Primjeri abiotskih okolišnih čimbenika. Čimbenici okoliša i njihova klasifikacija

Razlikuju se sljedeće skupine abiotskih čimbenika (čimbenici nežive prirode): klimatski, edafogeni (tlo), orografski i kemijski.

I) Klimatski čimbenici: uključuju sunčevo zračenje, temperaturu, tlak, vjetar i neke druge utjecaje iz okoliša.

1) Sunčevo zračenje je snažan čimbenik okoliša. Prostorom se širi u obliku elektromagnetskih valova od kojih je 48% u vidljivom dijelu spektra, 45% infracrveno zračenje (duge valne duljine) i oko 7% kratkovalno ultraljubičasto zračenje. Sunčevo zračenje je primarni izvor energije bez kojeg je život na Zemlji nemoguć. No, s druge strane, izravna izloženost sunčevoj svjetlosti (osobito njezinoj ultraljubičastoj komponenti) štetna je za živu stanicu. Evolucija biosfere bila je usmjerena na smanjenje intenziteta ultraljubičastog dijela spektra i njegovu zaštitu od suvišnog sunčevog zračenja. Tome je pridonio nastanak ozona (ozonskog omotača) iz kisika koji su oslobodili prvi fotosintetski organizmi.

Ukupna količina sunčeve energije koja dopire do Zemlje je otprilike konstantna. Ali različite točke na zemljinoj površini primaju različite količine energije (zbog razlika u vremenu osvjetljenja, različitih upadnih kutova, stupnja refleksije, prozirnosti atmosfere itd.)

Otkrivena je bliska veza između Sunčeve aktivnosti i ritma bioloških procesa. Što je više solarne aktivnosti (više pjega na Suncu), to je više poremećaja u atmosferi, magnetskih oluja koje utječu na žive organizme. Važnu ulogu ima i promjena sunčeve aktivnosti tijekom dana, koja određuje dnevne ritmove organizma. Kod čovjeka je više od 100 fizioloških karakteristika podložno dnevnom ciklusu (lučenje hormona, brzina disanja, rad raznih žlijezda itd.)

Sunčevo zračenje uvelike određuje i ostale klimatske čimbenike.

2) Temperatura okoline povezana je s intenzitetom sunčevog zračenja, posebno infracrvenog dijela spektra. Vitalna aktivnost većine organizama odvija se normalno u temperaturnom rasponu od +5 do 40 ° C. Iznad +50 0 - +60 0 počinje nepovratno uništavanje proteina koji je dio živih tkiva. Pri visokim tlakovima gornja granica temperature može biti znatno viša (do +150−200 0 C). Donja granica temperature često je manje kritična. Neki živi organizmi mogu podnijeti vrlo niske temperature (do -200 0 C) u stanju mirovanja. Mnogi organizmi na Arktiku i Antarktici stalno žive na temperaturama ispod ništice. Neke arktičke ribe imaju normalnu tjelesnu temperaturu od -1,7 0 C. Pritom se voda u njihovim uskim kapilarama ne smrzava.

Ovisnost intenziteta vitalne aktivnosti većine živih organizama o temperaturi ima sljedeći oblik:

sl.12. Ovisnost vitalne aktivnosti organizama o temperaturi

Kao što se može vidjeti sa slike, s povećanjem temperature ubrzavaju se biološki procesi (stopa reprodukcije i razvoja, količina konzumirane hrane). Na primjer, za razvoj gusjenica kupusnog leptira na +10 0 C potrebno je 100 dana, a na +26 0 C - samo 10 dana. Ali daljnje povećanje temperature dovodi do oštrog smanjenja parametara vitalne aktivnosti i smrti organizma.

U vodi je raspon temperaturnih fluktuacija manji nego na kopnu. Stoga su vodeni organizmi manje prilagođeni promjenama temperature od kopnenih.

Temperatura često određuje zoniranje u kopnenim i vodenim biogeocenozama.

3) Vlažnost okoliša važan je čimbenik okoliša. Većina živih organizama sastoji se od 70-80% vode – tvari neophodne za postojanje protoplazme. Vlažnost područja određena je vlažnošću atmosferskog zraka, količinom padalina i površinom zaliha vode.

Vlažnost ovisi o temperaturi: što je viša, to je obično više vode u zraku. Vlagom su najbogatiji niži slojevi atmosfere. Padaline su rezultat kondenzacije vodene pare. U umjerenom pojasu raspodjela oborina po godišnjim dobima je više-manje jednolika, u tropima i suptropima je neravnomjerna. Dostupna zaliha površinske vode ovisi o izvorima podzemne vode i oborinama.

Međudjelovanje temperature i vlage formira dvije klime: morsku i kontinentalnu.

4) Tlak je još jedan klimatski faktor koji je važan za sve žive organizme. Na Zemlji postoje područja s konstantno visokim ili niskim tlakom. Padovi tlaka povezani su s neravnomjernim zagrijavanjem zemljine površine.

5) Vjetar - usmjereno kretanje zračnih masa, koje je posljedica razlike tlakova. Strujanje vjetra je usmjereno iz područja visokog tlaka u područje nižeg tlaka. Utječe na temperaturu, vlažnost i kretanje nečistoća u zraku.

6) Mjesečevi ritmovi određuju oseku i oseku na koje su morske životinje prilagođene. Oni koriste oseku i oseku za mnoge životne procese: kretanje, razmnožavanje i tako dalje.

II) Edafogeni čimbenici određuju različite karakteristike tla. Tlo ima važnu ulogu u kopnenim ekosustavima – ulogu akumulatora i rezerve resursa. Na sastav i svojstva tla snažno utječu klima, vegetacija i mikroorganizmi. Stepska tla su plodnija od šumskih jer su trave kratkotrajne i godišnje u tlo ulazi velika količina organske tvari koja se brzo raspada. Ekosustavi bez tla obično su vrlo nestabilni. Razlikuju se sljedeće glavne karakteristike tla: mehanički sastav, vlaga, gustoća i propusnost zraka.

Mehanički sastav tla određen je sadržajem čestica različite veličine u njemu. Postoje četiri vrste tla, ovisno o njihovom mehaničkom sastavu: pijesak, pjeskovita ilovača, ilovača, glina. Mehanički sastav izravno utječe na biljke, podzemne organizme, a preko njih i na druge organizme. Kapacitet vlage (sposobnost zadržavanja vlage), njihova gustoća i zrakopropusnost tala ovise o mehaničkom sastavu.

III) Orografski faktori. To uključuje visinu terena iznad razine mora, njegov reljef i položaj u odnosu na kardinalne točke. Orografski čimbenici uvelike određuju klimu određenog područja, kao i drugi biotički i abiotski čimbenici.

IV) Kemijski faktori. Tu spadaju kemijski sastav atmosfere (plinski sastav zraka), litosfera i hidrosfera. Za žive organizme od velike je važnosti sadržaj makro- i mikroelemenata u okolišu.

Makronutrijenti su elementi potrebni tijelu u relativno velikim količinama. Za većinu živih organizama to je fosfor, dušik, kalij, kalcij, sumpor, magnezij.

Elementi u tragovima su elementi koji su potrebni organizmu u izuzetno malim količinama, ali su dio vitalnih enzima. Elementi u tragovima neophodni su za normalno funkcioniranje tijela. Najčešći elementi u tragovima su metali, silicij, bor i klor.

Ne postoji jasna granica između makroelemenata i mikroelemenata: ono što je za jedne organizme mikroelement, za druge je makroelement.

Klasifikacija okolišnih čimbenika.

OKOLIŠNI ČIMBENICI

4.1. Klasifikacija okolišnih čimbenika.

4.2. Abiotski čimbenici

4.3. Biotički čimbenici

4.3. ekološka plastičnost. Pojam ograničavajućeg faktora

S ekološkog gledišta, okoliš su prirodna tijela i pojave s kojima je organizam u neposrednoj ili neizravnoj vezi.

Okruženje koje okružuje tijelo karakterizira velika raznolikost, sastoji se od mnogih elemenata, pojava, stanja koja su dinamična u vremenu i prostoru, a koji se smatraju čimbenicima.

Čimbenik okoliša- to je svako stanje okoliša koje može izravno ili neizravno djelovati na žive organizme, barem tijekom jedne od faza njihova individualnog razvoja, ili bilo koje stanje okoliša na koje se organizam prilagođava. Zauzvrat, organizam reagira na okolišni čimbenik specifičnim adaptacijskim reakcijama.

Okolinski čimbenici okoliša dijele se u tri kategorije:

1) čimbenici nežive prirode (abiotski);

2) čimbenici divljeg svijeta (biotički);

3) antropogeni.

Od mnogih postojećih klasifikacija čimbenika okoliša, za zadatke ovog kolegija preporučljivo je koristiti sljedeću (slika 1).

Riža. 4.1. Klasifikacija okolišnih čimbenika

Antropogeni čimbenici- to su svi oblici djelovanja ljudskog društva koji mijenjaju prirodu kao stanište živih organizama ili izravno utječu na njihov život. Dodjela antropogenih čimbenika u zasebnu skupinu je zbog činjenice da je trenutno sudbina vegetacijskog pokrova Zemlje i svih trenutno postojećih vrsta organizama praktički u rukama ljudskog društva.

Svi čimbenici okoliša u općem slučaju mogu se grupirati u dvije velike kategorije: čimbenici nežive, ili inertne prirode, inače tzv. abiotički ili abiogeni, i faktori divljih životinja - biotički ili biogeni. Ali u svom podrijetlu, obje grupe mogu biti oboje prirodni, i antropogenih, tj. povezana s ljudskim utjecajem. Ponekad razlikuju antropski i antropogenihčimbenici. Prvi uključuju samo izravne ljudske utjecaje na prirodu (onečišćenje, ribolov, suzbijanje štetočina), a drugi - uglavnom neizravne posljedice povezane s promjenama kvalitete okoliša.

Uz razmatrano, postoje i druge klasifikacije čimbenika okoliša. Dodijeli faktore ovisan i neovisno o broju i gustoći organizama. Na primjer, klimatski čimbenici ne ovise o broju životinja, biljaka, a masovne bolesti uzrokovane patogenim mikroorganizmima (epidemije) u životinja ili biljaka svakako su povezane s njihovim brojem: epidemije nastaju bliskim kontaktom jedinki ili njihovim općim slabljenjem zbog na nedostatak hrane, kada je moguć brzi prijenos uzročnika s jedne jedinke na drugu i gubi se otpornost na uzročnika.

Makroklima ne ovisi o broju životinja, a mikroklima se može značajno promijeniti kao rezultat njihove vitalne aktivnosti. Ako, na primjer, insekti svojom velikom brojnošću u šumi unište većinu iglica ili lišća drveća, tada će se ovdje promijeniti režim vjetra, osvjetljenje, temperatura, kvaliteta i količina hrane, što će utjecati na stanje naknadnih generacije istih ili drugih životinja koje ovdje žive. Masovno razmnožavanje kukaca privlači predatore kukaca i ptice kukcojede. Prinosi plodova i sjemena utječu na populaciju mišoglavih glodavaca, vjeverice i njenih grabežljivaca te mnogih ptica koje se hrane sjemenkama.

Sve faktore možemo podijeliti na reguliranje (kontrola) i podesiv (upravljan), što je također lako razumjeti u vezi s gornjim primjerima.

Izvornu klasifikaciju čimbenika okoliša predložio je A.S. Monchadsky. Polazio je od ideje da su sve adaptivne reakcije organizama na određene čimbenike povezane sa stupnjem postojanosti njihovog utjecaja, ili, drugim riječima, s njihovom periodičnošću. Posebno je istaknuo:

1. primarni periodični faktori(one koje karakterizira ispravna periodičnost povezana s rotacijom Zemlje: promjena godišnjih doba, dnevne i sezonske promjene osvjetljenja i temperature); ti su čimbenici svojstveni našem planetu i nastali život im se morao odmah prilagoditi;

2. sekundarni periodični faktori(izvedeni su iz primarnih); tu spadaju svi fizikalni i mnogi kemijski čimbenici, kao što su vlaga, temperatura, oborine, dinamika broja biljaka i životinja, sadržaj otopljenih plinova u vodi itd.;

3. neperiodični faktori, koje ne karakterizira ispravna periodičnost (cikličnost); takvi su, na primjer, čimbenici vezani uz tlo ili razne vrste prirodnih pojava.

Naravno, "neperiodično" je samo tijelo tla, tlo koje se nalazi ispod njega, dok je dinamika temperature, vlažnosti i mnogih drugih svojstava tla također povezana s primarnim periodičnim čimbenicima.

Antropogeni čimbenici jednoznačno se odnose na neperiodične. Među takvim čimbenicima neperiodičnog djelovanja, prije svega, onečišćujuće tvari sadržane u industrijskim emisijama i ispuštanjima. U procesu evolucije, živi organizmi su sposobni razviti prilagodbe na prirodne periodične i neperiodične čimbenike (na primjer, zimski san, zimovanje itd.), A biljke i životinje, u pravilu, ne mogu steći i nasljedno popraviti odgovarajuću prilagodbu. . Istina, neki beskralješnjaci, na primjer grinje biljojedi iz razreda paučnjaka, koji imaju desetke generacija godišnje u uvjetima zatvorenog tla, sposobni su, uz stalnu upotrebu istih pesticida protiv njih, formirati rase otporne na otrove. odabirom jedinki koje nasljeđuju takav otpor.

Mora se naglasiti da pojmu "čimbenik" treba pristupiti diferencirano, s obzirom da čimbenici mogu biti izravnog (neposrednog) i neizravnog djelovanja. Razlike između njih su u tome što se čimbenik izravnog djelovanja može kvantificirati, dok čimbenici neizravnog djelovanja ne mogu. Na primjer, klima ili reljef mogu se odrediti uglavnom verbalno, ali oni određuju režime čimbenika izravnog djelovanja - vlažnost, dnevno svjetlo, temperaturu, fizikalne i kemijske karakteristike tla itd.

Abiotski čimbenici je skup svojstava nežive prirode koja su važna za organizme.

Abiotička komponenta kopnenog okoliša kombinacija je klimatskih i zemljišno-zemnih čimbenika koji utječu jedni na druge i na živa bića.

Temperatura

Raspon temperatura koji postoji u svemiru je 1000 stupnjeva, au usporedbi s njim, granice u kojima život može postojati su vrlo uske (oko 300 0) od -200 0 C do +100 0 C (u toplim izvorima na dnu Tihog oceana na ulazu u Bakterije su pronađene u Kalifornijskom zaljevu za koje je optimalna temperatura 250 0 C). Većina vrsta i većina aktivnosti ograničeni su na još uži raspon temperatura. Gornja granica temperature za bakterije vrela je oko 88 0 C, za modrozelene alge oko 80 0 C, a za najotpornije ribe i kukce oko 50 0 C.

Raspon temperaturnih kolebanja u vodi je manji nego na kopnu, a raspon temperaturne tolerancije vodenih organizama je uži nego kopnenih životinja. Dakle, temperatura je važan i vrlo često ograničavajući faktor. Temperatura vrlo često stvara zonalnost i stratifikaciju u vodenim i kopnenim staništima. Lako mjerljivo.

Varijabilnost temperature iznimno je važna s ekološkog gledišta. Životna aktivnost organizama, koji su u prirodi obično izloženi promjenjivim temperaturama, djelomično ili potpuno je potisnuta ili usporena pri izlaganju stalnoj temperaturi.

Poznato je da je količina topline koja pada na horizontalnu površinu izravno proporcionalna sinusu kuta Sunca iznad horizonta. Stoga se u istim regijama promatraju dnevne i sezonske fluktuacije temperature, a cijela površina globusa podijeljena je na niz pojaseva s uvjetnim granicama. Što je geografska širina područja veća, to je veći kut nagiba sunčevih zraka prema površini zemlje i klima je hladnija.

Zračenje, svjetlost.

Što se tiče svjetlosti, organizmi se suočavaju s dilemom: s jedne strane, izravan učinak svjetlosti na protoplazmu je poguban za organizme, s druge strane, svjetlost služi kao primarni izvor energije bez kojeg je život nemoguć. Stoga su mnoge morfološke i bihevioralne karakteristike organizama povezane s rješenjem ovog problema. Evolucija biosfere kao cjeline bila je uglavnom usmjerena na kroćenje ulaznog sunčevog zračenja, korištenje njegovih korisnih komponenti i slabljenje ili zaštitu od štetnih. Osvjetljenje ima presudnu ulogu za sva živa bića, a organizmi su fiziološki prilagođeni izmjeni dana i noći, omjeru tamnog i svijetlog razdoblja u danu. Gotovo sve životinje imaju cirkadijalni ritam povezan s izmjenom dana i noći. S obzirom na svjetlost, biljke se dijele na svjetloljubive i sjenoljubive.

Zračenje su elektromagnetski valovi različitih duljina. Svjetlost koja odgovara dvama područjima spektra lako prolazi kroz Zemljinu atmosferu. To su vidljiva svjetlost (48%) i susjedna područja (UV - 7%, IR - 45%), kao i radio valovi duljine veće od 1 cm. područje spektra koje percipira ljudsko oko pokriva raspon valnih duljina od 390 do 760 nm. Infracrvene zrake su od primarne važnosti za život, a narančasto-crvene i ultraljubičaste zrake imaju najvažniju ulogu u procesima fotosinteze. Količina energije sunčevog zračenja koja prolazi kroz atmosferu do površine Zemlje je praktički konstantna i procjenjuje se na približno 21 * 10 23 kJ. Ta se vrijednost naziva solarna konstanta. Ali dolazak sunčeve energije na različite točke Zemljine površine nije isti i ovisi o duljini dana, kutu upada zraka, prozirnosti atmosferskog zraka itd. Stoga se češće solarna konstanta izražava u broju džula po 1 cm 2 površine u jedinici vremena. Njegova prosječna vrijednost je oko 0,14 J/cm 2 u 1 s. Energija zračenja povezana je s osvjetljenjem zemljine površine koje je određeno trajanjem i intenzitetom svjetlosnog toka.

Sunčeva energija ne samo da se apsorbira na zemljinoj površini, već se od nje i djelomično reflektira. Opći način temperature i vlažnosti ovisi o tome koliko energije sunčevog zračenja površina apsorbira.

Vlažnost atmosferskog zraka

Povezano s njegovom zasićenošću vodenom parom. Vlagom su najbogatiji niži slojevi atmosfere (1,5 - 2,0 km.) u kojima je koncentrirano oko 50% sve vlage. Količina vodene pare u zraku ovisi o temperaturi zraka. Što je viša temperatura, zrak sadrži više vlage. Međutim, pri određenoj temperaturi zraka postoji određena granica njegove zasićenosti vodenom parom, koja se naziva maksimumom. Obično zasićenje zraka vodenom parom ne doseže maksimum, a razlika između maksimuma i tog zasićenja naziva se nedostatak vlage. Nedostatak vlage je najvažniji parametar okoliša, jer Karakterizira dvije veličine odjednom: temperaturu i vlažnost. Što je veći deficit vlage, to je suše i toplije i obrnuto. Povećanje deficita vlage u pojedinim segmentima vegetacije pridonosi pojačanom plodonošenju biljaka, a kod niza životinja, poput kukaca, dovodi do razmnožavanja do izbijanja bolesti.

Taloženje

Padaline su rezultat kondenzacije vodene pare. Zbog kondenzacije u površinskom sloju zraka nastaju rose, magle, a pri niskim temperaturama uočava se kristalizacija vlage (inje). Uslijed kondenzacije i kristalizacije vodene pare u višim slojevima atmosfere nastaju oblaci i padaline. Padaline su jedna od karika u kruženju vode na Zemlji, au njihovoj padavini postoji oštra neravnomjernost, pa se razlikuju vlažna (mokra) i aridna (suha) zona. Najveća količina padalina pada u zoni tropskih šuma (do 2000 mm godišnje), dok u sušnim zonama - 0,18 mm. godišnje (u pustinji tropskog pojasa). Zone s padalinama manjim od 250 mm. godišnje smatraju se suhim.

Plinski sastav atmosfere

Sastav je relativno konstantan i sastoji se uglavnom od dušika i kisika, uz primjesu CO 2 i Ar (argon). Gornji sloj atmosfere sadrži ozon. Postoje čvrste i tekuće čestice (voda, oksidi raznih tvari, prašina i dim). Dušik je najvažniji biogeni element koji sudjeluje u formiranju proteinskih struktura organizama; kisik - osigurava oksidativne procese, disanje; ozon - zaslonska uloga u odnosu na UV dio sunčevog spektra. Nečistoće najsitnijih čestica utječu na prozirnost atmosfere, sprječavaju prolaz sunčeve svjetlosti do površine Zemlje.

Kretanje zračnih masa (vjetar).

Razlog vjetra je nejednako zagrijavanje zemljine površine, povezano s padom tlaka. Strujanje vjetra je usmjereno prema nižem tlaku, tj. gdje je zrak topliji. U prizemnom sloju zraka kretanje zračnih masa utječe na režim temperature, vlažnosti, isparavanje sa Zemljine površine i transpiraciju biljaka. Vjetar je važan čimbenik u prijenosu i distribuciji nečistoća u atmosferskom zraku.

Atmosferski pritisak.

Normalni tlak je 1 kPa, što odgovara 750,1 mm. rt. Umjetnost. Unutar zemaljske kugle postoje stalna područja visokog i niskog tlaka, a na istim se točkama uočavaju sezonski i dnevni minimumi i maksimumi tlaka.

Predavanje #5

Ekološki čimbenici okoliša. Abiotski čimbenici

Pojam okolišnog faktora

Klasifikacija

Abiotski čimbenici

1. Opći obrasci raspodjele razina i regionalni režimi okolišnih čimbenika

   Čimbenici prostora

   Energija zračenja Sunca i njezin značaj za organizme

   Abiotski čimbenici kopnenog okoliša (temperatura, oborine, vlaga, kretanje zračnih masa, tlak, kemijski čimbenici, požari)

   Abiotski čimbenici vodenog okoliša (temperaturna stratifikacija, prozirnost, salinitet, otopljeni plinovi, kiselost)

   Abiotski čimbenici pokrova tla (sastav litosfere, pojmovi "tlo" i "plodnost", sastav i struktura tla)

   Nutrijenti kao čimbenik okoliša

1. Čimbenik okoliša- to je bilo koji element okoliša koji može imati izravan ili neizravan učinak na živi organizam barem u jednoj od faza njegovog individualnog razvoja ili bilo koje stanje okoliša na koje organizam odgovara reakcijama prilagodbe.

U općem slučaju, čimbenik je pokretačka snaga procesa ili stanja koje utječe na organizam. Okoliš karakterizira velika raznolikost okolišnih čimbenika, uključujući i one koji još nisu poznati. Svaki je živi organizam tijekom svog života pod utjecajem mnogih čimbenika okoliša koji se razlikuju po podrijetlu, kakvoći, količini, vremenu izloženosti, tj. način rada. Dakle, okoliš je zapravo skup okolišnih čimbenika koji utječu na tijelo.

Ali ako okoliš, kao što smo već rekli, nema kvantitativne karakteristike, onda je svaki pojedinačni čimbenik (bilo da se radi o vlažnosti, temperaturi, tlaku, proteinima hrane, broju grabežljivaca, kemijskom spoju u zraku itd.) karakteriziran mjerom i brojem, tj. može se mjeriti u vremenu i prostoru (u dinamici), uspoređivati ​​s nekim standardom, podvrgnuti modeliranju, predviđanju (prognozi) i naposljetku mijenjati u određenom smjeru. Možeš upravljati samo onim što ima mjeru i broj.

Za inženjera poduzeća, ekonomista, sanitarnog liječnika ili istražitelja tužiteljstva, zahtjev za "zaštitom okoliša" nema smisla. A ako je zadatak ili uvjet izražen u kvantitativnom obliku, u obliku bilo koje količine ili nejednakosti (na primjer: S 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. Klasifikacija čimbenika okoliša

Svaka klasifikacija bilo kojeg skupa je metoda njegove spoznaje ili analize. Predmeti i pojave mogu se klasificirati prema različitim kriterijima, na temelju zadataka. Od mnogih postojećih klasifikacija čimbenika okoliša, za zadatke ovog kolegija preporučljivo je koristiti sljedeću (slika 1).

Svi čimbenici okoliša u općem slučaju mogu se grupirati u dvije velike kategorije: čimbenici nežive, ili inertne prirode, inače zvani abiotički ili abiogeni, i čimbenici žive prirode - biotički, ili biogeni. Ali u svom podrijetlu, obje grupe mogu biti oboje prirodni, i antropogenih, tj. povezana s ljudskim utjecajem. Ponekad razlikuju antropski i antropogenihčimbenici. Prvi uključuju samo izravne ljudske utjecaje na prirodu (onečišćenje, ribolov, suzbijanje štetočina), a drugi - uglavnom neizravne posljedice povezane s promjenama kvalitete okoliša.

Riža. 1. Klasifikacija čimbenika okoliša

Čovjek u svojoj aktivnosti ne samo da mijenja režime prirodnih čimbenika okoliša, već i stvara nove, na primjer, sintetiziranjem novih kemijskih spojeva - pesticida, gnojiva, lijekova, sintetskih materijala itd. Među čimbenicima nežive prirode postoje fizički(prostorne, klimatske, orografske, zemljišne) i kemijski(komponente zraka, vode, kiselost i druga kemijska svojstva tla, nečistoće industrijskog podrijetla). Biotički čimbenici su zoogeni(utjecaj životinja), fitogeni(utjecaj biljaka), mikrogeni(utjecaj mikroorganizama). U nekim klasifikacijama biotički čimbenici uključuju sve antropogene čimbenike, uključujući fizikalne i kemijske.

Uz razmatrano, postoje i druge klasifikacije čimbenika okoliša. Dodijeli faktore ovisno i neovisno o broju i gustoći organizama. Na primjer, klimatski čimbenici ne ovise o broju životinja, biljaka, a masovne bolesti uzrokovane patogenim mikroorganizmima (epidemije) u životinja ili biljaka svakako su povezane s njihovim brojem: epidemije nastaju bliskim kontaktom jedinki ili njihovim općim slabljenjem zbog na nedostatak hrane, kada je moguć brzi prijenos uzročnika s jedne jedinke na drugu i gubi se otpornost na uzročnika.

Makroklima ne ovisi o broju životinja, a mikroklima se može značajno promijeniti kao rezultat njihove vitalne aktivnosti. Ako, na primjer, insekti svojom velikom brojnošću u šumi unište većinu iglica ili lišća drveća, tada će se ovdje promijeniti režim vjetra, osvjetljenje, temperatura, kvaliteta i količina hrane, što će utjecati na stanje naknadnih generacije istih ili drugih životinja koje ovdje žive. Masovno razmnožavanje kukaca privlači predatore kukaca i ptice kukcojede. Prinosi plodova i sjemena utječu na populaciju mišoglavih glodavaca, vjeverice i njenih grabežljivaca te mnogih ptica koje se hrane sjemenkama.

Sve faktore možemo podijeliti na reguliranje(menadžeri) i podesiv(upravljano), što je također lako razumjeti u vezi s gornjim primjerima.

Izvornu klasifikaciju čimbenika okoliša predložio je A. S. Monchadsky. Polazio je od ideje da su sve adaptivne reakcije organizama na određene čimbenike povezane sa stupnjem postojanosti njihovog utjecaja, ili, drugim riječima, s njihovom periodičnošću. Posebno je istaknuo:

1. primarni periodični čimbenici (oni koje karakterizira pravilna periodičnost povezana s rotacijom Zemlje: promjena godišnjih doba, dnevne i sezonske promjene osvjetljenja i temperature); ti su čimbenici svojstveni našem planetu i nastali život im se morao odmah prilagoditi;

2. sekundarni periodični faktori (izvode se iz primarnih); tu spadaju svi fizikalni i mnogi kemijski čimbenici, kao što su vlaga, temperatura, oborine, dinamika broja biljaka i životinja, sadržaj otopljenih plinova u vodi itd.;

3. neperiodični faktori koji nemaju pravilnu periodičnost (cikličnost); takvi su, na primjer, čimbenici vezani uz tlo ili razne vrste prirodnih pojava.

Naravno, "neperiodična" su samo tijelo tla i tla ispod nje, dok su dinamika temperature, vlažnosti i mnoga druga svojstva tla također povezana s primarnim periodičnim čimbenicima.

Antropogeni čimbenici jednoznačno se odnose na neperiodične. Među takvim čimbenicima neperiodičnog djelovanja, prije svega, onečišćujuće tvari sadržane u industrijskim emisijama i ispuštanjima. U procesu evolucije, živi organizmi su sposobni razviti prilagodbe na prirodne periodične i neperiodične čimbenike (na primjer, zimski san, zimovanje itd.), A biljke i životinje, u pravilu, ne mogu steći i nasljedno popraviti odgovarajuću prilagodbu. . Istina, neki beskralješnjaci, na primjer grinje biljojedi iz razreda paučnjaka, koji imaju desetke generacija godišnje u uvjetima zatvorenog tla, sposobni su, uz stalnu upotrebu istih pesticida protiv njih, formirati rase otporne na otrove. odabirom jedinki koje nasljeđuju takav otpor.

Mora se naglasiti da pojmu "čimbenik" treba pristupiti diferencirano, s obzirom da čimbenici mogu biti izravnog (neposrednog) i neizravnog djelovanja. Razlike između njih su u tome što se čimbenik izravnog djelovanja može kvantificirati, dok čimbenici neizravnog djelovanja ne mogu. Na primjer, klima ili reljef mogu se odrediti uglavnom verbalno, ali oni određuju režime čimbenika izravnog djelovanja - vlažnost, dnevno svjetlo, temperaturu, fizikalne i kemijske karakteristike tla itd.

3. Abiotski čimbenici

3.1. Opći obrasci raspodjele razina i regionalni režimi okolišnih čimbenika

Zemljopisni omotač Zemlje (kao i opća biosfera) prostorno je heterogen, diferenciran je na teritorije koji se međusobno razlikuju. Dijeli se sukcesivno na fizičko-geografske pojaseve, geografske pojaseve, unutarzonske planinske i nizinske regije te subregije i subzone itd.

Fizičko-geografski pojas- ovo je najveća taksonomska jedinica geografske ljuske, koja se sastoji od niza geografskih zona koje su bliske u smislu toplinske ravnoteže i režima vlage.

Tu su osobito arktički i antarktički, subarktički i subantarktički, sjeverni i južni umjereni i suptropski, subekvatorijalni i ekvatorijalni pojas.

Zemljopisna (također prirodna, krajobrazna) zona značajan je dio fiziografske zone s posebnom prirodom geomorfoloških procesa, s posebnim tipovima klime, vegetacije, tla, flore i faune.

Na primjer, unutar sjeverne hemisfere razlikuju se sljedeće zone: led, tundra, šuma-tundra, tajga, mješovite šume Ruske ravnice, monsunske šume Dalekog istoka, šumsko-stepske, stepske, pustinjske umjerene i suptropske zone, Mediteran itd. Zone imaju uglavnom (iako ne uvijek) široko izdužene obrise i karakteriziraju ih slični prirodni uvjeti, određeni slijed ovisno o geografskoj širini. Dakle, širinska geografska zonalnost je prirodna promjena fizičkih i geografskih procesa, komponenti i kompleksa od ekvatora prema polovima. Jasno je da je riječ prije svega o ukupnosti čimbenika koji tvore klimu.

Zonalnost je uglavnom uzrokovana prirodom raspodjele sunčeve energije po geografskim širinama, tj. smanjenjem njenog dolaska od ekvatora do polova i neravnomjernog vlaženja. Stav o zonalnosti geografskog omotača (pa prema tome i biosfere) formulirao je poznati ruski tloznanstvenik V. V. Dokučajev.

Uz geografsku širinu, postoji i vertikalna (ili visinska) zonalnost tipična za planinska područja, tj. promjena vegetacije, životinjskog svijeta, tla, klimatskih uvjeta, kako se dižete od razine mora, uglavnom povezana s promjenom toplinske ravnoteže: razlika temperature zraka je 0,6-1,0 °C na svakih 100 m visine.

Naravno, u prirodi nije sve tako nedvosmisleno pravilno: vertikalna zonalnost može biti komplicirana izloženošću padine, a širinska - ima zone izdužene u submeridionalnom smjeru, kao, na primjer, u planinskim lancima.

Međutim, općenito, režimi i dinamika najvažnijih abiotskih čimbenika, tj. klime, procesa formiranja tla, tipova vegetacije, sastava vrsta i populacijske dinamike životinjskog svijeta i dr., ovise o toplinskoj bilanci.

Geografska zonalnost svojstvena je ne samo kontinentima, već i Svjetskom oceanu, unutar kojeg se različite zone razlikuju u količini dolaznog sunčevog zračenja, bilanci isparavanja i padalina, temperaturi vode, značajkama površinskih i dubokih struja, i, posljedično, svijet živih organizama.

3.2. Čimbenici prostora

Biosfera, kao stanište živih organizama, nije izolirana od složenih procesa čimbenika koji se događaju u svemiru, a ne samo izravno povezani sa Suncem. Kozmička prašina, meteoritska tvar pada na Zemlju. Zemlja se povremeno sudara s asteroidima, približava se kometima. Kroz Galaksiju prolaze tvari i valovi koji nastaju kao posljedica izbijanja supernova. Naravno, naš je planet najuže povezan s procesima koji se odvijaju na Suncu - s tzv. Sunčevom aktivnošću. Suština ovog fenomena je transformacija energije akumulirane u magnetskim pojasevima Sunca u energiju kretanja plinovitih masa, brzih čestica i kratkovalnog elektromagnetskog zračenja.

Najintenzivniji procesi opažaju se u središtima aktivnosti, zvanim aktivnim regijama, u kojima se uočava porast magnetskog polja, pojavljuju se regije pojačanog sjaja, kao i tzv. Sunčeve pjege. Eksplozivno oslobađanje energije može se dogoditi u aktivnim područjima, popraćeno izbacivanjem plazme, iznenadnom pojavom sunčevih kozmičkih zraka i povećanjem kratkovalne i radio emisije. Poznato je da su promjene u razini aktivnosti baklje cikličke prirode s normalnim ciklusom od 22 godine, iako su poznate fluktuacije s učestalošću od 4,3 do 1850 godina. Sunčeva aktivnost utječe na niz životnih procesa na Zemlji – od pojave epidemija i naleta nataliteta do velikih klimatskih promjena. To je još 1915. godine dokazao ruski znanstvenik A. L. Čiževski, utemeljitelj nove znanosti – heliobiologije (od grčkog helios – Sunce), koja razmatra utjecaj promjena Sunčeve aktivnosti na biosferu Zemlje.

3.3. Energija zračenja Sunca i njezin značaj za organizme

Energija sunčevog zračenja širi se svemirom u obliku elektromagnetskih valova. Oko 99% čine zrake valne duljine od 170-4000 nm, uključujući 48% u vidljivom dijelu spektra s valnom duljinom od 400-760 nm, a 45% u infracrvenom (valna duljina od 750 nm do 10 ~ 3 m), oko 7% - do ultraljubičastog (valna duljina manja od 400 nm). U procesima fotosinteze najvažniju ulogu ima fotosintetski aktivno zračenje (380-710 nm).

Količina energije sunčevog zračenja koja dolazi na Zemlju (do gornje granice atmosfere) gotovo je konstantna i procjenjuje se na 1370 W/m2. Ta se vrijednost naziva solarna konstanta. Međutim, sam dolazak energije Sunčevog zračenja do površine Zemlje značajno varira ovisno o nizu uvjeta: visini Sunca iznad horizonta, geografskoj širini, atmosferskim uvjetima itd. Oblik Zemlje (geoid) je blizak. do sfernog. Stoga se najveća količina sunčeve energije apsorbira u niskim geografskim širinama (ekvatorijalni pojas), gdje je temperatura zraka u blizini zemljine površine obično viša nego u srednjim i visokim geografskim širinama. Dolazak energije sunčevog zračenja u različite dijelove zemaljske kugle i njezina preraspodjela određuju klimatske uvjete tih područja.

Prolazeći kroz atmosferu, sunčevo zračenje se raspršuje na molekulama plina, suspendiranim nečistoćama (krutim i tekućim), apsorbira vodena para, ozon, ugljični dioksid, čestice prašine. Raspršeno Sunčevo zračenje djelomično dopire do Zemljine površine. Njegov vidljivi dio stvara svjetlost tijekom dana u nedostatku izravne sunčeve svjetlosti, na primjer, u velikoj naoblaci. Ukupni unos topline na Zemljinu površinu ovisi o zbroju izravnog i raspršenog zračenja, koje raste od polova prema ekvatoru.

Energija sunčevog zračenja ne samo da se apsorbira na površini Zemlje, već se od nje i reflektira u obliku struje dugovalnog zračenja. Svjetlije obojene površine reflektiraju svjetlost intenzivnije od tamnijih. Dakle, čisti snijeg reflektira 80-95%, zagađen - 40-50, tlo černozem - 5-14, lagani pijesak - 35-45, šumski nadstrešnica - 10-18%. Omjer sunčevog zračenja odbijenog od površine i dolaznog naziva se albedo. Antropogena aktivnost značajno utječe na klimatske čimbenike, mijenjajući njihove režime. S globalnim problemima izazvanim ljudskim djelovanjem možete se upoznati na predavanju "Globalni problemi čovječanstva" ovog kolegija.

Svjetlost je primarni izvor energije bez koje je život na Zemlji nemoguć. Sudjeluje u fotosintezi, osiguravajući stvaranje organskih spojeva iz anorganske vegetacije Zemlje, a to je njegova najvažnija energetska funkcija. Ali samo dio spektra u rasponu od 380 do 760 nm uključen je u fotosintezu, što se naziva područje fiziološki aktivnog zračenja (PAR). Unutar njega za fotosintezu su od najveće važnosti crveno-narančaste zrake (600-700 nm) i ljubičasto-plave (400-500 nm), a najmanje žuto-zelene (500-600 nm). Potonji se reflektiraju, što biljkama koje nose klorofil daje zelenu boju. No, svjetlost nije samo energetski resurs, već i najvažniji čimbenik okoliša koji ima vrlo značajan utjecaj na biotu u cjelini te na adaptacijske procese i pojave u organizmima.

Izvan vidljivog spektra i PAR ostaju infracrveno (IR) i ultraljubičasto (UV) područje. UV zračenje nosi veliku energiju i ima fotokemijski učinak – organizmi su na njega vrlo osjetljivi. IC zračenje ima mnogo manju energiju, lako ga apsorbira voda, ali neki kopneni organizmi ga koriste za podizanje tjelesne temperature iznad ambijentalne.

Intenzitet svjetla je važan za organizme. Biljke u odnosu na osvjetljenje dijele se na svjetloljubive (heliofite), sjenovite (sciofite) i otporne na sjenu.

Prve dvije skupine imaju različite granice tolerancije unutar ekološkog spektra osvjetljenja. Jaka sunčeva svjetlost - optimum heliofita (livadne trave, žitarice, korov itd.), Slabo osvjetljenje - optimum ljubitelja sjene (biljke smrekovih šuma tajge, šumsko-stepskih hrastovih šuma, tropskih šuma). Prvi ne može podnijeti sjenu, drugi - jaku sunčevu svjetlost.

Biljke otporne na sjenu imaju širok raspon otpornosti na svjetlost i mogu uspijevati i na jakom svjetlu iu sjeni.

Svjetlost ima veliku signalnu vrijednost i uzrokuje regulacijske prilagodbe organizama. Jedan od najpouzdanijih signala koji reguliraju aktivnost organizama tijekom vremena je duljina dana - fotoperiod.

Fotoperiodizam kao pojava odgovor je organizma na sezonske promjene duljine dana. Duljina dana na određenom mjestu, u određeno doba godine uvijek je ista, što omogućava biljkama i životinjama da na određenoj geografskoj širini odrede doba godine, odnosno vrijeme početka cvatnje, sazrijevanje itd. Drugim riječima, fotoperiod je svojevrsni "vremenski relej", ili "okidač", koji uključuje niz fizioloških procesa u živom organizmu.

Fotoperiodizam se ne može identificirati s uobičajenim vanjskim dnevnim ritmovima, jednostavno zbog izmjene dana i noći. Međutim, dnevna cikličnost životne aktivnosti kod životinja i ljudi prelazi u urođena svojstva vrste, odnosno postaje unutarnji (endogeni) ritam. No, za razliku od početnih unutarnjih ritmova, njihovo trajanje možda se ne podudara s točnom brojkom - 24 sata - 15-20 minuta, pa se u tom smislu takvi ritmovi nazivaju cirkadijalni (u prijevodu - blizu dana).

Ti ritmovi pomažu tijelu da osjeti vrijeme, a ta se sposobnost naziva "biološki sat". Pomažu pticama u navigaciji prema suncu tijekom letova i općenito usmjeravaju organizme u složenijim ritmovima prirode.

Fotoperiodizam, iako nasljedno fiksiran, manifestira se samo u kombinaciji s drugim čimbenicima, na primjer, temperaturom: ako je hladno na dan X, tada biljka cvjeta kasnije, ili u slučaju sazrijevanja, ako hladnoća dođe ranije od dana X, zatim, recimo, krumpir daje slabu žetvu itd. U suptropskom i tropskom pojasu, gdje duljina dana malo varira s godišnjim dobima, fotoperiod ne može poslužiti kao važan ekološki čimbenik - zamjenjuje ga izmjena sušne i kišne sezone, au gorju temperatura postaje glavni signalni faktor.

Kao i na biljke, vremenski uvjeti utječu na poikilotermne životinje, a homeotermne životinje na to reagiraju promjenama u svom ponašanju: vrijeme gniježđenja, seobe itd.

Čovjek je naučio koristiti gore opisane pojave. Duljina dnevnog svjetla može se mijenjati umjetno, čime se mijenja vrijeme cvjetanja u plodonošenju biljaka (uzgoj sadnica zimi, pa čak i voća u staklenicima), povećava proizvodnja jaja kod pilića itd.

Razvoj divljih životinja prema godišnjim dobima odvija se u skladu s bioklimatskim zakonom, koji nosi ime Hoyakins: vrijeme početka različitih sezonskih pojava (fenodata) ovisi o zemljopisnoj širini, dužini područja i njegovoj visini. iznad razine mora. To znači da što je područje sjevernije, istočnije i više, to proljeće dolazi kasnije, a jesen sve ranije. Za Europu, na svakom stupnju geografske širine, vrijeme sezonskih događaja nastupa nakon tri dana, u Sjevernoj Americi - u prosjeku četiri dana za svaki stupanj geografske širine, pet stupnjeva dužine i 120 m nadmorske visine.

Poznavanje fenopodataka od velike je važnosti za planiranje raznih poljoprivrednih radova u drugim gospodarskim djelatnostima.

3.4. Abiotski čimbenici kopnenog okoliša

Abiotička komponenta kopnenog okoliša (zemlja) obuhvaća skup klimatskih i zemljišnih uvjeta, odnosno skup elemenata koji su dinamični u vremenu i prostoru, međusobno povezani i djeluju na žive organizme.

Značajke utjecaja kozmičkih čimbenika i manifestacija sunčeve aktivnosti na biosferu su da je površina našeg planeta (gdje je koncentriran "film života"), takoreći, odvojena od kozmosa snažnim slojem materije u plinovitom stanju, tj. atmosferom. Abiotička komponenta kopnenog okoliša uključuje skup klimatskih, hidroloških, zemljišnih i zemljišnih uvjeta, odnosno mnoštvo elemenata koji su dinamični u vremenu i prostoru, međusobno povezani i utječu na žive organizme. Atmosfera, kao okoliš koji percipira kozmičke i sunčeve čimbenike, ima najvažniju klimotvornu funkciju.

Utjecaj temperature na organizam

Temperatura je najvažniji od ograničavajućih (limitirajućih) čimbenika. Granice tolerancije za bilo koju vrstu su maksimalne i minimalne smrtonosne temperature, iznad kojih na vrstu smrtno utječu vrućina ili hladnoća (slika 2.). Osim nekih jedinstvenih izuzetaka, sva živa bića mogu živjeti na temperaturama između 0 i 50 °C, zahvaljujući svojstvima protoplazme stanica.

Na sl. 2. prikazuje temperaturne granice života skupine vrsta, populacije. U “optimalnom intervalu” organizmi se osjećaju ugodno, aktivno se razmnožavaju, a populacija raste. Do krajnjih područja temperaturne granice života - "smanjene životne aktivnosti" - organizmi se osjećaju potlačeno. Daljnjim hlađenjem unutar "donje granice otpora" ili povećanjem topline unutar "gornje granice otpora" organizmi padaju u "zonu smrti" i umiru.

Ovaj primjer ilustrira opći zakon biološke stabilnosti (prema Lamotteu) primjenjiv na bilo koji od važnih ograničavajućih čimbenika. Vrijednost "optimalnog intervala" karakterizira "vrijednost" otpornosti organizma, odnosno vrijednost njegove tolerancije na ovaj čimbenik, odnosno "ekološku valenciju".

Adaptacijski procesi kod životinja u odnosu na temperaturu doveli su do pojave poikilotermnih i homeotermnih životinja. Velika većina životinja je poikilotermna, tj. temperatura vlastitog tijela mijenja se s promjenom temperature okoline: vodozemci, gmazovi, kukci itd. Znatno manji dio životinja je homoiotermna, tj. ima stalnu tjelesnu temperaturu. , neovisno o temperaturi okoline: sisavci (uključujući čovjeka) s tjelesnom temperaturom od 36-37 0 C, a ptice s tjelesnom temperaturom od 40 °C.

Riža. 2. Opći zakon biološke stabilnosti (prema M. Lamotteu)

Samo homoiotermne životinje mogu voditi aktivan život na temperaturama ispod nule. Poikilotermi, iako mogu podnijeti temperature znatno ispod nule, istovremeno gube pokretljivost. Temperatura od oko 40 °C, tj. čak i ispod temperature koagulacije proteina, je granica za većinu životinja.

Temperatura igra važnu ulogu u životu biljaka. S porastom temperature za 10 °C, intenzitet fotosinteze se udvostručuje, ali samo do 30-35 °C, zatim njen intenzitet opada, a na 40-45 °C fotosinteza potpuno prestaje. Na 50 °C većina kopnenih biljaka umire, što je povezano s intenziviranjem disanja biljaka s porastom temperature, a potom i njegovim prestankom na 50 0 °C.

Temperatura također utječe na tijek ishrane korijena kod biljaka: taj je proces moguć samo ako je temperatura tla u usisnim područjima nekoliko stupnjeva niža od temperature prizemnog dijela biljke. Kršenje ove ravnoteže povlači za sobom inhibiciju vitalne aktivnosti biljke, pa čak i njezinu smrt. Poznate su morfološke prilagodbe biljaka na niske temperature, takozvani životni oblici biljaka, na primjer, epifiti, fanerofiti itd.

Morfološke prilagodbe na temperaturne uvjete života, a prije svega, uočavaju se i kod životinja. Životne farme životinja jedne vrste, primjerice, mogu se formirati pod utjecajem niskih temperatura, od -20 do -40 0 C, pri kojima su prisiljene akumulirati hranjive tvari i povećati tjelesnu težinu: od svih tigrova, amurski tigar je najveća, živi u najsjevernijim i najsurovijim uvjetima. Taj se obrazac naziva Bergmanovo pravilo: kod toplokrvnih životinja, veličina tijela jedinki je u prosjeku veća u populacijama koje žive u hladnijim dijelovima rasprostranjenosti vrste.

Ali u životu životinja mnogo su važnije fiziološke prilagodbe, od kojih je najjednostavnija aklimatizacija – fiziološka prilagodba na podnošenje vrućine ili hladnoće. Na primjer, borba protiv pregrijavanja povećanjem isparavanja, borba protiv hlađenja kod poikilotermnih životinja djelomičnom dehidracijom njihova tijela ili nakupljanje posebnih tvari koje snižavaju točku ledišta, kod homeotermnih životinja - zbog promjene metabolizma.

Postoje i radikalniji oblici zaštite od hladnoće - selidba u toplije krajeve (preleti ptica; visinske divokoze sele na niže nadmorske visine za zimu i sl.), zimovanje - padanje u zimski san za zimsko razdoblje (svizac, vjeverica, smeđi medvjed, leteći miševi: sposobni su sniziti tjelesnu temperaturu gotovo do nule, usporavajući svoj metabolizam, a time i rasipanje hranjivih tvari).

Uvod

Svaki dan ti, žureći za svojim poslom, hodaš ulicom, drhteći od hladnoće ili znojeći se od vrućine. I nakon radnog dana, otići u trgovinu, kupiti hranu. Napuštajući trgovinu, žurno zaustavite minibus koji prolazi i nemoćno se spustite do najbližeg praznog sjedala. Mnogima je to već poznat način života, zar ne? Jeste li ikada razmišljali o tome kako život teče dalje u smislu ekologije? Postojanje čovjeka, biljaka i životinja moguće je samo kroz njihovu interakciju. Ne prolazi bez utjecaja nežive prirode. Svaka od ovih vrsta utjecaja ima svoju oznaku. Dakle, postoje samo tri vrste utjecaja na okoliš. To su antropogeni, biotički i abiotski čimbenici. Pogledajmo svaki od njih i njegov utjecaj na prirodu.

1. Antropogeni čimbenici - utjecaj na prirodu svih oblika ljudske aktivnosti

Kad se spomene ovaj pojam, niti jedna pozitivna misao ne pada na pamet. Čak i kada ljudi čine nešto dobro za životinje i biljke, to je zbog posljedica prethodno učinjenih loših stvari (primjerice, krivolova).

Antropogeni čimbenici (primjeri):

• Isušivanje močvara.
• Gnojidba polja pesticidima.
• Krivolov.
• Industrijski otpad (foto).

Zaključak

Kao što vidite, u osnovi osoba samo šteti okolišu. A zbog povećanja gospodarske i industrijske proizvodnje više ne pomažu ni mjere zaštite okoliša koje uvode rijetki volonteri (stvaranje rezervata, ekološki skupovi).

2. Biotički čimbenici - utjecaj divljači na različite organizme

Jednostavno rečeno, ovo je međusobno djelovanje biljaka i životinja. Može biti i pozitivna i negativna. Postoji nekoliko vrsta takve interakcije:

1. Natjecanje - takvi odnosi između jedinki iste ili različite vrste, u kojima korištenje određenog resursa od strane jedne od njih smanjuje njegovu dostupnost drugima. Općenito, tijekom natjecanja životinje ili biljke međusobno se bore za svoj komad kruha.

2. Mutualizam – takav odnos u kojem svaka od vrsta dobiva određenu korist. Jednostavno rečeno, kada se biljke i/ili životinje skladno nadopunjuju.

3. Komensalizam je oblik simbioze između organizama različitih vrsta, u kojem jedan od njih koristi stan ili organizam domaćina kao mjesto naselja i može jesti ostatke hrane ili proizvode svoje vitalne aktivnosti. Istodobno, vlasniku ne donosi nikakvu štetu ili korist. Općenito, mali neupadljiv dodatak.

Biotički čimbenici (primjeri):

Suživot riba i koraljnih polipa, bičevatih protozoa i insekata, drveća i ptica (npr. djetlića), čvoraka i nosoroga.

Zaključak

Unatoč činjenici da biotski čimbenici mogu biti štetni za životinje, biljke i ljude, od njih su također vrlo velike koristi.

3. Abiotski čimbenici - utjecaj nežive prirode na različite organizme

Da, i neživa priroda također igra važnu ulogu u životnim procesima životinja, biljaka i ljudi. Možda je najvažniji abiotički čimbenik vrijeme.

Abiotski čimbenici: primjeri

Abiotski čimbenici su temperatura, vlažnost, osvijetljenost, salinitet vode i tla, kao i zračni okoliš i njegov plinski sastav.

Zaključak

Abiotski čimbenici mogu štetiti životinjama, biljkama i ljudima, ali im ipak najviše koriste.

Ishod

Jedini faktor koji nikome ne ide u korist je antropogen. Da, to također ne donosi ništa dobro osobi, iako je siguran da mijenja prirodu za svoje dobro, i ne razmišlja o tome u što će se to "dobro" pretvoriti za njega i njegove potomke za deset godina. Čovjek je već potpuno uništio mnoge vrste životinja i biljaka koje su imale svoje mjesto u svjetskom ekosustavu. Biosfera Zemlje je kao film u kojem nema sporednih uloga, sve su glavne. Sada zamislite da su neki od njih uklonjeni. Što se događa u filmu? Tako je to u prirodi: ako nestane i najmanje zrnce pijeska, srušit će se velika zgrada Života.

Utjecaj okolišnih čimbenika na žive organizme pojedinačno i na zajednicu u cjelini višestruk je. Pri procjeni utjecaja jednog ili drugog čimbenika okoliša važno je karakterizirati intenzitet njegova djelovanja na živu tvar: pod povoljnim uvjetima govore o optimalnom čimbeniku, a s viškom ili nedostatkom o ograničavajućem čimbeniku.

Temperatura. Većina vrsta prilagođena je prilično uskom rasponu temperatura. Neki organizmi, posebno u fazi mirovanja, mogu postojati na vrlo niskim temperaturama. Na primjer, spore mikroorganizama mogu podnijeti hlađenje do -200 °C. Određene vrste bakterija i algi mogu živjeti i razmnožavati se u toplim izvorima na temperaturama od +80 do -88 °C. Raspon temperaturnih kolebanja u vodi znatno je manji nego na kopnu, odnosno granice otpornosti na temperaturna kolebanja u vodenim organizmima su uže nego u kopnenim. Međutim, i za vodene i za kopnene stanovnike, optimalna temperatura je u rasponu od +15 do +30 ° C.

Postoje organizmi s nestabilnom tjelesnom temperaturom - poikilotermni (od grč. poikilos- različit, promjenjiv i termo- toplina) i organizmi s konstantnom tjelesnom temperaturom - homoiotermni (od grč. homoios- slično i termo- toplo). Tjelesna temperatura poikilotermnih organizama ovisi o temperaturi okoline. Njegovo povećanje uzrokuje u njima intenziviranje vitalnih procesa i, u određenim granicama, ubrzanje razvoja.

Temperatura u prirodi nije stalna. Organizmi koji su inače izloženi sezonskim temperaturnim fluktuacijama koje se javljaju u umjerenim zonama manje su sposobni tolerirati stalne temperature. Oštre fluktuacije temperature - jaki mraz ili vrućina - također su nepovoljni za organizme. Postoje mnogi uređaji za rješavanje problema hlađenja ili pregrijavanja. S početkom zime biljke i poikilotermne životinje padaju u stanje zimskog mirovanja. Intenzitet metabolizma je oštro smanjen, puno masti i ugljikohidrata pohranjeno je u tkivima. Smanjuje se količina vode u stanicama, akumuliraju se šećeri i glicerin koji sprječavaju smrzavanje. U vrućoj sezoni aktiviraju se fiziološki mehanizmi koji štite od pregrijavanja. Kod biljaka se povećava isparavanje vode kroz stomate, što dovodi do smanjenja temperature lišća. U životinja u tim uvjetima također se povećava isparavanje vode kroz dišni sustav i kožne integumente. Osim toga, poikilotermne životinje izbjegavaju pregrijavanje adaptivnim ponašanjem: biraju staništa s najpovoljnijom mikroklimom, skrivaju se u jazbinama ili ispod kamenja tijekom vrućih sati dana, a aktivne su u određeno doba dana itd.

Stoga je temperatura okoline važan čimbenik koji često ograničava život.

Homoiothermal životinje - ptice i sisavci - mnogo manje ovise o temperaturnim uvjetima okoliša. Aromorfne promjene u strukturi omogućile su ovim dvjema klasama da ostanu aktivne pri vrlo oštrim padovima temperature i ovladaju gotovo svim staništima.

Depresivan učinak niskih temperatura na organizam pojačavaju jaki vjetrovi.

Svjetlo. Svjetlost u obliku sunčevog zračenja osigurava sve životne procese na Zemlji (sl. 25.4). Za organizme je važna valna duljina percipiranog zračenja, njegov intenzitet i trajanje izloženosti (duljina dana, odnosno fotoperioda). Ultraljubičaste zrake valne duljine veće od 0,3 mikrona čine približno 40% energije zračenja koja dopire do Zemljine površine. U malim dozama neophodni su životinjama i ljudima. Pod njihovim utjecajem u tijelu se stvara vitamin D. Insekti vizualno razlikuju ultraljubičaste zrake i koriste to za kretanje po terenu u oblačnom vremenu. Najveći učinak na tijelo ima vidljiva svjetlost valne duljine 0,4-0,75 mikrona. Energija vidljive svjetlosti iznosi oko 45% ukupne količine energije zračenja koja pada na Zemlju. Vidljivo svjetlo najmanje je prigušeno kada prolazi kroz guste oblake i vodu. Stoga se fotosinteza može odvijati i po oblačnom vremenu i pod slojem vode određene debljine. Ipak, samo 0,1 do 1% dolazne sunčeve energije troši se na sintezu biomase.

Riža. 25.4.

Ovisno o uvjetima staništa, biljke se prilagođavaju sjeni - biljke otporne na sjenu ili, obrnuto, jakom suncu - biljke koje vole svjetlost. U posljednju skupinu spadaju žitarice.

Izuzetno važnu ulogu u regulaciji aktivnosti živih organizama i njihovom razvoju ima trajanje izloženosti svjetlosti - fotoperiod. U umjerenim zonama, iznad i ispod ekvatora, ciklus razvoja biljaka i životinja tempiran je prema godišnjim dobima, a priprema za promjenjive temperaturne uvjete provodi se na temelju signala duljine dana, koji za razliku od drugih godišnjih čimbenika , uvijek je ista u određeno doba godine u određenom mjestu. Fotoperiod je, takoreći, okidački mehanizam koji sekvencijalno uključuje fiziološke procese koji dovode do rasta, cvjetanja biljaka u proljeće, plodonošenja ljeti i opadanja lišća u jesen, kao i do linjanja i nakupljanja masti, migracije i razmnožavanja u ptica i sisavaca, te početak faze mirovanja kod insekata.

Osim godišnjih promjena, smjena dana i noći određuje dnevni ritam aktivnosti kako cjelokupnog organizma tako i fizioloških procesa. Sposobnost organizama da osjećaju vrijeme, prisutnost "biološkog sata" u njima, važna je prilagodba koja osigurava opstanak jedinke u danim uvjetima okoliša.

Infracrveno zračenje čini 45% ukupne količine energije zračenja koja pada na Zemlju. Infracrvene zrake povećavaju temperaturu biljnih i životinjskih tkiva, dobro ih apsorbiraju neživi predmeti, uključujući vodu.

Za produktivnost biljaka, tj. formiranja organske tvari, najvažniji pokazatelj je ukupno primljeno izravno sunčevo zračenje tijekom dugih vremenskih razdoblja (mjeseci, godine).

Vlažnost. Voda je nužna komponenta stanice, stoga njezina količina u određenim staništima služi kao ograničavajući čimbenik za biljke i životinje te određuje prirodu flore i faune na određenom području. Višak vode u tlu dovodi do razvoja močvarne vegetacije. Ovisno o vlažnosti tla (i godišnjoj količini oborina) mijenja se i sastav vrsta biljnih zajednica. Uz godišnju količinu padalina od 250 mm ili manje, razvija se pustinjski krajolik. Neravnomjerna raspodjela oborina po godišnjim dobima također je važan ograničavajući faktor za organizme. U ovom slučaju, biljke i životinje moraju izdržati duge suše. U kratkom razdoblju visoke vlažnosti tla dolazi do akumulacije primarne proizvodnje za zajednicu u cjelini. On određuje veličinu godišnje zalihe hrane za životinje i saprofage (od grč. sapros- pokvareno i fagos- devourer) – organizmi koji razgrađuju organske ostatke.

U prirodi u pravilu postoje dnevna kolebanja vlažnosti zraka, koja uz svjetlost i temperaturu reguliraju aktivnost organizama. Vlažnost kao okolišni čimbenik važna je jer mijenja učinak temperature. Temperatura ima izraženiji učinak na tijelo ako je vlažnost vrlo visoka ili niska. Na isti način, uloga vlage raste ako je temperatura blizu granica otpornosti vrste. Vrste biljaka i životinja koje žive u područjima s nedostatkom vlage, u procesu prirodne selekcije, učinkovito su se prilagodile nepovoljnim uvjetima aridnosti. Kod takvih je biljaka snažno razvijen korijenski sustav, povećan je osmotski tlak staničnog soka, što pridonosi zadržavanju vode u tkivima, lisna kutikula je zadebljana, a lisna plojka jako smanjena ili pretvorena u bodlje. U nekim biljkama (saxaul), lišće se gubi, a fotosinteza se provodi zelenim stabljikama. U nedostatku vode prestaje rast pustinjskih biljaka, dok biljke koje vole vlagu u takvim uvjetima venu i umiru. Kaktusi su u stanju pohraniti veliku količinu vode u svoja tkiva i štedljivo je koristiti. Slična prilagodba pronađena je kod afričkih pustinjskih mlječika, što je primjer paralelne evolucije nepovezanih skupina u sličnim uvjetima okoliša.

Pustinjske životinje također imaju niz fizioloških prilagodbi kako bi podnijele nedostatak vode. Male životinje - glodavci, gmazovi, člankonošci - izvlače vodu iz hrane. Izvor vode je i mast, koja se kod nekih životinja nakuplja u velikim količinama (grba deve). U vrućoj sezoni mnoge životinje (glodavci, kornjače) spavaju zimski san koji traje nekoliko mjeseci.

Ionizirana radiacija. Zračenje vrlo visoke energije, koje može dovesti do stvaranja parova pozitivnih i negativnih iona, naziva se ionizirajuće. Njegov izvor su radioaktivne tvari sadržane u stijenama; štoviše, dolazi iz svemira.

Intenzitet ionizirajućeg zračenja u okolišu značajno je porastao kao rezultat ljudskog korištenja atomske energije. Testiranje nuklearnog oružja, nuklearne elektrane, njihova proizvodnja goriva i odlaganje otpada, medicinska istraživanja i druge miroljubive upotrebe nuklearne energije stvaraju lokalne "vruće točke" i stvaraju otpad koji se često ispušta u okoliš tijekom transporta ili skladištenja.

Od tri vrste ionizirajućeg zračenja od velike ekološke važnosti dva su korpuskularna zračenja (alfa i beta čestice), a treća elektromagnetska (gama zračenje i njemu blisko rendgensko zračenje).

Korpuskularno zračenje sastoji se od struje atomskih ili subatomskih čestica koje prenose svoju energiju na sve s čime se sudare. Alfa zračenje su jezgre helija, ogromne su u usporedbi s drugim česticama, veličine. Duljina njihovog trčanja u zraku je samo nekoliko centimetara. Beta zračenje su brzi elektroni. Njihove dimenzije su znatno manje, duljina staze u zraku je nekoliko metara, au tkivima životinjskog ili biljnog organizma - nekoliko centimetara. Što se tiče ionizirajućeg elektromagnetskog zračenja, ono je slično svjetlosti, samo što mu je valna duljina puno kraća. Putuje velikim udaljenostima u zraku i lako prodire u materiju, oslobađajući svoju energiju dugim tragom. Gama zračenje, na primjer, lako prodire u živa tkiva; ovo zračenje može proći kroz tijelo bez ikakvog učinka ili može izazvati ionizaciju na velikoj udaljenosti. Biolozi često nazivaju radioaktivne tvari koje emitiraju alfa i beta zračenje "unutarnjim emiterima" jer oni imaju najveći učinak kada se apsorbiraju, progutaju ili na drugi način stave u tijelo. Radioaktivne tvari koje emitiraju pretežno gama zračenje nazivaju se "vanjski emiteri", jer to prodorno zračenje može imati učinak kada je njegov izvor izvan tijela.

Kozmičko i ionizirajuće zračenje koje emitiraju prirodne radioaktivne tvari sadržane u vodi i tlu čine tzv. pozadinsko zračenje, na koje su prilagođene postojeće životinje i biljke. U različitim dijelovima biosfere prirodna pozadina varira 3-4 puta. Njegov najmanji intenzitet opažen je u blizini površine mora, a najveći na velikim nadmorskim visinama u planinama koje čine granitne stijene. Intenzitet kozmičkog zračenja raste s visinom iznad razine mora, a granitne stijene sadrže više prirodnih radionuklida nego sedimentne stijene.

Općenito, ionizirajuće zračenje najrazornije djeluje na razvijenije i složenije organizme, a posebno je osjetljiv čovjek.

Velike doze koje tijelo primi u kratkom vremenu (minutama ili satima) nazivaju se akutnim dozama, za razliku od kroničnih doza koje tijelo može tolerirati tijekom svog životnog ciklusa. Utjecaj niskih kroničnih doza teže je izmjeriti jer mogu uzrokovati dugoročne genetske i somatske učinke. Svako povećanje razine zračenja u okolišu iznad pozadine ili čak visoke prirodne pozadine može povećati učestalost štetnih mutacija.

Kod viših biljaka osjetljivost na ionizirajuće zračenje izravno je proporcionalna veličini stanične jezgre. Kod viših životinja nije pronađen takav jednostavan ili izravan odnos između osjetljivosti i stanične strukture; za njih je važnija osjetljivost pojedinih organskih sustava. Dakle, sisavci su vrlo osjetljivi čak i na niske doze zbog blagog oštećenja krvotvornog tkiva koje se brzo dijeli - koštane srži - zračenjem. Osjetljiv je i probavni trakt, a oštećenje živčanih stanica koje se ne dijele uočava se samo pri visokim razinama zračenja.

Kada se ispuste u okoliš, radionuklidi se raspršuju i razrjeđuju, ali se mogu akumulirati u živim organizmima na različite načine dok se kreću hranidbenim lancem. Radioaktivne tvari također se mogu akumulirati u vodi, tlu, sedimentu ili zraku ako brzina ulaska premašuje stopu prirodnog radioaktivnog raspada.

onečišćenja. Uvjeti ljudskog života i stabilnost prirodnih biogeocenoza ubrzano su se pogoršavali posljednjih desetljeća zbog onečišćenja okoliša tvarima koje nastaju kao rezultat njegovih proizvodnih aktivnosti. Te tvari možemo podijeliti u dvije skupine: prirodne spojeve koji su otpadni produkt tehnoloških procesa i umjetne spojeve koji se ne nalaze u prirodi.

Prva skupina uključuje sumporni dioksid (taljenje bakra), ugljični dioksid (termoelektrane), okside dušika, ugljika, ugljikovodike, spojeve bakra, cinka i žive itd., mineralna gnojiva (uglavnom nitrate i fosfate).

U drugu skupinu spadaju umjetne tvari koje imaju posebna svojstva koja zadovoljavaju ljudske potrebe: pesticidi (od lat. pestis- infekcija, uništenje i cido- kill) koji se koriste za suzbijanje životinjskih štetnika poljoprivrednih usjeva, antibiotici koji se koriste u medicini i veterini za liječenje zaraznih bolesti. U pesticide spadaju insekticidi (od lat. insecta- insekti i cido- ubiti) - sredstva za suzbijanje štetnih insekata i herbicidi (od lat. biljka- trava, biljka i cido- kill) - sredstvo za suzbijanje korova.

Svi oni imaju određenu toksičnost (otrovnost) za ljude. Istodobno, oni služe kao antropogeni abiotski čimbenici okoliša koji imaju značajan utjecaj na sastav vrsta biogeocenoza. Taj se utjecaj izražava u promjeni svojstava tla (zakiseljavanje, prijelaz toksičnih elemenata u topljivo stanje, strukturni poremećaj, osiromašenje njegovog sastava vrsta); promjene svojstava vode (povećana mineralizacija, povećani sadržaj nitrata i fosfata, zakiseljavanje, zasićenost površinski aktivnim tvarima); promjena u omjeru elemenata u tlu i vodi, što dovodi do pogoršanja uvjeta za razvoj biljaka i životinja.

Takve promjene služe kao selekcijski čimbenici, uslijed kojih nastaju nove biljne i životinjske zajednice osiromašenog sastava vrsta.

Promjene ekoloških čimbenika po djelovanju na organizme mogu biti: 1) redovito-periodične, npr. u vezi s dobom dana, godišnjim dobom ili ritmom plime i oseke u oceanu; 2) nepravilne, na primjer, promjene vremenskih uvjeta u različitim godinama, nepogode (oluje, pljuskovi, klizišta itd.); 3) usmjereni: u slučaju zahlađenja ili zagrijavanja klime, zarastanja akumulacija i sl. Populacije organizama koji žive u određenom okolišu prilagođavaju se ovoj varijabilnosti kroz prirodnu selekciju. Oni razvijaju određene morfološke i fiziološke značajke koje im omogućuju postojanje u ovim i nikakvim drugim uvjetima okoline. Za svaki čimbenik koji djeluje na tijelo postoji povoljna sila utjecaja koja se naziva zona optimuma ekološkog čimbenika ili jednostavno njegov optimum. Za organizme ove vrste, odstupanje od optimalnog intenziteta djelovanja faktora (smanjenje ili povećanje) deprimira vitalnu aktivnost. Granice iza kojih nastupa smrt organizma nazivaju se gornja i donja granica izdržljivosti (sl. 25.5).

Riža. 25.5. Intenzitet djelovanja okolišnih čimbenika

Točke sidrenja

• Većina vrsta organizama prilagođena je životu u uskom rasponu temperatura; optimalne vrijednosti temperature su od +15 do +30 °S.
• Svjetlost u obliku sunčevog zračenja osigurava sve životne procese na Zemlji.
• Kozmičko i ionizirajuće zračenje koje emitiraju prirodne radioaktivne tvari čine "pozadinsko" zračenje na koje su prilagođene postojeće biljke i životinje.
• Zagađivači, koji imaju toksični učinak na žive organizme, osiromašuju sastav vrsta biocenoza.

Pitanja i zadaci za ponavljanje

• 1. Što su abiotski čimbenici okoliša?
• 2. Koje su prilagodbe biljaka i životinja na promjene temperature okoliša?
• 3. Navedite koji dio vidljivog spektra zračenja Sunca najaktivnije apsorbira klorofil zelenih biljaka?
• 4. Recite nam o prilagodbama živih organizama na nedostatak vode.
• 5. Opišite djelovanje različitih vrsta ionizirajućeg zračenja na životinjske i biljne organizme.
• 6. Kakav je utjecaj polutanata na stanje biogeocenoza?