα από τα πιο αξιόπιστα σήματα που ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των οργανισμών με την πάροδο του χρόνου είναι η διάρκεια της ημέρας - η φωτοπερίοδος.
Ο φωτοπεριοδισμός ως φαινόμενο είναι η αντίδραση του οργανισμού στις εποχιακές αλλαγές στη διάρκεια της ημέρας. Η διάρκεια της ημέρας σε ένα δεδομένο μέρος, σε μια δεδομένη εποχή του έτους είναι πάντα η ίδια, γεγονός που επιτρέπει στο φυτό και το ζώο να προσδιορίζουν σε ένα δεδομένο γεωγραφικό πλάτος με την εποχή του χρόνου, δηλαδή την εποχή της έναρξης της ανθοφορίας, ωρίμανση κ.λπ. Με άλλα λόγια, η φωτοπερίοδος είναι ένα είδος «χρονικού ρελέ», ή «έναρξης», που περιλαμβάνει μια ακολουθία φυσιολογικών διεργασιών σε έναν ζωντανό οργανισμό.
Ο φωτοπεριοδισμός δεν μπορεί να ταυτιστεί με τους συνήθεις εξωτερικούς καθημερινούς ρυθμούς, λόγω απλώς της αλλαγής ημέρας και νύχτας. Ωστόσο, η καθημερινή κυκλικότητα της δραστηριότητας της ζωής σε ζώα και ανθρώπους περνά στις έμφυτες ιδιότητες του είδους, γίνεται δηλαδή εσωτερικοί (ενδογενείς) ρυθμοί. Αλλά σε αντίθεση με τους αρχικά εσωτερικούς ρυθμούς, η διάρκειά τους μπορεί να μην συμπίπτει με τον ακριβή αριθμό - 24 ώρες - για 15-20 λεπτά, και από αυτή την άποψη, τέτοιοι ρυθμοί ονομάζονται κιρκάδιοι (σε μετάφραση - κοντά σε μια ημέρα).
Αυτοί οι ρυθμοί βοηθούν το σώμα να αισθάνεται τον χρόνο και αυτή η ικανότητα ονομάζεται «βιολογικό ρολόι». Βοηθούν τα πουλιά να πλοηγούνται δίπλα στον ήλιο κατά τις πτήσεις και γενικά προσανατολίζουν τους οργανισμούς σε πιο σύνθετους ρυθμούς της φύσης.
Ο φωτοπεριοδισμός, αν και κληρονομικά σταθερός, εκδηλώνεται μόνο σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες, για παράδειγμα, τη θερμοκρασία: αν είναι κρύο την ημέρα Χ, τότε το φυτό ανθίζει αργότερα ή σε περίπτωση ωρίμανσης, εάν το κρύο έρθει νωρίτερα από την ημέρα Χ, τότε, ας πούμε, οι πατάτες δίνουν χαμηλή σοδειά κλπ. Στην υποτροπική και τροπική ζώνη, όπου η διάρκεια της ημέρας ποικίλλει ελάχιστα ανάλογα με τις εποχές του χρόνου, η φωτοπερίοδος δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως σημαντικός οικολογικός παράγοντας - αντικαθίσταται από την εναλλαγή ξηρές και βροχερές εποχές, και στα υψίπεδα, η θερμοκρασία γίνεται ο κύριος παράγοντας σήματος.
Ακριβώς όπως στα φυτά, οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν τα ποικιλοθερμικά ζώα και τα ομοιοθερμικά ζώα ανταποκρίνονται σε αυτό με αλλαγές στη συμπεριφορά τους: τον χρόνο φωλεοποίησης, τη μετανάστευση κ.λπ.
Ο άνθρωπος έχει μάθει να χρησιμοποιεί τα φαινόμενα που περιγράφηκαν παραπάνω. Η διάρκεια των ωρών της ημέρας μπορεί να αλλάξει τεχνητά, αλλάζοντας έτσι τον χρόνο ανθοφορίας στην καρποφορία των φυτών (καλλιέργεια δενδρυλλίων το χειμώνα και ακόμη και φρούτα σε θερμοκήπια), αυξάνοντας την παραγωγή αυγών στα κοτόπουλα κ.λπ.
Η ανάπτυξη της άγριας ζωής σύμφωνα με τις εποχές του έτους συμβαίνει σύμφωνα με τον βιοκλιματικό νόμο, ο οποίος φέρει το όνομα Hoyakins: ο χρόνος εμφάνισης διαφόρων εποχιακών φαινομένων (φαινοδάτες) εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος της περιοχής και το ύψος της πάνω από το επίπεδο της θάλασσας. Αυτό σημαίνει ότι όσο πιο βόρεια, ανατολικά και ψηλότερα είναι η περιοχή, τόσο πιο αργά έρχεται η άνοιξη και τόσο νωρίτερα το φθινόπωρο. Για την Ευρώπη, σε κάθε βαθμό γεωγραφικού πλάτους, ο χρονισμός των εποχιακών γεγονότων εμφανίζεται μετά από τρεις ημέρες, στη Βόρεια Αμερική - κατά μέσο όρο τέσσερις ημέρες για κάθε βαθμό γεωγραφικού πλάτους, πέντε μοίρες γεωγραφικού μήκους και 120 μέτρα υψόμετρο.
Η γνώση των phenodata έχει μεγάλη σημασία για τον προγραμματισμό διαφόρων γεωργικών εργασιών σε άλλες οικονομικές δραστηριότητες.
3.4. Αβιοτικοί παράγοντες του χερσαίου περιβάλλοντος
Η αβιοτική συνιστώσα του χερσαίου περιβάλλοντος (γη) περιλαμβάνει ένα σύνολο κλιματικών και εδαφικών συνθηκών, δηλαδή ένα σύνολο στοιχείων που είναι δυναμικά σε χρόνο και χώρο, συνδέονται μεταξύ τους και επηρεάζουν τους ζωντανούς οργανισμούς.
Χαρακτηριστικά της επίδρασης στη βιόσφαιρα από κοσμικούς παράγοντες και εκδηλώσεις της ηλιακής δραστηριότητας είναι ότι η επιφάνεια του πλανήτη μας (όπου συγκεντρώνεται το «φιλμ της ζωής») χωρίζεται, όπως λέγαμε, από τον Κόσμο από ένα ισχυρό στρώμα ύλης στο μια αέρια κατάσταση, δηλαδή από την ατμόσφαιρα. Η αβιοτική συνιστώσα του χερσαίου περιβάλλοντος περιλαμβάνει ένα σύνολο κλιματικών, υδρολογικών, εδαφολογικών και εδαφικών συνθηκών, δηλαδή πολλά στοιχεία που είναι δυναμικά στο χρόνο και στο χώρο, αλληλένδετα και επηρεάζουν τους ζωντανούς οργανισμούς. Η ατμόσφαιρα, ως περιβάλλον που αντιλαμβάνεται κοσμικούς και ηλιακούς παράγοντες, έχει την πιο σημαντική λειτουργία διαμόρφωσης του κλίματος.
Η επίδραση της θερμοκρασίας στους οργανισμούς
Η θερμοκρασία είναι ο σημαντικότερος από τους περιοριστικούς (περιοριστικούς) παράγοντες. Τα όρια ανοχής για κάθε είδος είναι οι μέγιστες και ελάχιστες θανατηφόρες θερμοκρασίες, πέρα από τις οποίες το είδος επηρεάζεται θανάσιμα από τη ζέστη ή το κρύο (Εικ. 2.). Εκτός από μερικές μοναδικές εξαιρέσεις, όλα τα έμβια όντα μπορούν να ζουν σε θερμοκρασίες μεταξύ 0 και 50 °C, λόγω των ιδιοτήτων του πρωτοπλάσματος των κυττάρων.
Στο σχ. 2. δείχνει τα όρια θερμοκρασίας της ζωής μιας ομάδας ειδών, πληθυσμού. Στο «βέλτιστο διάστημα», οι οργανισμοί αισθάνονται άνετα, αναπαράγονται ενεργά και ο πληθυσμός αυξάνεται. Στις ακραίες περιοχές του ορίου θερμοκρασίας της ζωής - "μειωμένη ζωτική δραστηριότητα" - οι οργανισμοί αισθάνονται καταπιεσμένοι. Με περαιτέρω ψύξη εντός του «κατώτερου ορίου αντίστασης» ή αύξηση της θερμότητας εντός του «ανώτερου ορίου αντίστασης», οι οργανισμοί πέφτουν στη «ζώνη θανάτου» και πεθαίνουν.
Αυτό το παράδειγμα επεξηγεί τον γενικό νόμο της βιολογικής σταθερότητας (σύμφωνα με τον Lamotte) που εφαρμόζεται σε οποιονδήποτε από τους σημαντικούς περιοριστικούς παράγοντες. Η τιμή του "βέλτιστου διαστήματος" χαρακτηρίζει την "αξία" της αντίστασης των οργανισμών, δηλαδή την τιμή της ανοχής του σε αυτόν τον παράγοντα, ή "οικολογικό σθένος".
Οι διαδικασίες προσαρμογής στα ζώα σε σχέση με τη θερμοκρασία οδήγησαν στην εμφάνιση ποικιλοθερμικών και ομοιοθερμικών ζώων. Η συντριπτική πλειονότητα των ζώων είναι ποικιλοθερμικά, δηλαδή η θερμοκρασία του σώματός τους αλλάζει με την αλλαγή της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος: αμφίβια, ερπετά, έντομα κ.λπ. Ένα πολύ μικρότερο μέρος των ζώων είναι ομοιοθερμικά, δηλαδή έχουν σταθερή θερμοκρασία σώματος , ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος: θηλαστικά (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) με θερμοκρασία σώματος 36-37 0 C και πτηνά με θερμοκρασία σώματος 40 ° C.
Ρύζι. 2. Γενικός νόμος της βιολογικής σταθερότητας (σύμφωνα με τον M. Lamott)
Μόνο τα ομοιοθερμικά ζώα μπορούν να ζήσουν ενεργό ζωή σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν. Οι Ποικιλόθερμοι, αν και αντέχουν σε θερμοκρασίες πολύ κάτω από το μηδέν, χάνουν ταυτόχρονα την κινητικότητά τους. Μια θερμοκρασία περίπου 40 ° C, δηλαδή ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία πήξης των πρωτεϊνών, είναι το όριο για τα περισσότερα ζώα.
Η θερμοκρασία παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή των φυτών. Με αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 ° C, η ένταση της φωτοσύνθεσης διπλασιάζεται, αλλά μόνο μέχρι τους 30-35 ° C, στη συνέχεια η έντασή της πέφτει και στους 40-45 ° C, η φωτοσύνθεση σταματά εντελώς. Στους 50 °C, τα περισσότερα χερσαία φυτά πεθαίνουν, γεγονός που σχετίζεται με την εντατικοποίηση της αναπνοής των φυτών με την αύξηση της θερμοκρασίας και στη συνέχεια τον τερματισμό της στους 50 0 °C.
Η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την πορεία της διατροφής των ριζών στα φυτά: αυτή η διαδικασία είναι δυνατή μόνο εάν η θερμοκρασία του εδάφους στις περιοχές αναρρόφησης είναι αρκετούς βαθμούς χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του εδάφους του φυτού. Η παραβίαση αυτής της ισορροπίας συνεπάγεται την αναστολή της ζωτικής δραστηριότητας του φυτού και ακόμη και τον θάνατό του. Είναι γνωστές μορφολογικές προσαρμογές των φυτών σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι λεγόμενες μορφές ζωής των φυτών, για παράδειγμα, επίφυτα, φανερόφυτα κ.λπ.
Μορφολογικές προσαρμογές στις θερμοκρασιακές συνθήκες ζωής, και κυρίως, παρατηρούνται και στα ζώα. Οι φάρμες ζωής ζώων ενός είδους, για παράδειγμα, μπορούν να δημιουργηθούν υπό την επίδραση χαμηλών θερμοκρασιών, από -20 έως -40 0 C, στις οποίες αναγκάζονται να συσσωρεύουν θρεπτικά συστατικά και να αυξάνουν το σωματικό βάρος: από όλες τις τίγρεις, η τίγρη Amur είναι το μεγαλύτερο, που ζει στις πιο βόρειες και σκληρές συνθήκες. Αυτό το μοτίβο ονομάζεται κανόνας του Μπέργκμαν: στα θερμόαιμα ζώα, το μέγεθος του σώματος των ατόμων είναι, κατά μέσο όρο, μεγαλύτερο σε πληθυσμούς που ζουν στα ψυχρότερα μέρη του εύρους κατανομής του είδους.
Αλλά στη ζωή των ζώων, οι φυσιολογικές προσαρμογές είναι πολύ πιο σημαντικές, η απλούστερη από τις οποίες είναι ο εγκλιματισμός - μια φυσιολογική προσαρμογή για να αντέχουν τη ζέστη ή το κρύο. Για παράδειγμα, η καταπολέμηση της υπερθέρμανσης μέσω της αύξησης της εξάτμισης, η καταπολέμηση της ψύξης σε ποικιλοθερμικά ζώα με μερική αφυδάτωση του σώματός τους ή η συσσώρευση ειδικών ουσιών που μειώνουν το σημείο πήξης, στα ομοιοθερμικά ζώα - λόγω αλλαγής του μεταβολισμού.
Υπάρχουν επίσης πιο ριζοσπαστικές μορφές προστασίας από το κρύο - μετανάστευση σε θερμότερα κλίματα (πτήσεις πουλιών, αίγαγρο μεγάλου υψόμετρου μετακινούνται σε χαμηλότερα υψόμετρα για το χειμώνα κ.λπ.), χειμερίαση - χειμερία νάρκη για τη χειμερινή περίοδο (μαρμότα, σκίουρος, καφέ αρκούδα, ιπτάμενα ποντίκια: είναι σε θέση να μειώσουν τη θερμοκρασία του σώματός τους σχεδόν στο μηδέν, επιβραδύνοντας τον μεταβολισμό τους και συνεπώς τη σπατάλη θρεπτικών συστατικών).
Εισαγωγή
Κάθε μέρα, βιάζεστε για τα επαγγελματικά σας, περπατάτε στο δρόμο, τρέμοντας από το κρύο ή ιδρωμένοι από τη ζέστη. Και μετά από μια εργάσιμη μέρα, πηγαίνετε στο κατάστημα, αγοράστε φαγητό. Βγαίνοντας από το κατάστημα, σταματήστε βιαστικά ένα διερχόμενο μίνι λεωφορείο και κατεβείτε ανίσχυροι στην πλησιέστερη άδεια θέση. Για πολλούς, αυτός είναι ένας γνωστός τρόπος ζωής, έτσι δεν είναι; Έχετε σκεφτεί ποτέ πώς συνεχίζεται η ζωή από άποψη οικολογίας; Η ύπαρξη ανθρώπου, φυτών και ζώων είναι δυνατή μόνο μέσω της αλληλεπίδρασής τους. Δεν κάνει χωρίς την επίδραση της άψυχης φύσης. Καθένας από αυτούς τους τύπους επιρροής έχει τη δική του ονομασία. Έτσι, υπάρχουν μόνο τρεις τύποι περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Αυτοί είναι ανθρωπογενείς, βιοτικοί και αβιοτικοί παράγοντες. Ας δούμε καθένα από αυτά και τις επιπτώσεις του στη φύση.
1. Ανθρωπογενείς παράγοντες - ο αντίκτυπος στη φύση όλων των μορφών ανθρώπινης δραστηριότητας
Όταν αναφέρεται αυτός ο όρος, δεν έρχεται στο μυαλό ούτε μια θετική σκέψη. Ακόμη και όταν οι άνθρωποι κάνουν κάτι καλό για τα ζώα και τα φυτά, αυτό οφείλεται στις συνέπειες κακών πραγμάτων που έχουν κάνει στο παρελθόν (για παράδειγμα, λαθροθηρία).
Ανθρωπογενείς παράγοντες (παραδείγματα):
- Ξήρανση βάλτων.
- Λίπανση χωραφιών με φυτοφάρμακα.
- Λαθροθηρία.
- Βιομηχανικά απόβλητα (φωτογραφία).
συμπέρασμα
Όπως μπορείτε να δείτε, βασικά ένα άτομο βλάπτει μόνο το περιβάλλον. Και λόγω της αύξησης της οικονομικής και βιομηχανικής παραγωγής, ακόμη και τα μέτρα προστασίας του περιβάλλοντος που θεσπίστηκαν από σπάνιους εθελοντές (δημιουργία αποθεμάτων, περιβαλλοντικές συγκεντρώσεις) δεν βοηθούν πλέον.
2. Βιοτικοί παράγοντες - η επίδραση της άγριας ζωής σε μια ποικιλία οργανισμών
Με απλά λόγια, αυτή είναι η αλληλεπίδραση φυτών και ζώων μεταξύ τους. Μπορεί να είναι και θετικό και αρνητικό. Υπάρχουν διάφοροι τύποι τέτοιων αλληλεπιδράσεων:
1. Ανταγωνισμός - τέτοιες σχέσεις μεταξύ ατόμων του ίδιου ή διαφορετικού είδους, στις οποίες η χρήση ενός συγκεκριμένου πόρου από ένα από αυτά μειώνει τη διαθεσιμότητά του σε άλλα. Γενικά, κατά τη διάρκεια του αγώνα, ζώα ή φυτά τσακώνονται μεταξύ τους για το κομμάτι ψωμί τους.
2. Αμοιβαιότητα - μια τέτοια σχέση στην οποία καθένα από τα είδη λαμβάνει ένα ορισμένο όφελος. Με απλά λόγια, όταν φυτά ή/και ζώα αλληλοσυμπληρώνονται αρμονικά.
3. Ο κομμενσαλισμός είναι μια μορφή συμβίωσης μεταξύ οργανισμών διαφορετικών ειδών, κατά την οποία ένας από αυτούς χρησιμοποιεί την κατοικία ή τον οργανισμό υποδοχής ως τόπο εγκατάστασης και μπορεί να φάει τα υπολείμματα τροφής ή προϊόντα της ζωτικής του δραστηριότητας. Ταυτόχρονα, δεν επιφέρει κανένα κακό ή όφελος στον ιδιοκτήτη. Γενικά, μια μικρή δυσδιάκριτη προσθήκη.
Βιοτικοί παράγοντες (παραδείγματα):
Συνύπαρξη ψαριών και πολυπόδων κοραλλιών, μαστιγωτών πρωτόζωων και εντόμων, δέντρων και πτηνών (π.χ. δρυοκολάπτες), ψαρονιών και ρινόκερων.
συμπέρασμα
Παρά το γεγονός ότι οι βιοτικοί παράγοντες μπορεί να είναι επιβλαβείς για τα ζώα, τα φυτά και τον άνθρωπο, υπάρχουν επίσης πολύ μεγάλα οφέλη από αυτούς.
3. Αβιοτικοί παράγοντες - η επίδραση της άψυχης φύσης σε μια ποικιλία οργανισμών
Ναι, και η άψυχη φύση παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες ζωής των ζώων, των φυτών και των ανθρώπων. Ίσως ο πιο σημαντικός αβιοτικός παράγοντας είναι ο καιρός.
Αβιοτικοί παράγοντες: παραδείγματα
Αβιοτικοί παράγοντες είναι η θερμοκρασία, η υγρασία, ο φωτισμός, η αλατότητα του νερού και του εδάφους, καθώς και το ατμοσφαιρικό περιβάλλον και η σύσταση των αερίων του.
συμπέρασμα
Οι αβιοτικοί παράγοντες μπορούν να βλάψουν τα ζώα, τα φυτά και τους ανθρώπους, αλλά και πάλι τους ωφελούν κυρίως.
Αποτέλεσμα
Ο μόνος παράγοντας που δεν ωφελεί κανέναν είναι ο ανθρωπογενής. Ναι, επίσης δεν φέρνει τίποτα καλό σε έναν άνθρωπο, αν και είναι σίγουρος ότι αλλάζει τη φύση για το καλό του και δεν σκέφτεται τι θα μετατραπεί αυτό το «καλό» για αυτόν και τους απογόνους του σε δέκα χρόνια. Ο άνθρωπος έχει ήδη καταστρέψει ολοσχερώς πολλά είδη ζώων και φυτών που είχαν τη θέση τους στο παγκόσμιο οικοσύστημα. Η βιόσφαιρα της Γης μοιάζει με ταινία στην οποία δεν υπάρχουν δευτερεύοντες ρόλοι, είναι όλοι οι κύριοι. Τώρα φανταστείτε ότι κάποια από αυτά αφαιρέθηκαν. Τι γίνεται στην ταινία? Έτσι είναι στη φύση: αν εξαφανιστεί ο μικρότερος κόκκος άμμου, το μεγάλο κτίριο της Ζωής θα καταρρεύσει.
Ο αντίκτυπος των περιβαλλοντικών παραγόντων στους ζωντανούς οργανισμούς μεμονωμένα και στην κοινότητα ως σύνολο είναι πολύπλευρος. Κατά την αξιολόγηση της επιρροής ενός ή του άλλου περιβαλλοντικού παράγοντα, είναι σημαντικό να χαρακτηριστεί η ένταση της δράσης του στη ζωντανή ύλη: υπό ευνοϊκές συνθήκες, μιλούν για βέλτιστο παράγοντα και με περίσσεια ή ανεπάρκεια, έναν περιοριστικό παράγοντα.
Θερμοκρασία.Τα περισσότερα είδη είναι προσαρμοσμένα σε ένα αρκετά στενό εύρος θερμοκρασιών. Μερικοί οργανισμοί, ειδικά στο στάδιο ηρεμίας, μπορούν να υπάρχουν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, τα σπόρια μικροοργανισμών μπορούν να αντέξουν την ψύξη στους -200 °C. Ορισμένοι τύποι βακτηρίων και φυκιών μπορούν να ζουν και να πολλαπλασιάζονται σε θερμές πηγές σε θερμοκρασίες από +80 έως -88 °C. Το εύρος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στο νερό είναι πολύ μικρότερο από ό,τι στο έδαφος, αντίστοιχα, και τα όρια αντοχής στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στους υδρόβιους οργανισμούς είναι στενότερα από ό,τι στους χερσαίους. Ωστόσο, τόσο για τους υδρόβιους όσο και για τους χερσαίους κατοίκους, η βέλτιστη θερμοκρασία είναι στην περιοχή από +15 έως +30 ° C.
Υπάρχουν οργανισμοί με ασταθή θερμοκρασία σώματος - ποικιλοθερμικοί (από τα ελληνικά. ποικιλός- διαφορετικό, μεταβλητό και θερμο-θερμότητα) και οργανισμοί με σταθερή θερμοκρασία σώματος - ομοιοθερμικοί (από τα ελληνικά. ομοιος- παρόμοια και θερμο-ζεστός). Η θερμοκρασία του σώματος των ποικιλοθερμικών οργανισμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Η αύξησή του προκαλεί σε αυτά εντατικοποίηση των ζωτικών διεργασιών και, εντός ορισμένων ορίων, επιτάχυνση της ανάπτυξης.
Η θερμοκρασία δεν είναι σταθερή στη φύση. Οι οργανισμοί που κανονικά εκτίθενται στις εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας που συμβαίνουν στις εύκρατες ζώνες είναι λιγότερο ικανοί να ανεχθούν σταθερές θερμοκρασίες. Οι έντονες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας - σοβαροί παγετοί ή ζέστη - είναι επίσης δυσμενείς για τους οργανισμούς. Υπάρχουν πολλές συσκευές για την αντιμετώπιση της ψύξης ή της υπερθέρμανσης. Με την έναρξη του χειμώνα, τα φυτά και τα ποικιλοθερμικά ζώα πέφτουν σε κατάσταση χειμερινού λήθαργου. Η ένταση του μεταβολισμού μειώνεται απότομα, πολλά λίπη και υδατάνθρακες αποθηκεύονται στους ιστούς. Η ποσότητα του νερού στα κύτταρα μειώνεται, τα σάκχαρα και η γλυκερίνη συσσωρεύονται, αποτρέποντας το πάγωμα. Την καυτή περίοδο ενεργοποιούνται φυσιολογικοί μηχανισμοί που προστατεύουν από την υπερθέρμανση. Στα φυτά, η εξάτμιση του νερού μέσω των στομάτων αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας των φύλλων. Στα ζώα υπό αυτές τις συνθήκες, η εξάτμιση του νερού μέσω του αναπνευστικού συστήματος και των περιβλημάτων του δέρματος αυξάνεται επίσης. Επιπλέον, τα ποικιλοθερμικά ζώα αποφεύγουν την υπερθέρμανση μέσω προσαρμοστικής συμπεριφοράς: επιλέγουν ενδιαιτήματα με το πιο ευνοϊκό μικροκλίμα, κρύβονται σε λαγούμια ή κάτω από πέτρες τις ζεστές ώρες της ημέρας και δραστηριοποιούνται ορισμένες ώρες της ημέρας κ.λπ.
Έτσι, η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι ένας σημαντικός και συχνά περιοριστικός παράγοντας ζωής.
Τα ομοιοθερμικά ζώα - πτηνά και θηλαστικά - εξαρτώνται πολύ λιγότερο από τις συνθήκες θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Οι αρωματικές αλλαγές στη δομή επέτρεψαν σε αυτές τις δύο κατηγορίες να παραμείνουν ενεργές σε πολύ απότομες πτώσεις θερμοκρασίας και να κυριαρχήσουν σχεδόν σε όλους τους οικοτόπους.
Η καταθλιπτική επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών στους οργανισμούς εντείνεται από τους ισχυρούς ανέμους.
Φως.Το φως με τη μορφή ηλιακής ακτινοβολίας παρέχει όλες τις διαδικασίες ζωής στη Γη (Εικ. 25.4). Για τους οργανισμούς, το μήκος κύματος της αντιληπτής ακτινοβολίας, η έντασή της και η διάρκεια της έκθεσης (διάρκεια της ημέρας ή φωτοπερίοδος) είναι σημαντικά. Οι υπεριώδεις ακτίνες με μήκος κύματος μεγαλύτερο από 0,3 μικρά αποτελούν περίπου το 40% της ακτινοβολούμενης ενέργειας που φτάνει στην επιφάνεια της γης. Σε μικρές δόσεις, είναι απαραίτητα για τα ζώα και τον άνθρωπο. Υπό την επιρροή τους, σχηματίζεται στο σώμα η βιταμίνη D. Τα έντομα διακρίνουν οπτικά τις υπεριώδεις ακτίνες και το χρησιμοποιούν για να περιηγηθούν στο έδαφος σε συννεφιασμένο καιρό. Το ορατό φως με μήκος κύματος 0,4-0,75 μικρά έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στο σώμα. Η ενέργεια του ορατού φωτός είναι περίπου το 45% της συνολικής ενέργειας ακτινοβολίας που προσπίπτει στη Γη. Το ορατό φως εξασθενεί λιγότερο όταν διέρχεται από πυκνά σύννεφα και νερό. Επομένως, η φωτοσύνθεση μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο σε συννεφιασμένο καιρό όσο και κάτω από ένα στρώμα νερού συγκεκριμένου πάχους. Ωστόσο, μόνο το 0,1 έως 1% της εισερχόμενης ηλιακής ενέργειας δαπανάται για τη σύνθεση βιομάζας.
Ρύζι. 25.4.
Ανάλογα με τις συνθήκες του οικοτόπου, τα φυτά προσαρμόζονται στη σκιά - φυτά ανθεκτικά στη σκιά ή, αντίθετα, στον λαμπερό ήλιο - φυτά που αγαπούν το φως. Η τελευταία ομάδα περιλαμβάνει τα δημητριακά.
Εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της δραστηριότητας των ζωντανών οργανισμών και την ανάπτυξή τους παίζει η διάρκεια της έκθεσης στο φως - η φωτοπερίοδος. Στις εύκρατες ζώνες, πάνω και κάτω από τον ισημερινό, ο κύκλος ανάπτυξης των φυτών και των ζώων προσαρμόζεται στις εποχές του έτους και η προετοιμασία για τις μεταβαλλόμενες συνθήκες θερμοκρασίας πραγματοποιείται με βάση ένα σήμα διάρκειας ημέρας, το οποίο, σε αντίθεση με άλλους εποχιακούς παράγοντες , είναι πάντα το ίδιο μια συγκεκριμένη εποχή του χρόνου σε ένα δεδομένο μέρος. Η φωτοπερίοδος είναι, όπως ήταν, ένας μηχανισμός ενεργοποίησης που ενεργοποιεί διαδοχικά φυσιολογικές διεργασίες που οδηγούν στην ανάπτυξη, την ανθοφορία των φυτών την άνοιξη, την καρποφορία το καλοκαίρι και την αποβολή φύλλων το φθινόπωρο, καθώς και τη συσσώρευση λίπους, τη μετανάστευση και την αναπαραγωγή στο πτηνά και θηλαστικά και η έναρξη ενός σταδίου αδρανοποίησης στα έντομα.
Εκτός από τις εποχιακές αλλαγές, η αλλαγή της ημέρας και της νύχτας καθορίζει τον καθημερινό ρυθμό δραστηριότητας τόσο ολόκληρων οργανισμών όσο και φυσιολογικών διεργασιών. Η ικανότητα των οργανισμών να αισθάνονται το χρόνο, η παρουσία ενός «βιολογικού ρολογιού» σε αυτούς, είναι μια σημαντική προσαρμογή που εξασφαλίζει την επιβίωση ενός ατόμου σε δεδομένες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Η υπέρυθρη ακτινοβολία αποτελεί το 45% της συνολικής ποσότητας ενέργειας ακτινοβολίας που προσπίπτει στη Γη. Οι υπέρυθρες ακτίνες αυξάνουν τη θερμοκρασία των φυτικών και ζωικών ιστών, απορροφώνται καλά από άψυχα αντικείμενα, συμπεριλαμβανομένου του νερού.
Για την παραγωγικότητα των φυτών, δηλ. σχηματισμός οργανικής ύλης, ο πιο σημαντικός δείκτης είναι η συνολική άμεση ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνεται σε μεγάλες χρονικές περιόδους (μήνες, χρόνια).
Υγρασία.Το νερό είναι απαραίτητο συστατικό του κυττάρου, επομένως η ποσότητα του σε ορισμένα ενδιαιτήματα χρησιμεύει ως περιοριστικός παράγοντας για τα φυτά και τα ζώα και καθορίζει τη φύση της χλωρίδας και της πανίδας σε μια δεδομένη περιοχή. Η περίσσεια νερού στο έδαφος οδηγεί στην ανάπτυξη ελώδης βλάστησης. Ανάλογα με την υγρασία του εδάφους (και τις ετήσιες βροχοπτώσεις), η σύσταση των ειδών των φυτικών κοινοτήτων αλλάζει. Με ετήσια βροχόπτωση 250 mm ή λιγότερο, αναπτύσσεται ένα ερημικό τοπίο. Η άνιση κατανομή των βροχοπτώσεων κατά τις εποχές είναι επίσης ένας σημαντικός περιοριστικός παράγοντας για τους οργανισμούς. Σε αυτή την περίπτωση, τα φυτά και τα ζώα πρέπει να υπομείνουν μακρές ξηρασίες. Σε μια σύντομη περίοδο υψηλής εδαφικής υγρασίας, συμβαίνει η συσσώρευση πρωτογενούς παραγωγής για το σύνολο της κοινότητας. Καθορίζει το μέγεθος της ετήσιας προσφοράς τροφής για ζώα και σαπροφάγους (από την ελληνική. σάπρος- σάπιο και φάγος-καταβροχθιστής) - οργανισμοί που αποσυνθέτουν οργανικά υπολείμματα.
Στη φύση, κατά κανόνα, υπάρχουν καθημερινές διακυμάνσεις της υγρασίας του αέρα, οι οποίες, μαζί με το φως και τη θερμοκρασία, ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των οργανισμών. Η υγρασία ως περιβαλλοντικός παράγοντας είναι σημαντική καθώς αλλάζει την επίδραση της θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία έχει πιο έντονη επίδραση στο σώμα εάν η υγρασία είναι πολύ υψηλή ή χαμηλή. Με τον ίδιο τρόπο, ο ρόλος της υγρασίας αυξάνεται εάν η θερμοκρασία είναι κοντά στα όρια της ανθεκτικότητας του είδους. Είδη φυτών και ζώων που ζουν σε περιοχές με ανεπαρκή υγρασία, στη διαδικασία φυσικής επιλογής, έχουν προσαρμοστεί αποτελεσματικά στις αντίξοες συνθήκες της ξηρασίας. Σε τέτοια φυτά, το ριζικό σύστημα αναπτύσσεται ισχυρά, η οσμωτική πίεση του κυτταρικού χυμού αυξάνεται, γεγονός που συμβάλλει στην κατακράτηση νερού στους ιστούς, η επιδερμίδα των φύλλων παχαίνει και η λεπίδα του φύλλου μειώνεται πολύ ή μετατρέπεται σε αγκάθια. Σε ορισμένα φυτά (saxaul), τα φύλλα χάνονται και η φωτοσύνθεση πραγματοποιείται από πράσινους μίσχους. Ελλείψει νερού, η ανάπτυξη των φυτών της ερήμου σταματά, ενώ τα φυτά που αγαπούν την υγρασία μαραίνονται και πεθαίνουν κάτω από τέτοιες συνθήκες. Οι κάκτοι είναι σε θέση να αποθηκεύουν μεγάλη ποσότητα νερού στους ιστούς τους και να το χρησιμοποιούν με φειδώ. Μια παρόμοια προσαρμογή βρέθηκε στις αφρικανικές ερήμους, το οποίο είναι ένα παράδειγμα της παράλληλης εξέλιξης άσχετων ομάδων κάτω από παρόμοιες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Τα ζώα της ερήμου έχουν επίσης μια σειρά φυσιολογικών προσαρμογών για να ανέχονται την έλλειψη νερού. Μικρά ζώα - τρωκτικά, ερπετά, αρθρόποδα - εξάγουν νερό από τα τρόφιμα. Η πηγή του νερού είναι επίσης το λίπος, το οποίο συσσωρεύεται σε μεγάλες ποσότητες σε ορισμένα ζώα (η καμπούρα της καμήλας). Την καυτή περίοδο, πολλά ζώα (τρωκτικά, χελώνες) πέφτουν σε χειμερία νάρκη, που διαρκεί αρκετούς μήνες.
Ιοντίζουσα ακτινοβολία.Η ακτινοβολία με πολύ υψηλή ενέργεια, που μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ζευγών θετικών και αρνητικών ιόντων, ονομάζεται ιονίζουσα. Η πηγή του είναι ραδιενεργές ουσίες που περιέχονται στα πετρώματα. Επιπλέον, προέρχεται από το διάστημα.
Η ένταση της ιονίζουσας ακτινοβολίας στο περιβάλλον έχει αυξηθεί σημαντικά ως αποτέλεσμα της ανθρώπινης χρήσης της ατομικής ενέργειας. Οι δοκιμές πυρηνικών όπλων, οι πυρηνικοί σταθμοί, η παραγωγή καυσίμων και η διάθεση αποβλήτων τους, η ιατρική έρευνα και άλλες ειρηνικές χρήσεις της πυρηνικής ενέργειας δημιουργούν τοπικά «καυτά σημεία» και δημιουργούν απόβλητα που συχνά απελευθερώνονται στο περιβάλλον κατά τη μεταφορά ή την αποθήκευση.
Από τους τρεις τύπους ιοντίζουσας ακτινοβολίας που έχουν μεγάλη οικολογική σημασία, δύο είναι η σωματιδιακή ακτινοβολία (σωματίδια άλφα και βήτα) και ο τρίτος είναι ηλεκτρομαγνητικός (ακτινοβολία γάμμα και ακτινοβολία ακτίνων Χ κοντά σε αυτήν).
Η σωματική ακτινοβολία αποτελείται από ένα ρεύμα ατομικών ή υποατομικών σωματιδίων που μεταφέρουν την ενέργειά τους σε οτιδήποτε συγκρούονται. Η ακτινοβολία άλφα είναι πυρήνες ηλίου, είναι τεράστιοι σε σύγκριση με άλλα σωματίδια, μεγέθη. Το μήκος της διαδρομής τους στον αέρα είναι μόνο μερικά εκατοστά. Η ακτινοβολία βήτα είναι γρήγορα ηλεκτρόνια. Οι διαστάσεις τους είναι πολύ μικρότερες, το μήκος της διαδρομής στον αέρα είναι αρκετά μέτρα και στους ιστούς ενός ζωικού ή φυτικού οργανισμού - αρκετά εκατοστά. Όσο για την ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, είναι παρόμοια με το φως, μόνο που το μήκος κύματος της είναι πολύ μικρότερο. Διανύει μεγάλες αποστάσεις στον αέρα και διεισδύει εύκολα στην ύλη, απελευθερώνοντας την ενέργειά του σε ένα μακρύ μονοπάτι. Η ακτινοβολία γάμμα, για παράδειγμα, διεισδύει εύκολα στους ζωντανούς ιστούς. αυτή η ακτινοβολία μπορεί να περάσει μέσα από το σώμα χωρίς κανένα αποτέλεσμα ή μπορεί να προκαλέσει ιονισμό σε μεγάλη απόσταση. Οι βιολόγοι συχνά αναφέρονται στις ραδιενεργές ουσίες που εκπέμπουν ακτινοβολία άλφα και βήτα ως «εσωτερικές εκπομπές», επειδή έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση όταν απορροφώνται, καταπίνονται ή τοποθετούνται με άλλο τρόπο μέσα στο σώμα. Οι ραδιενεργές ουσίες που εκπέμπουν κυρίως ακτινοβολία γάμμα αναφέρονται ως "εξωτερικοί εκπομποί", καθώς αυτή η διεισδυτική ακτινοβολία μπορεί να έχει επίδραση όταν η πηγή της βρίσκεται εκτός του σώματος.
Η κοσμική και ιονίζουσα ακτινοβολία που εκπέμπεται από φυσικές ραδιενεργές ουσίες που περιέχονται στο νερό και το έδαφος σχηματίζουν τη λεγόμενη ακτινοβολία υποβάθρου, στην οποία είναι προσαρμοσμένα τα υπάρχοντα ζώα και φυτά. Σε διάφορα μέρη της βιόσφαιρας, το φυσικό υπόβαθρο ποικίλλει κατά 3-4 φορές. Η χαμηλότερη έντασή του παρατηρείται κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας και η μεγαλύτερη σε μεγάλα υψόμετρα στα βουνά που σχηματίζονται από γρανιτένιους βράχους. Η ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας αυξάνεται με το υψόμετρο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και τα πετρώματα γρανίτη περιέχουν περισσότερα φυσικά ραδιονουκλίδια από τα ιζηματογενή πετρώματα.
Γενικά, η ιονίζουσα ακτινοβολία έχει την πιο καταστροφική επίδραση σε πιο ανεπτυγμένους και πολύπλοκους οργανισμούς και ο άνθρωπος είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος.
Οι μεγάλες δόσεις που λαμβάνει ο οργανισμός σε σύντομο χρονικό διάστημα (λεπτά ή ώρες) ονομάζονται οξείες δόσεις, σε αντίθεση με τις χρόνιες δόσεις που ο οργανισμός θα μπορούσε να ανεχθεί σε όλο τον κύκλο ζωής του. Ο αντίκτυπος των χαμηλών χρόνιων δόσεων είναι πιο δύσκολο να μετρηθεί, καθώς μπορεί να προκαλέσουν μακροχρόνιες γενετικές και σωματικές επιδράσεις. Οποιαδήποτε αύξηση του επιπέδου ακτινοβολίας στο περιβάλλον πάνω από το φόντο ή ακόμα και ένα υψηλό φυσικό υπόβαθρο μπορεί να αυξήσει τη συχνότητα επιβλαβών μεταλλάξεων.
Στα ανώτερα φυτά, η ευαισθησία στην ιονίζουσα ακτινοβολία είναι ευθέως ανάλογη με το μέγεθος του πυρήνα του κυττάρου. Στα ανώτερα ζώα, δεν έχει βρεθεί τέτοια απλή ή άμεση σχέση μεταξύ της ευαισθησίας και της κυτταρικής δομής. Για αυτούς, η ευαισθησία των επιμέρους συστημάτων οργάνων είναι πιο σημαντική. Έτσι, τα θηλαστικά είναι πολύ ευαίσθητα ακόμη και σε χαμηλές δόσεις λόγω της ελαφριάς βλάβης στον ταχέως διαιρούμενο αιμοποιητικό ιστό -τον μυελό των οστών- από την ακτινοβολία. Ο πεπτικός σωλήνας είναι επίσης ευαίσθητος και η βλάβη σε μη διαιρούμενα νευρικά κύτταρα παρατηρείται μόνο σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας.
Όταν απελευθερώνονται στο περιβάλλον, τα ραδιονουκλίδια διασκορπίζονται και αραιώνονται, αλλά μπορούν να συσσωρευτούν σε ζωντανούς οργανισμούς με διάφορους τρόπους καθώς κινούνται κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας. Οι ραδιενεργές ουσίες μπορούν επίσης να συσσωρευτούν στο νερό, το έδαφος, τα ιζήματα ή τον αέρα εάν ο ρυθμός εισόδου υπερβαίνει το ρυθμό της φυσικής ραδιενεργής αποσύνθεσης.
ρύπους.Οι συνθήκες της ανθρώπινης ζωής και η σταθερότητα των φυσικών βιογεωκαινώσεων έχουν επιδεινωθεί ραγδαία τις τελευταίες δεκαετίες λόγω της περιβαλλοντικής ρύπανσης από ουσίες που παράγονται ως αποτέλεσμα των παραγωγικών της δραστηριοτήτων. Αυτές οι ουσίες μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: φυσικές ενώσεις που είναι απόβλητα τεχνολογικών διεργασιών και τεχνητές ενώσεις που δεν βρίσκονται στη φύση.
Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει διοξείδιο του θείου (παραγωγή τήξης χαλκού), διοξείδιο του άνθρακα (θερμοηλεκτρικές μονάδες), οξείδια αζώτου, άνθρακα, υδρογονάνθρακες, ενώσεις χαλκού, ψευδαργύρου και υδραργύρου κ.λπ., ορυκτά λιπάσματα (κυρίως νιτρικά και φωσφορικά άλατα).
Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τεχνητές ουσίες που έχουν ειδικές ιδιότητες που ικανοποιούν τις ανθρώπινες ανάγκες: φυτοφάρμακα (από λατ. pestis-μόλυνση, καταστροφή και cido- kill) χρησιμοποιείται για την καταπολέμηση των ζωικών παρασίτων γεωργικών καλλιεργειών, αντιβιοτικών που χρησιμοποιούνται στην ιατρική και την κτηνιατρική για τη θεραπεία μολυσματικών ασθενειών. Τα φυτοφάρμακα περιλαμβάνουν εντομοκτόνα (από λατ. έντομο- έντομα και cido- σκοτώστε) - μέσα για την καταπολέμηση επιβλαβών εντόμων και ζιζανιοκτόνων (από λατ. βότανα-γρασίδι, φυτό και cido- kill) - μέσο για τον έλεγχο των ζιζανίων.
Όλα τους έχουν μια ορισμένη τοξικότητα (δηλητηριοποίηση) για τον άνθρωπο. Ταυτόχρονα, χρησιμεύουν ως ανθρωπογενείς αβιοτικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες που έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη σύσταση των ειδών των βιογεωκαινώσεων. Αυτή η επίδραση εκφράζεται σε μια αλλαγή στις ιδιότητες του εδάφους (οξίνιση, μετάβαση τοξικών στοιχείων σε διαλυτή κατάσταση, δομική διαταραχή, εξαθλίωση της σύστασης του είδους). αλλαγές στις ιδιότητες του νερού (αυξημένη ανοργανοποίηση, αυξημένη περιεκτικότητα σε νιτρικά και φωσφορικά άλατα, οξίνιση, κορεσμός με τασιενεργά). μια αλλαγή στην αναλογία των στοιχείων στο έδαφος και το νερό, η οποία οδηγεί σε επιδείνωση των συνθηκών για την ανάπτυξη των φυτών και των ζώων.
Τέτοιες αλλαγές χρησιμεύουν ως παράγοντες επιλογής, ως αποτέλεσμα των οποίων δημιουργούνται νέες φυτικές και ζωικές κοινότητες με εξαντλημένη σύνθεση ειδών.
Οι αλλαγές στους περιβαλλοντικούς παράγοντες όσον αφορά την επίδρασή τους στους οργανισμούς μπορεί να είναι: 1) τακτικά περιοδικές, για παράδειγμα, σε σχέση με την ώρα της ημέρας, την εποχή του έτους ή τον ρυθμό των παλίρροιων στον ωκεανό. 2) ακανόνιστες, για παράδειγμα, αλλαγές στις καιρικές συνθήκες σε διαφορετικά χρόνια, καταστροφές (καταιγίδες, νεροποντές, κατολισθήσεις κ.λπ.) 3) κατευθυνόμενη: σε περίπτωση ψύξης ή θέρμανσης του κλίματος, υπερανάπτυξης ταμιευτήρων κ.λπ. Οι πληθυσμοί των οργανισμών που ζουν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον προσαρμόζονται σε αυτή τη μεταβλητότητα μέσω της φυσικής επιλογής. Αναπτύσσουν ορισμένα μορφολογικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά που τους επιτρέπουν να υπάρχουν σε αυτές και σε καμία άλλη περιβαλλοντική κατάσταση. Για κάθε παράγοντα που επηρεάζει το σώμα, υπάρχει μια ευνοϊκή δύναμη επιρροής, που ονομάζεται ζώνη βέλτιστου του οικολογικού παράγοντα ή απλά το βέλτιστο του. Για οργανισμούς αυτού του είδους, η απόκλιση από τη βέλτιστη ένταση της δράσης του παράγοντα (μείωση ή αύξηση) καταστέλλει τη ζωτική δραστηριότητα. Τα όρια πέρα από τα οποία επέρχεται ο θάνατος του οργανισμού ονομάζονται άνω και κάτω όρια αντοχής (Εικ. 25.5).
Ρύζι. 25.5. Ένταση δράσης περιβαλλοντικών παραγόντων
Σημεία αγκύρωσης
- Τα περισσότερα είδη οργανισμών είναι προσαρμοσμένα στη ζωή σε ένα στενό εύρος θερμοκρασιών. οι βέλτιστες τιμές θερμοκρασίας είναι από +15 έως +30 °C.
- Το φως με τη μορφή ηλιακής ακτινοβολίας παρέχει όλες τις διαδικασίες ζωής στη Γη.
- Κοσμική και ιοντίζουσα ακτινοβολία που εκπέμπεται από φυσικές ραδιενεργές ουσίες αποτελούν την ακτινοβολία «υπόβαθρο» στην οποία είναι προσαρμοσμένα τα υπάρχοντα φυτά και ζώα.
- Οι ρύποι, έχοντας τοξική επίδραση στους ζωντανούς οργανισμούς, εξαθλιώνουν τη σύσταση των ειδών των βιοκαινώσεων.
Ερωτήσεις και εργασίες για επανάληψη
- 1. Τι είναι οι αβιοτικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες;
- 2. Τι προσαρμογές έχουν τα φυτά και τα ζώα στις αλλαγές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος;
- 3. Να αναφέρετε ποιο μέρος του φάσματος της ορατής ακτινοβολίας του Ήλιου απορροφάται πιο ενεργά από τη χλωροφύλλη των πράσινων φυτών;
- 4. Μιλήστε μας για τις προσαρμογές των ζωντανών οργανισμών στην έλλειψη νερού.
- 5. Περιγράψτε την επίδραση διαφόρων ειδών ιονίζουσας ακτινοβολίας σε ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς.
- 6. Ποια είναι η επίδραση των ρύπων στην κατάσταση των βιογεωκαινώσεων;
