Esempi di fattori ambientali abiotici. Fattori ambientali e loro classificazione

Si distinguono i seguenti gruppi di fattori abiotici (fattori di natura inanimata): climatici, edafogeni (suolo), orografici e chimici.

I) Fattori climatici: includono la radiazione solare, la temperatura, la pressione, il vento e alcune altre influenze ambientali.

1) La radiazione solare è un potente fattore ambientale. Si propaga nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche, di cui il 48% è nella parte visibile dello spettro, il 45% è radiazione infrarossa (con una lunghezza d'onda lunga) e circa il 7% è radiazione ultravioletta a onde corte. La radiazione solare è la fonte primaria di energia, senza la quale la vita sulla Terra è impossibile. Ma, d'altra parte, l'esposizione diretta alla luce solare (in particolare alla sua componente ultravioletta) è dannosa per una cellula vivente. L'evoluzione della biosfera mirava a ridurre l'intensità della parte ultravioletta dello spettro ea proteggerla dall'eccesso di radiazione solare. Ciò è stato facilitato dalla formazione di ozono (lo strato di ozono) dall'ossigeno rilasciato dai primi organismi fotosintetici.

La quantità totale di energia solare che raggiunge la Terra è pressoché costante. Ma punti diversi sulla superficie terrestre ricevono diverse quantità di energia (a causa delle differenze nel tempo di illuminazione, dei diversi angoli di incidenza, del grado di riflessione, della trasparenza dell'atmosfera, ecc.)

È stata rivelata una stretta connessione tra l'attività solare e il ritmo dei processi biologici. Maggiore è l'attività solare (più macchie sul Sole), maggiori sono le perturbazioni nell'atmosfera, le tempeste magnetiche che colpiscono gli organismi viventi. Un ruolo importante è svolto anche dal cambiamento dell'attività solare durante la giornata, che determina i ritmi quotidiani del corpo. Nell'uomo, più di 100 caratteristiche fisiologiche sono soggette al ciclo quotidiano (rilascio di ormoni, frequenza respiratoria, lavoro di varie ghiandole, ecc.)

La radiazione solare determina in gran parte altri fattori climatici.

2) La temperatura ambiente è correlata all'intensità della radiazione solare, in particolare la parte infrarossa dello spettro. L'attività vitale della maggior parte degli organismi procede normalmente nell'intervallo di temperatura da +5 a 40 0 ​​° C. Al di sopra di +50 0 - +60 0 inizia la distruzione irreversibile della proteina che fa parte dei tessuti viventi. Ad alte pressioni, il limite di temperatura superiore può essere molto più alto (fino a +150-200 0 С). Il limite di temperatura inferiore è spesso meno critico. Alcuni organismi viventi sono in grado di resistere a temperature molto basse (fino a -200 0 C) in uno stato di animazione sospesa. Molti organismi nell'Artico e nell'Antartico vivono costantemente a temperature sotto lo zero. Alcuni pesci artici hanno una temperatura corporea normale di -1,7 0 C. Allo stesso tempo, l'acqua nei loro capillari stretti non si congela.

La dipendenza dell'intensità dell'attività vitale della maggior parte degli organismi viventi dalla temperatura ha la forma seguente:

Fig.12. La dipendenza dell'attività vitale degli organismi dalla temperatura

Come si può vedere dalla figura, con l'aumento della temperatura, i processi biologici vengono accelerati (il tasso di riproduzione e sviluppo, la quantità di cibo consumato). Ad esempio, lo sviluppo dei bruchi di cavolo cappuccio a +10 0 C richiede 100 giorni e a +26 0 C - solo 10 giorni. Ma un ulteriore aumento della temperatura porta a una forte diminuzione dei parametri dell'attività vitale e della morte dell'organismo.

In acqua, la gamma di fluttuazioni di temperatura è inferiore rispetto a quella terrestre. Pertanto, gli organismi acquatici sono meno adattati ai cambiamenti di temperatura rispetto a quelli terrestri.

La temperatura determina spesso la zonazione nelle biogeocenosi terrestri e acquatiche.

3) L'umidità ambientale è un fattore ambientale importante. La maggior parte degli organismi viventi sono costituiti per il 70-80% da acqua, una sostanza necessaria per l'esistenza del protoplasma. L'umidità dell'area è determinata dall'umidità dell'aria atmosferica, dalla quantità di precipitazioni e dall'area delle riserve idriche.

L'umidità dipende dalla temperatura: più è alta, più acqua è solitamente contenuta nell'aria. Gli strati inferiori dell'atmosfera sono i più ricchi di umidità. Le precipitazioni sono il risultato della condensazione del vapore acqueo. Nella zona temperata la distribuzione delle precipitazioni nelle stagioni è più o meno uniforme, nelle zone tropicali e subtropicali è irregolare. La disponibilità di acqua superficiale dipende dalle fonti di acqua sotterranea e dalle precipitazioni.

L'interazione di temperatura e umidità forma due climi: marittimo e continentale.

4) La pressione è un altro fattore climatico importante per tutti gli organismi viventi. Ci sono aree sulla Terra con pressione costantemente alta o bassa. Le cadute di pressione sono associate a un riscaldamento irregolare della superficie terrestre.

5) Vento - il movimento diretto delle masse d'aria, che è il risultato di differenze di pressione. Il flusso del vento è diretto da un'area di alta pressione a un'area di pressione inferiore. Colpisce la temperatura, l'umidità e il movimento delle impurità nell'aria.

6) I ritmi lunari determinano il flusso e riflusso a cui si adattano gli animali marini. Usano il flusso e riflusso per molti processi vitali: movimento, riproduzione e così via.

II) Fattori edafogenici determinano diverse caratteristiche del suolo. Il suolo svolge un ruolo importante negli ecosistemi terrestri: il ruolo di accumulatore e riserva di risorse. La composizione e le proprietà dei suoli sono fortemente influenzate dal clima, dalla vegetazione e dai microrganismi. I terreni delle steppe sono più fertili dei terreni forestali, poiché le erbe hanno vita breve e ogni anno una grande quantità di materia organica entra nel terreno, che si decompone rapidamente. Gli ecosistemi senza suolo sono generalmente molto instabili. Si distinguono le seguenti caratteristiche principali dei suoli: composizione meccanica, capacità di umidità, densità e permeabilità all'aria.

La composizione meccanica dei suoli è determinata dal contenuto di particelle di varie dimensioni in esso contenute. Esistono quattro tipi di terreno, a seconda della loro composizione meccanica: sabbia, terriccio sabbioso, terriccio, argilla. La composizione meccanica colpisce direttamente piante, organismi sotterranei e, attraverso di loro, su altri organismi. La capacità di umidità (capacità di trattenere l'umidità), la loro densità e permeabilità all'aria dei terreni dipendono dalla composizione meccanica.

III) Fattori orografici. Questi includono l'altezza del terreno sul livello del mare, il suo rilievo e la posizione rispetto ai punti cardinali. I fattori orografici determinano in gran parte il clima di una data area, così come altri fattori biotici e abiotici.

IV) Fattori chimici. Questi includono la composizione chimica dell'atmosfera (composizione gassosa dell'aria), la litosfera e l'idrosfera. Per gli organismi viventi, il contenuto di macro e microelementi nell'ambiente è di grande importanza.

I macronutrienti sono elementi richiesti dall'organismo in quantità relativamente grandi. Per la maggior parte degli organismi viventi, questo è fosforo, azoto, potassio, calcio, zolfo, magnesio.

Gli oligoelementi sono elementi richiesti dall'organismo in quantità estremamente ridotte, ma fanno parte di enzimi vitali. Gli oligoelementi sono necessari per il normale funzionamento del corpo. Gli oligoelementi più comuni sono metalli, silicio, boro e cloro.

Non esiste un confine netto tra macroelementi e microelementi: ciò che è un microelemento per alcuni organismi, per un altro è un macroelemento.

Classificazione dei fattori ambientali.

FATTORI AMBIENTALI

4.1. Classificazione dei fattori ambientali.

4.2. Fattori abiotici

4.3. Fattori biotici

4.3. plasticità ecologica. Il concetto di fattore limitante

Da un punto di vista ecologico, l'ambiente è corpi naturali e fenomeni con i quali l'organismo è in relazione diretta o indiretta.

L'ambiente che circonda il corpo è caratterizzato da una grande diversità, costituita da molti elementi, fenomeni, condizioni dinamiche nel tempo e nello spazio, che sono considerati fattori.

Fattore ambientale- si tratta di qualsiasi condizione ambientale che possa avere un effetto diretto o indiretto sugli organismi viventi, almeno durante una delle fasi del loro sviluppo individuale, o qualsiasi condizione ambientale alla quale l'organismo si adatti. A sua volta, l'organismo reagisce al fattore ambientale con specifiche reazioni adattative.

I fattori ambientali ambientali si dividono in tre categorie:

1) fattori di natura inanimata (abiotici);

2) fattori faunistici (biotici);

3) antropogenico.

Tra le numerose classificazioni esistenti dei fattori ambientali, è consigliabile utilizzare la seguente per i compiti di questo corso (Fig. 1).

Riso. 4.1. Classificazione dei fattori ambientali

Fattori antropogenici- sono tutte forme di attività della società umana che cambiano la natura come habitat degli organismi viventi o ne influenzano direttamente la vita. L'allocazione dei fattori antropogenici in un gruppo separato è dovuta al fatto che attualmente il destino della copertura vegetale della Terra e di tutte le specie di organismi attualmente esistenti è praticamente nelle mani della società umana.

Tutti i fattori ambientali nel caso generale possono essere raggruppati in due grandi categorie: fattori di natura non vivente o inerte, altrimenti chiamati abiotico o abiogenico e fattori della fauna selvatica - biotico o biogenico. Ma nella loro origine, entrambi i gruppi possono essere entrambi naturale, e antropogenico, cioè associato all'influenza umana. A volte si distinguono antropico e antropogenico fattori. Il primo include solo gli impatti umani diretti sulla natura (inquinamento, pesca, controllo dei parassiti) e il secondo - conseguenze principalmente indirette associate ai cambiamenti nella qualità dell'ambiente.

Insieme al considerato, ci sono altre classificazioni di fattori ambientali. Assegna i fattori dipendente e indipendente dal numero e dalla densità degli organismi. Ad esempio, i fattori climatici non dipendono dal numero di animali, piante e malattie di massa causate da microrganismi patogeni (epidemie) negli animali o nelle piante sono sicuramente legati al loro numero: le epidemie si verificano con stretto contatto tra individui o con il loro generale indebolimento dovuto alla mancanza di mangime, quando è possibile una rapida trasmissione dell'agente patogeno da un individuo all'altro e si perde la resistenza all'agente patogeno.

Il macroclima non dipende dal numero di animali e il microclima può cambiare in modo significativo a causa della loro attività vitale. Se, ad esempio, gli insetti, con la loro elevata abbondanza nella foresta, distruggono la maggior parte degli aghi o del fogliame degli alberi, qui cambieranno il regime del vento, l'illuminazione, la temperatura, la qualità e la quantità di cibo, il che influenzerà lo stato del successivo generazioni dello stesso o di altri animali che vivono qui. L'allevamento di massa di insetti attira predatori di insetti e uccelli insettivori. Le rese di frutti e semi influenzano la popolazione di roditori murini, lo scoiattolo e i suoi predatori e molti uccelli mangiatori di semi.

Possiamo dividere tutti i fattori in regolare (controllare) e regolabile (gestito), che è anche facile da capire in relazione agli esempi precedenti.

La classificazione originaria dei fattori ambientali è stata proposta da A.S. Monchadsky. Partendo dall'idea che tutte le reazioni adattative degli organismi a determinati fattori sono associate al grado di costanza del loro impatto, o, in altre parole, alla loro periodicità. In particolare ha evidenziato:

1. fattori periodici primari(quelli che sono caratterizzati dalla corretta periodicità associata alla rotazione della Terra: cambio delle stagioni, variazioni giornaliere e stagionali dell'illuminazione e della temperatura); questi fattori sono inerenti al nostro pianeta e la vita nascente ha dovuto adattarsi immediatamente ad essi;

2. fattori periodici secondari(sono derivati ​​da quelli primari); questi includono tutti i fattori fisici e molti chimici, come l'umidità, la temperatura, le precipitazioni, la dinamica del numero di piante e animali, il contenuto di gas disciolti nell'acqua, ecc.;

3. fattori non periodici, che non sono caratterizzati dalla corretta periodicità (ciclicità); tali, ad esempio, sono fattori legati al suolo o vari tipi di fenomeni naturali.

Naturalmente, solo il corpo del suolo stesso, il suolo sottostante, è "non periodico", mentre le dinamiche di temperatura, umidità e molte altre proprietà del suolo sono associate anche a fattori periodici primari.

I fattori antropogenici si riferiscono inequivocabilmente a quelli non periodici. Tra tali fattori di azione non periodica, in primis, gli inquinanti contenuti nelle emissioni e negli scarichi industriali. Gli organismi viventi nel processo di evoluzione sono in grado di sviluppare adattamenti a fattori naturali periodici e non periodici (ad esempio ibernazione, svernamento, ecc.) E piante e animali, di regola, non possono acquisire e correggere ereditariamente l'adattamento corrispondente. È vero, alcuni invertebrati, ad esempio, gli acari vegetali della classe degli aracnidi, che hanno dozzine di generazioni all'anno in condizioni di terreno chiuso, sono in grado, con l'uso costante degli stessi pesticidi contro di loro, di formare razze resistenti ai veleni selezionando gli individui che ereditano tale resistenza.

Va sottolineato che il concetto di "fattore" dovrebbe essere affrontato in modo differenziato, dato che i fattori possono essere sia azione diretta (immediata) che indiretta. Le differenze tra loro sono che il fattore di azione diretta può essere quantificato, mentre i fattori di azione indiretta no. Ad esempio, il clima o il rilievo possono essere designati principalmente verbalmente, ma determinano i regimi dei fattori di azione diretta: umidità, ore di luce, temperatura, caratteristiche fisiche e chimiche del suolo, ecc.

Fattori abioticiè un insieme di proprietà di natura inanimata che sono importanti per gli organismi.

La componente abiotica dell'ambiente terrestre è una combinazione di fattori climatici e suolo-suolo che influenzano sia l'altro che gli esseri viventi.

Temperatura

L'intervallo di temperature esistenti nell'Universo è di 1000 gradi e, rispetto ad esso, i limiti in cui può esistere la vita sono molto stretti (circa 300 0) da -200 0 C a +100 0 C (nelle sorgenti termali in fondo dell'Oceano Pacifico all'ingresso dei batteri sono stati trovati nel Golfo di California, per il quale la temperatura ottimale è di 250 0 C). La maggior parte delle specie e la maggior parte dell'attività sono confinate a un intervallo di temperature ancora più ristretto. Il limite di temperatura superiore per i batteri delle sorgenti termali è di circa 88 0 C, per le alghe blu-verdi di circa 80 0 C e per i pesci e gli insetti più resistenti - circa 50 0 C.

L'intervallo di fluttuazioni di temperatura nell'acqua è inferiore a quello sulla terraferma e l'intervallo di tolleranza alla temperatura degli organismi acquatici è più ristretto di quello degli animali terrestri. Pertanto, la temperatura è un fattore importante e molto spesso limitante. La temperatura molto spesso crea zonazione e stratificazione negli habitat acquatici e terrestri. Facilmente misurabile.

La variabilità della temperatura è estremamente importante da un punto di vista ecologico. L'attività vitale degli organismi, che in natura sono solitamente esposti a temperature variabili, viene parzialmente o completamente soppressa o rallentata se esposti a temperatura costante.

È noto che la quantità di calore incidente su una superficie orizzontale è direttamente proporzionale al seno dell'angolo del sole sopra l'orizzonte. Pertanto, nelle stesse regioni si osservano fluttuazioni di temperatura giornaliere e stagionali e l'intera superficie del globo è divisa in un numero di cinture con confini condizionali. Maggiore è la latitudine dell'area, maggiore è l'angolo di inclinazione dei raggi solari rispetto alla superficie terrestre e più freddo è il clima.

Radiazione, luce.

Per quanto riguarda la luce, gli organismi devono affrontare un dilemma: da un lato, l'effetto diretto della luce sul protoplasma è fatale per gli organismi, dall'altro, la luce funge da fonte primaria di energia, senza la quale la vita è impossibile. Pertanto, molte caratteristiche morfologiche e comportamentali degli organismi sono associate alla soluzione di questo problema. L'evoluzione della biosfera nel suo insieme è stata diretta principalmente ad addomesticare la radiazione solare in ingresso, utilizzando i suoi componenti utili e indebolendo o proteggendo da quelli dannosi. L'illuminazione gioca un ruolo cruciale per tutti gli esseri viventi e gli organismi sono fisiologicamente adattati al cambiamento del giorno e della notte, al rapporto tra i periodi di buio e di luce del giorno. Quasi tutti gli animali hanno ritmi circadiani associati al cambiamento del giorno e della notte. In relazione alla luce, le piante si dividono in amanti della luce e amanti dell'ombra.

Le radiazioni sono onde elettromagnetiche di diversa lunghezza. La luce corrispondente a due regioni dello spettro passa facilmente attraverso l'atmosfera terrestre. Si tratta di luce visibile (48%) e regioni adiacenti (UV - 7%, IR - 45%), nonché onde radio con una lunghezza superiore a 1 cm. la regione dello spettro percepita dall'occhio umano copre la gamma di lunghezze d'onda da 390 a 760 nm. I raggi infrarossi sono di primaria importanza per la vita e i raggi rosso-arancio e ultravioletti svolgono il ruolo più importante nei processi di fotosintesi. La quantità di energia della radiazione solare che passa attraverso l'atmosfera fino alla superficie terrestre è praticamente costante ed è stimata in circa 21 * 10 23 kJ. Questo valore è chiamato costante solare. Ma l'arrivo dell'energia solare in diversi punti della superficie terrestre non è lo stesso e dipende dalla lunghezza della giornata, dall'angolo di incidenza dei raggi, dalla trasparenza dell'aria atmosferica, ecc. Pertanto, più spesso la costante solare è espressa nel numero di joule per 1 cm 2 di superficie per unità di tempo. Il suo valore medio è di circa 0,14 J / cm 2 in 1 s. L'energia radiante è associata all'illuminazione della superficie terrestre, che è determinata dalla durata e dall'intensità del flusso luminoso.

L'energia solare non viene solo assorbita dalla superficie terrestre, ma anche in parte riflessa da essa. La modalità generale di temperatura e umidità dipende da quanta energia di radiazione solare assorbe la superficie.

Umidità atmosferica dell'aria

Associato alla sua saturazione con il vapore acqueo. Gli strati inferiori dell'atmosfera (1,5 - 2,0 km.) sono i più ricchi di umidità, dove si concentra circa il 50% di tutta l'umidità. La quantità di vapore acqueo contenuto nell'aria dipende dalla temperatura dell'aria. Maggiore è la temperatura, maggiore è l'umidità contenuta nell'aria. Tuttavia, a una determinata temperatura dell'aria, c'è un certo limite della sua saturazione con il vapore acqueo, che è chiamato massimo. Di solito, la saturazione dell'aria con il vapore acqueo non raggiunge il massimo e viene chiamata la differenza tra il massimo e questa saturazione carenza di umidità. La carenza di umidità è il parametro ambientale più importante, perché Caratterizza due grandezze contemporaneamente: temperatura e umidità. Maggiore è il deficit di umidità, più asciutto e caldo e viceversa. Un aumento del deficit di umidità in alcuni segmenti della stagione di crescita contribuisce ad aumentare la fruttificazione delle piante e in un certo numero di animali, come gli insetti, porta alla riproduzione fino ai focolai.

Precipitazione

Le precipitazioni sono il risultato della condensazione del vapore acqueo. A causa della condensa nello strato superficiale dell'aria, si formano rugiada, nebbie e a basse temperature si osserva la cristallizzazione dell'umidità (brina). A causa della condensazione e cristallizzazione del vapore acqueo negli strati superiori dell'atmosfera, si formano nuvole e precipitazioni. Le precipitazioni sono uno degli anelli del ciclo dell'acqua sulla Terra e nelle loro precipitazioni c'è una forte irregolarità e quindi si distinguono zone umide (umide) e aride (secche). La quantità massima di precipitazioni cade nella zona della foresta tropicale (fino a 2000 mm all'anno), mentre nelle zone aride - 0,18 mm. all'anno (nel deserto della zona tropicale). Zone con precipitazioni inferiori a 250 mm. all'anno sono considerati secchi.

Composizione gassosa dell'atmosfera

La composizione è relativamente costante e comprende principalmente azoto e ossigeno, con una miscela di CO 2 e Ar (argon). L'atmosfera superiore contiene ozono. Sono presenti particelle solide e liquide (acqua, ossidi di varie sostanze, polveri e fumi). L'azoto è l'elemento biogenico più importante coinvolto nella formazione delle strutture proteiche degli organismi; ossigeno: fornisce processi ossidativi, respirazione; ozono - ruolo di schermatura in relazione alla parte UV dello spettro solare. Le impurità delle particelle più piccole influiscono sulla trasparenza dell'atmosfera, impedendo il passaggio della luce solare sulla superficie terrestre.

Il movimento delle masse d'aria (vento).

La ragione del vento è il riscaldamento disuguale della superficie terrestre, associato a cadute di pressione. Il flusso del vento è diretto verso una pressione più bassa, cioè dove l'aria è più calda Nello strato superficiale dell'aria, il movimento delle masse d'aria influisce sul regime di temperatura, umidità, evaporazione dalla superficie terrestre e traspirazione delle piante. Il vento è un fattore importante nel trasferimento e nella distribuzione delle impurità nell'aria atmosferica.

Pressione atmosferica.

La pressione normale è 1 kPa, corrispondente a 750,1 mm. rt. Arte. All'interno del globo ci sono aree costanti di alta e bassa pressione e negli stessi punti si osservano minimi stagionali e giornalieri e massimi di pressione.

Lezione #5

Fattori ecologici dell'ambiente. Fattori abiotici

Il concetto di fattore ambientale

Classificazione

Fattori abiotici

1. Modelli generali di distribuzione dei livelli e regimi regionali dei fattori ambientali

   Fattori spaziali

   Energia radiante del Sole e sua importanza per gli organismi

   Fattori abiotici dell'ambiente terrestre (temperatura, precipitazioni, umidità, movimento delle masse d'aria, pressione, fattori chimici, incendi)

   Fattori abiotici dell'ambiente acquatico (stratificazione della temperatura, trasparenza, salinità, gas disciolti, acidità)

   Fattori abiotici della copertura del suolo (composizione della litosfera, concetti di "suolo" e "fertilità", composizione e struttura dei suoli)

   I nutrienti come fattore ambientale

1. Fattore ambientale- si tratta di qualsiasi elemento dell'ambiente che può avere un effetto diretto o indiretto su un organismo vivente almeno in uno degli stadi del suo sviluppo individuale, o qualsiasi condizione ambientale a cui l'organismo risponde con reazioni adattative.

Nel caso generale, un fattore è la forza trainante di un processo o di una condizione che colpisce l'organismo. L'ambiente è caratterizzato da una grande varietà di fattori ambientali, compresi quelli non ancora conosciuti. Ogni organismo vivente nel corso della sua vita è sotto l'influenza di molti fattori ambientali che differiscono per origine, qualità, quantità, tempo di esposizione, ad es. modalità. Pertanto, l'ambiente è in realtà un insieme di fattori ambientali che influenzano il corpo.

Ma se l'ambiente, come abbiamo già detto, non ha caratteristiche quantitative, allora ogni singolo fattore (che sia umidità, temperatura, pressione, proteine ​​alimentari, numero di predatori, un composto chimico nell'aria, ecc.) è caratterizzato da una misura e da un numero, cioè può essere misurato nel tempo e nello spazio (in dinamica), confrontato con qualche standard, soggetto a modellizzazione, predizione (previsione) e infine modificato in una determinata direzione. Puoi gestire solo ciò che ha una misura e un numero.

Per un ingegnere d'impresa, un economista, un medico sanitario o un investigatore della procura, l'obbligo di "proteggere l'ambiente" non ha senso. E se il compito o la condizione è espresso in forma quantitativa, sotto forma di quantità o disuguaglianze (ad esempio: 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. Classificazione dei fattori ambientali

Qualsiasi classificazione di qualsiasi insieme è un metodo della sua cognizione o analisi. Oggetti e fenomeni possono essere classificati secondo vari criteri, in base ai compiti. Tra le numerose classificazioni esistenti dei fattori ambientali, è consigliabile utilizzare la seguente per i compiti di questo corso (Fig. 1).

Tutti i fattori ambientali nel caso generale possono essere raggruppati in due grandi categorie: fattori di natura non vivente o inerte, altrimenti chiamati abiotici o abiogenici, e fattori di natura vivente - biotico, o biogenico. Ma nella loro origine, entrambi i gruppi possono essere entrambi naturale, e antropogenico, cioè associato all'influenza umana. A volte si distinguono antropico e antropogenico fattori. Il primo include solo gli impatti umani diretti sulla natura (inquinamento, pesca, controllo dei parassiti) e il secondo - conseguenze principalmente indirette associate ai cambiamenti nella qualità dell'ambiente.

Riso. 1. Classificazione dei fattori ambientali

Una persona nella sua attività non solo cambia i regimi dei fattori ambientali naturali, ma ne crea anche di nuovi, ad esempio sintetizzando nuovi composti chimici: pesticidi, fertilizzanti, medicinali, materiali sintetici, ecc. Tra i fattori della natura inanimata ci sono fisico(spazio, clima, orografico, suolo) e chimico(componenti di aria, acqua, acidità e altre proprietà chimiche del suolo, impurità di origine industriale). I fattori biotici lo sono zoogenico(influenza animale), fitogenico(influenza delle piante), microgenico(influenza dei microrganismi). In alcune classificazioni, i fattori biotici includono tutti i fattori antropici, compresi quelli fisici e chimici.

Insieme al considerato, ci sono altre classificazioni di fattori ambientali. Assegna i fattori dipendente e indipendente dal numero e dalla densità degli organismi. Ad esempio, i fattori climatici non dipendono dal numero di animali, piante e malattie di massa causate da microrganismi patogeni (epidemie) negli animali o nelle piante sono sicuramente legati al loro numero: le epidemie si verificano con stretto contatto tra individui o con il loro generale indebolimento dovuto alla mancanza di mangime, quando è possibile una rapida trasmissione dell'agente patogeno da un individuo all'altro e si perde la resistenza all'agente patogeno.

Il macroclima non dipende dal numero di animali e il microclima può cambiare in modo significativo a causa della loro attività vitale. Se, ad esempio, gli insetti, con la loro elevata abbondanza nella foresta, distruggono la maggior parte degli aghi o del fogliame degli alberi, qui cambieranno il regime del vento, l'illuminazione, la temperatura, la qualità e la quantità di cibo, il che influenzerà lo stato del successivo generazioni dello stesso o di altri animali che vivono qui. L'allevamento di massa di insetti attira predatori di insetti e uccelli insettivori. Le rese di frutti e semi influenzano la popolazione di roditori murini, lo scoiattolo e i suoi predatori e molti uccelli mangiatori di semi.

Possiamo dividere tutti i fattori in regolazione(manager) e regolabile(gestito), che è anche di facile comprensione in relazione agli esempi precedenti.

La classificazione originale dei fattori ambientali è stata proposta da AS Monchadsky. Partendo dall'idea che tutte le reazioni adattative degli organismi a determinati fattori sono associate al grado di costanza del loro impatto, o, in altre parole, alla loro periodicità. In particolare ha evidenziato:

1. fattori periodici primari (quelli che sono caratterizzati dalla corretta periodicità associata alla rotazione della Terra: cambio delle stagioni, variazioni giornaliere e stagionali dell'illuminazione e della temperatura); questi fattori sono inerenti al nostro pianeta e la vita nascente ha dovuto adattarsi immediatamente ad essi;

2. fattori periodici secondari (derivano da quelli primari); questi includono tutti i fattori fisici e molti chimici, come l'umidità, la temperatura, le precipitazioni, la dinamica del numero di piante e animali, il contenuto di gas disciolti nell'acqua, ecc.;

3. fattori non periodici che non hanno la corretta periodicità (ciclicità); tali, ad esempio, sono fattori legati al suolo o vari tipi di fenomeni naturali.

Naturalmente solo il corpo del suolo stesso e i suoli sottostanti sono "non periodici", mentre la dinamica della temperatura, dell'umidità e molte altre proprietà del suolo sono anche associate a fattori periodici primari.

I fattori antropogenici si riferiscono inequivocabilmente a quelli non periodici. Tra tali fattori di azione non periodica, in primis, gli inquinanti contenuti nelle emissioni e negli scarichi industriali. Gli organismi viventi nel processo di evoluzione sono in grado di sviluppare adattamenti a fattori naturali periodici e non periodici (ad esempio ibernazione, svernamento, ecc.) E piante e animali, di regola, non possono acquisire e correggere ereditariamente l'adattamento corrispondente. È vero, alcuni invertebrati, ad esempio, gli acari vegetali della classe degli aracnidi, che hanno dozzine di generazioni all'anno in condizioni di terreno chiuso, sono in grado, con l'uso costante degli stessi pesticidi contro di loro, di formare razze resistenti ai veleni selezionando gli individui che ereditano tale resistenza.

Va sottolineato che il concetto di "fattore" dovrebbe essere affrontato in modo differenziato, dato che i fattori possono essere sia azione diretta (immediata) che indiretta. Le differenze tra loro sono che il fattore di azione diretta può essere quantificato, mentre i fattori di azione indiretta no. Ad esempio, il clima o il rilievo possono essere designati principalmente verbalmente, ma determinano i regimi dei fattori di azione diretta: umidità, ore di luce, temperatura, caratteristiche fisiche e chimiche del suolo, ecc.

3. Fattori abiotici

3.1. Modelli generali di distribuzione dei livelli e regimi regionali dei fattori ambientali

L'involucro geografico della Terra (come la biosfera generale) è eterogeneo nello spazio, è differenziato in territori diversi tra loro. È suddivisa successivamente in zone fisico-geografiche, zone geografiche, regioni montuose e di pianura intrazonali e sottoregioni e sottozone, ecc.

Cintura fisico-geografica- questa è la più grande unità tassonomica del guscio geografico, costituita da un certo numero di zone geografiche vicine in termini di bilancio termico e regime idrico.

Ci sono, in particolare, le cinture artiche e antartiche, subartiche e subantartiche, temperate e subtropicali settentrionali e meridionali, subequatoriali ed equatoriali.

Una zona geografica (è anche naturale, paesaggistica) è una parte significativa della zona fisiografica con una particolare natura dei processi geomorfologici, con particolari tipi di clima, vegetazione, suolo, flora e fauna.

Ad esempio, all'interno dell'emisfero settentrionale, si distinguono le seguenti zone: ghiaccio, tundra, foresta-tundra, taiga, foreste miste della pianura russa, foreste monsoniche dell'Estremo Oriente, foresta-steppa, steppa, zone temperate e subtropicali del deserto, Mediterraneo, ecc. Le zone hanno principalmente (anche se non sempre) contorni largamente allungati e sono caratterizzate da condizioni naturali simili, una certa sequenza a seconda della posizione latitudinale. Pertanto, la zonazione geografica latitudinale è un cambiamento naturale nei processi fisici e geografici, nei componenti e nei complessi dall'equatore ai poli. È chiaro che si tratta principalmente della totalità dei fattori che formano il clima.

La zonalità è dovuta principalmente alla natura della distribuzione dell'energia solare alle latitudini, cioè con una diminuzione del suo arrivo dall'equatore ai poli e un inumidimento irregolare. La posizione sulla zonalità dell'involucro geografico (e, di conseguenza, della biosfera) è stata formulata dal famoso scienziato russo del suolo V. V. Dokuchaev.

Insieme a quella latitudinale, esiste anche una zonalità verticale (o altitudinale) tipica delle regioni montuose, ovvero un cambiamento della vegetazione, della fauna, del suolo, delle condizioni climatiche, man mano che si sale dal livello del mare, principalmente associato ad un cambiamento del bilancio termico: la differenza di temperatura dell'aria è di 0,6-1,0 °C ogni 100 m di altezza.

Naturalmente, in natura, non tutto è così inequivocabilmente regolare: la zonalità verticale può essere complicata dall'esposizione del pendio e la latitudinale - hanno zone allungate nella direzione submeridionale, come, ad esempio, nelle catene montuose.

Tuttavia, in generale, i regimi e le dinamiche dei più importanti fattori abiotici, ovvero clima, processi di formazione del suolo, tipi di vegetazione, composizione delle specie e dinamiche di popolazione del mondo animale, ecc., dipendono dal bilancio termico.

La zonalità geografica è inerente non solo ai continenti, ma anche all'Oceano Mondiale, all'interno del quale le diverse zone differiscono per la quantità di radiazione solare in entrata, bilanci di evaporazione e precipitazione, temperatura dell'acqua, caratteristiche delle correnti superficiali e profonde e, di conseguenza, la mondo degli organismi viventi.

3.2. Fattori spaziali

La biosfera, in quanto habitat degli organismi viventi, non è isolata dai complessi processi di fattori che si verificano nello spazio esterno, e non solo direttamente correlati al Sole. Polvere cosmica, materia meteoritica cade sulla Terra. La Terra si scontra periodicamente con asteroidi, si avvicina alle comete. Le sostanze e le onde che sorgono a seguito di esplosioni di supernove passano attraverso la Galassia. Naturalmente, il nostro pianeta è più strettamente connesso con i processi che avvengono sul Sole, con la cosiddetta attività solare. L'essenza di questo fenomeno è la trasformazione dell'energia accumulata nelle cinture magnetiche del Sole nell'energia del movimento di masse gassose, particelle veloci e radiazione elettromagnetica a onde corte.

I processi più intensi si osservano nei centri di attività, chiamati regioni attive, in cui il campo magnetico viene rafforzato, compaiono regioni di maggiore luminosità e le cosiddette macchie solari. Nelle regioni attive possono verificarsi rilasci di energia esplosiva, accompagnati da espulsioni di plasma, dall'improvvisa comparsa dei raggi cosmici solari e da un aumento delle onde corte e delle emissioni radio. È noto che i cambiamenti nel livello di attività di brillamento sono di natura ciclica con un ciclo normale di 22 anni, sebbene siano note fluttuazioni con una frequenza da 4,3 a 1850 anni. L'attività solare influisce su una serie di processi vitali sulla Terra, dal verificarsi di epidemie e aumenti dei tassi di natalità ai grandi cambiamenti climatici. Ciò è stato dimostrato nel 1915 dallo scienziato russo A.L. Chizhevsky, il fondatore di una nuova scienza: l'eliobiologia (dal greco helios - il Sole), che considera l'impatto dei cambiamenti nell'attività solare sulla biosfera terrestre.

3.3. Energia radiante del Sole e sua importanza per gli organismi

L'energia della radiazione solare si propaga nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche. Circa il 99% è costituito da raggi con una lunghezza d'onda di 170-4000 nm, di cui il 48% nella parte visibile dello spettro con una lunghezza d'onda di 400-760 nm e il 45% nell'infrarosso (lunghezza d'onda da 750 nm a 10 ~ 3 m), circa il 7% - all'ultravioletto (lunghezza d'onda inferiore a 400 nm). Nei processi di fotosintesi, il ruolo più importante è svolto dalla radiazione fotosinteticamente attiva (380-710 nm).

La quantità di energia della radiazione solare che arriva sulla Terra (al limite superiore dell'atmosfera) è quasi costante ed è stimata in 1370 W/m2. Questo valore è chiamato costante solare. Tuttavia, l'arrivo dell'energia della radiazione solare sulla superficie della Terra stessa varia in modo significativo a seconda di una serie di condizioni: l'altezza del Sole sopra l'orizzonte, la latitudine, le condizioni atmosferiche, ecc. La forma della Terra (geoide) è vicina a sferico. Pertanto, la maggior quantità di energia solare viene assorbita alle basse latitudini (cintura equatoriale), dove la temperatura dell'aria vicino alla superficie terrestre è solitamente più alta che alle medie e alte latitudini. L'arrivo dell'energia della radiazione solare in diverse regioni del globo e la sua ridistribuzione determinano le condizioni climatiche di queste regioni.

Passando attraverso l'atmosfera, la radiazione solare viene diffusa da molecole di gas, impurità sospese (solide e liquide), assorbita da vapore acqueo, ozono, anidride carbonica, particelle di polvere. La radiazione solare diffusa raggiunge parzialmente la superficie terrestre. La sua parte visibile crea luce durante il giorno in assenza di luce solare diretta, ad esempio in caso di forte nuvolosità. L'apporto termico totale alla superficie terrestre dipende dalla somma della radiazione diretta e diffusa, che aumenta dai poli all'equatore.

L'energia della radiazione solare non solo viene assorbita dalla superficie terrestre, ma viene anche riflessa da essa sotto forma di un flusso di radiazione a onde lunghe. Le superfici di colore più chiaro riflettono la luce più intensamente di quelle più scure. Quindi, la neve pura riflette l'80-95%, inquinata - 40-50, suolo chernozem - 5-14, sabbia chiara - 35-45, chioma forestale - 10-18%. Il rapporto tra la radiazione solare riflessa dalla superficie e quella in entrata si chiama albedo. L'attività antropogenica influisce in modo significativo sui fattori climatici, modificandone i regimi. Puoi conoscere i problemi globali causati dall'attività umana nella lezione "Problemi globali dell'umanità" di questo corso.

La luce è la fonte primaria di energia, senza la quale la vita sulla Terra è impossibile. Partecipa alla fotosintesi, fornendo la creazione di composti organici dalla vegetazione inorganica della Terra, e questa è la sua funzione energetica più importante. Ma solo una parte dello spettro nell'intervallo da 380 a 760 nm è coinvolta nella fotosintesi, che è chiamata regione della radiazione fisiologicamente attiva (PAR). Al suo interno, per la fotosintesi, i raggi rosso-arancio (600-700 nm) e viola-blu (400-500 nm) sono di primaria importanza, il giallo-verde (500-600 nm) sono i meno importanti. Questi ultimi sono riflessi, il che conferisce alle piante clorofilla un colore verde. Tuttavia, la luce non è solo una risorsa energetica, ma anche il fattore ambientale più importante che ha un effetto molto significativo sul biota nel suo insieme e sui processi e fenomeni di adattamento negli organismi.

Al di là dello spettro visibile e PAR rimangono le regioni dell'infrarosso (IR) e dell'ultravioletto (UV). Le radiazioni UV trasportano molta energia e hanno un effetto fotochimico: gli organismi sono molto sensibili ad essa. La radiazione IR ha molta meno energia, è facilmente assorbita dall'acqua, ma alcuni organismi terrestri la usano per aumentare la temperatura corporea al di sopra dell'ambiente.

L'intensità della luce è importante per gli organismi. Le piante in relazione all'illuminazione sono divise in amanti della luce (eliofite), amanti dell'ombra (sciofite) e tolleranti all'ombra.

I primi due gruppi hanno diversi intervalli di tolleranza all'interno dello spettro ecologico dell'illuminazione. Luce solare intensa - l'optimum delle eliofite (erba dei prati, cereali, erbacce, ecc.), Illuminazione scarsa - l'optimum dell'amante dell'ombra (piante delle foreste di abeti rossi della taiga, foreste di querce della steppa della foresta, foreste tropicali). Il primo non sopporta l'ombra, il secondo - la luce del sole.

Le piante tolleranti all'ombra hanno un'ampia gamma di tolleranza alla luce e possono prosperare sia in luce che in ombra.

La luce ha un grande valore di segnale e provoca adattamenti regolatori degli organismi. Uno dei segnali più affidabili che regolano l'attività degli organismi nel tempo è la lunghezza della giornata: il fotoperiodo.

Il fotoperiodismo come fenomeno è la risposta del corpo ai cambiamenti stagionali della durata del giorno. La lunghezza del giorno in un dato luogo, in un dato momento dell'anno è sempre la stessa, il che consente alla pianta e all'animale di determinare ad una data latitudine con il periodo dell'anno, cioè il momento dell'inizio della fioritura, maturazione, ecc. In altre parole, il fotoperiodo è una sorta di "tempo di passaggio", o "trigger", che include una sequenza di processi fisiologici in un organismo vivente.

Il fotoperiodismo non è identificabile con i consueti ritmi quotidiani esterni, per il semplice cambiamento del giorno e della notte. Tuttavia, la ciclicità quotidiana dell'attività vitale negli animali e nell'uomo passa nelle proprietà innate della specie, cioè diventa ritmi interni (endogeni). Ma a differenza dei ritmi interni inizialmente, la loro durata potrebbe non coincidere con la cifra esatta - 24 ore - di 15-20 minuti e, a questo proposito, tali ritmi sono chiamati circadiani (in traduzione - vicino a un giorno).

Questi ritmi aiutano il corpo a percepire il tempo e questa capacità è chiamata "orologio biologico". Aiutano gli uccelli a navigare vicino al sole durante i voli e generalmente orientano gli organismi nei ritmi più complessi della natura.

Il fotoperiodismo, sebbene fissato ereditariamente, si manifesta solo in combinazione con altri fattori, ad esempio la temperatura: se fa freddo il giorno X, la pianta fiorisce più tardi, oppure in caso di maturazione, se il freddo arriva prima del giorno X, quindi, diciamo, le patate danno un raccolto basso, ecc. Nella zona subtropicale e tropicale, dove la lunghezza del giorno varia poco a seconda della stagione, il fotoperiodo non può fungere da fattore ambientale importante: è sostituito dall'alternanza di stagioni secche e piovose , e negli altopiani, la temperatura diventa il principale fattore di segnale.

Proprio come sulle piante, le condizioni meteorologiche influenzano gli animali poichilotermici e gli animali omeotermici rispondono a questo con cambiamenti nel loro comportamento: i tempi di nidificazione, migrazione, ecc.

L'uomo ha imparato ad usare i fenomeni sopra descritti. La durata delle ore di luce del giorno può essere modificata artificialmente, modificando così i tempi di fioritura nella fruttificazione delle piante (coltivazione di piantine in inverno e persino frutti nelle serre), aumentando la produzione di uova di polli, ecc.

Lo sviluppo della fauna nelle stagioni dell'anno avviene secondo la legge bioclimatica, che porta il nome di Hoyakins: i tempi di insorgenza di vari fenomeni stagionali (fenodati) dipendono dalla latitudine, longitudine dell'area e dalla sua altezza sopra livello del mare. Ciò significa che più a nord, a est e più in alto l'area, arriva la primavera successiva e l'autunno prima. Per l'Europa, a ogni grado di latitudine, la tempistica degli eventi stagionali avviene dopo tre giorni, in Nord America - una media di quattro giorni per ogni grado di latitudine, cinque gradi di longitudine e 120 m di altitudine.

La conoscenza dei fenodati è di grande importanza per la pianificazione di vari lavori agricoli in altre attività economiche.

3.4. Fattori abiotici dell'ambiente terrestre

La componente abiotica dell'ambiente terrestre (terra) comprende un insieme di condizioni climatiche e pedologiche, cioè un insieme di elementi che sono dinamici nel tempo e nello spazio, collegati tra loro e che influenzano gli organismi viventi.

Le caratteristiche dell'impatto sulla biosfera dei fattori cosmici e delle manifestazioni dell'attività solare sono che la superficie del nostro pianeta (dove è concentrato il "film di vita") è, per così dire, separata dal Cosmo da un potente strato di materia in lo stato gassoso, cioè l'atmosfera. La componente abiotica dell'ambiente terrestre comprende un insieme di condizioni climatiche, idrologiche, del suolo e del suolo, ovvero un insieme di elementi che sono dinamici nel tempo e nello spazio, interconnessi e che influenzano gli organismi viventi. L'atmosfera, in quanto ambiente che percepisce fattori cosmici e solari, ha la più importante funzione di formazione del clima.

L'effetto della temperatura sugli organismi

La temperatura è il più importante dei fattori limitanti (limitanti). I limiti di tolleranza per ogni specie sono le temperature letali massime e minime, oltre le quali la specie risente fatalmente del caldo o del freddo (Fig. 2.). A parte alcune eccezioni uniche, tutti gli esseri viventi sono in grado di vivere a temperature comprese tra 0 e 50 °C, a causa delle proprietà del protoplasma delle cellule.

Sulla fig. 2. mostra i limiti di temperatura della vita di un gruppo di specie, popolazione. Nell '"intervallo ottimale", gli organismi si sentono a proprio agio, si riproducono attivamente e la popolazione cresce. Nelle aree estreme del limite di temperatura della vita - "attività vitale ridotta" - gli organismi si sentono oppressi. Con un ulteriore raffreddamento entro il "limite inferiore di resistenza" o un aumento del calore entro il "limite superiore di resistenza", gli organismi cadono nella "zona di morte" e muoiono.

Questo esempio illustra la legge generale della stabilità biologica (secondo Lamotte) applicabile a uno qualsiasi degli importanti fattori limitanti. Il valore dell'"intervallo ottimale" caratterizza il "valore" della resistenza degli organismi, ovvero il valore della sua tolleranza a questo fattore, o "valenza ecologica".

I processi di adattamento negli animali in relazione alla temperatura hanno portato alla comparsa di animali poichilotermici e omeotermici. La stragrande maggioranza degli animali è poichilotermica, cioè la temperatura del proprio corpo cambia al variare della temperatura ambiente: anfibi, rettili, insetti, ecc. Una parte molto più piccola degli animali è omoiotermica, cioè ha una temperatura corporea costante , indipendentemente dalla temperatura ambiente: mammiferi (compreso l'uomo) con una temperatura corporea di 36-37 0°C e uccelli con una temperatura corporea di 40°C.

Riso. 2. Legge generale della stabilità biologica (secondo M. Lamott)

Solo gli animali omoitermici possono condurre una vita attiva a temperature inferiori allo zero. I Poikilotherm, sebbene possano resistere a temperature ben al di sotto dello zero, perdono la loro mobilità allo stesso tempo. Una temperatura di circa 40°C, cioè anche al di sotto della temperatura di coagulazione delle proteine, è il limite per la maggior parte degli animali.

La temperatura gioca un ruolo importante nella vita delle piante. Quando la temperatura aumenta di 10 °C, l'intensità della fotosintesi raddoppia, ma solo fino a 30-35 °C, quindi la sua intensità diminuisce e a 40-45 °C la fotosintesi si interrompe del tutto. A 50 °C muoiono la maggior parte delle piante terrestri, il che è associato all'intensificazione della respirazione delle piante con un aumento della temperatura, e quindi alla sua cessazione a 50 0 °C.

La temperatura influisce anche sull'andamento della nutrizione delle radici nelle piante: questo processo è possibile solo se la temperatura del terreno nelle zone di aspirazione è di alcuni gradi inferiore alla temperatura della parte di terreno della pianta. La violazione di questo equilibrio comporta l'inibizione dell'attività vitale della pianta e persino la sua morte. Sono noti adattamenti morfologici delle piante alle basse temperature, le cosiddette forme di vita delle piante, ad esempio epifite, fanerofite, ecc.

Anche negli animali si osservano adattamenti morfologici alle condizioni di temperatura della vita, e soprattutto. Gli allevamenti di animali di una specie, ad esempio, possono formarsi sotto l'influenza delle basse temperature, da -20 a -40 0 C, in cui sono costretti ad accumulare sostanze nutritive e aumentare il peso corporeo: di tutte le tigri, la tigre dell'Amur è il più grande, vive nelle condizioni più settentrionali e difficili. Questo modello è chiamato regola di Bergman: negli animali a sangue caldo, la dimensione corporea degli individui è, in media, maggiore nelle popolazioni che vivono nelle parti più fredde dell'area di distribuzione delle specie.

Ma nella vita degli animali, gli adattamenti fisiologici sono molto più importanti, il più semplice dei quali è l'acclimatazione, un adattamento fisiologico a sopportare il caldo o il freddo. Ad esempio, la lotta contro il surriscaldamento aumentando l'evaporazione, la lotta contro il raffreddamento negli animali poichilotermici disidratando parzialmente i loro corpi o l'accumulo di sostanze speciali che abbassano il punto di congelamento, negli animali omeotermici, a causa di un cambiamento nel metabolismo.

Esistono anche forme più radicali di protezione dal freddo - migrazione verso climi più caldi (voli di uccelli; i camosci d'alta quota si spostano a quote più basse per l'inverno, ecc.), svernamento - caduta in letargo per il periodo invernale (marmotta, scoiattolo, orso bruno, topi volanti: sono in grado di abbassare la temperatura corporea vicino allo zero, rallentando il loro metabolismo e quindi lo spreco di nutrienti).

introduzione

Ogni giorno tu, affrettandoti per i tuoi affari, cammini per strada, tremando per il freddo o sudando per il caldo. E dopo una giornata di lavoro, vai al negozio, compra cibo. Lasciando il negozio, fermati frettolosamente un minibus di passaggio e scendi impotente al posto vuoto più vicino. Per molti, questo è uno stile di vita familiare, vero? Hai mai pensato a come va la vita in termini di ecologia? L'esistenza dell'uomo, delle piante e degli animali è possibile solo attraverso la loro interazione. Non fa a meno dell'influenza della natura inanimata. Ciascuno di questi tipi di influenza ha una propria designazione. Quindi, ci sono solo tre tipi di impatto ambientale. Questi sono fattori antropogenici, biotici e abiotici. Diamo un'occhiata a ciascuno di essi e al suo impatto sulla natura.

1. Fattori antropogenici: l'impatto sulla natura di tutte le forme di attività umana

Quando viene menzionato questo termine, non viene in mente un solo pensiero positivo. Anche quando le persone fanno qualcosa di buono per animali e piante, è a causa delle conseguenze di cose cattive precedentemente fatte (ad esempio, bracconaggio).

Fattori antropogenici (esempi):

• Prosciugamento delle paludi.
• Concimazione dei campi con pesticidi.
• Bracconaggio.
• Rifiuti industriali (foto).

Conclusione

Come puoi vedere, fondamentalmente una persona danneggia solo l'ambiente. E a causa dell'aumento della produzione economica e industriale, anche le misure ambientali, stabilite da rari volontari (la creazione di riserve, manifestazioni ambientali), non aiutano più.

2. Fattori biotici: l'influenza della fauna selvatica su una varietà di organismi

In poche parole, questa è l'interazione di piante e animali tra loro. Può essere sia positivo che negativo. Esistono diversi tipi di tale interazione:

1. Competizione - tali relazioni tra individui della stessa specie o di specie diverse, in cui l'uso di una determinata risorsa da parte di uno di essi riduce la sua disponibilità ad altri. In generale, durante la competizione, animali o piante combattono tra loro per il loro pezzo di pane.

2. Mutualismo - una tale relazione in cui ciascuna delle specie riceve un certo beneficio. In poche parole, quando piante e/o animali si completano armoniosamente a vicenda.

3. Il commensalismo è una forma di simbiosi tra organismi di specie diverse, in cui uno di essi utilizza l'abitazione o l'organismo ospite come luogo di insediamento e può nutrirsi dei resti di cibo o dei prodotti della sua attività vitale. Allo stesso tempo, non reca alcun danno o beneficio al proprietario. In generale, una piccola aggiunta poco appariscente.

Fattori biotici (esempi):

Coesistenza di pesci e polipi corallini, protozoi flagellari e insetti, alberi e uccelli (es. picchi), storni e rinoceronti.

Conclusione

Nonostante il fatto che i fattori biotici possano essere dannosi per animali, piante e esseri umani, ci sono anche grandissimi benefici da essi.

3. Fattori abiotici: l'impatto della natura inanimata su una varietà di organismi

Sì, e anche la natura inanimata gioca un ruolo importante nei processi vitali di animali, piante e esseri umani. Forse il fattore abiotico più importante è il tempo.

Fattori abiotici: esempi

I fattori abiotici sono la temperatura, l'umidità, l'illuminazione, la salinità dell'acqua e del suolo, nonché l'ambiente dell'aria e la sua composizione gassosa.

Conclusione

I fattori abiotici possono danneggiare gli animali, le piante e gli esseri umani, ma comunque ne traggono principalmente beneficio.

Risultato

L'unico fattore che non giova a nessuno è antropogenico. Sì, inoltre non porta nulla di buono a una persona, anche se è sicuro di cambiare natura per il proprio bene e non pensa a cosa si trasformerà questo "bene" per lui e i suoi discendenti tra dieci anni. L'uomo ha già completamente distrutto molte specie di animali e piante che avevano il loro posto nell'ecosistema mondiale. La biosfera della Terra è come un film in cui non ci sono ruoli secondari, sono tutti quelli principali. Ora immagina che alcuni di loro siano stati rimossi. Cosa succede nel film? Così è in natura: se il più piccolo granello di sabbia scompare, il grande edificio della Vita crollerà.

L'impatto dei fattori ambientali sugli organismi viventi individualmente e sulla comunità nel suo insieme è multiforme. Quando si valuta l'influenza dell'uno o dell'altro fattore ambientale, è importante caratterizzare l'intensità della sua azione sulla materia vivente: in condizioni favorevoli si parla di fattore ottimale e con eccesso o carenza di fattore limitante.

Temperatura. La maggior parte delle specie si adatta a un intervallo di temperature abbastanza ristretto. Alcuni organismi, soprattutto nella fase di riposo, sono in grado di esistere a temperature molto basse. Ad esempio, le spore di microrganismi possono resistere al raffreddamento fino a -200 °C. Alcuni tipi di batteri e alghe possono vivere e moltiplicarsi nelle sorgenti termali a temperature comprese tra +80 e -88 °C. L'intervallo delle fluttuazioni di temperatura nell'acqua è molto più piccolo che a terra; di conseguenza, i limiti di resistenza alle fluttuazioni di temperatura negli organismi acquatici sono più ristretti rispetto a quelli terrestri. Tuttavia, sia per gli abitanti acquatici che terrestri, la temperatura ottimale è compresa tra +15 e +30 ° С.

Ci sono organismi con temperatura corporea instabile - poichilotermici (dal greco. poichilos- diverso, mutevole e terme- calore) e organismi con una temperatura corporea costante - omotermico (dal greco. omo- simili e terme- caldo). La temperatura corporea degli organismi poichilotermici dipende dalla temperatura ambiente. Il suo accrescimento provoca in essi un'intensificazione dei processi vitali e, entro certi limiti, un'accelerazione dello sviluppo.

La temperatura non è costante in natura. Gli organismi normalmente esposti alle escursioni termiche stagionali che si verificano nelle zone temperate sono meno in grado di tollerare temperature costanti. Anche forti sbalzi di temperatura - forti gelate o calore - sono sfavorevoli per gli organismi. Esistono molti dispositivi per affrontare il raffreddamento o il surriscaldamento. Con l'inizio dell'inverno, le piante e gli animali poichilotermici cadono in uno stato di letargo invernale. L'intensità del metabolismo è fortemente ridotta, molti grassi e carboidrati vengono immagazzinati nei tessuti. La quantità di acqua nelle cellule diminuisce, gli zuccheri e la glicerina si accumulano, prevenendo il congelamento. Nella stagione calda si attivano meccanismi fisiologici che proteggono dal surriscaldamento. Nelle piante aumenta l'evaporazione dell'acqua attraverso gli stomi, il che porta ad una diminuzione della temperatura delle foglie. Negli animali in queste condizioni aumenta anche l'evaporazione dell'acqua attraverso il sistema respiratorio e i tegumenti cutanei. Inoltre, gli animali poichilotermici evitano il surriscaldamento attraverso comportamenti adattivi: scelgono habitat con il microclima più favorevole, si nascondono nelle tane o sotto le pietre durante la parte calda della giornata, sono attivi in ​​determinati momenti della giornata, e così via.

Pertanto, la temperatura ambiente è un fattore importante e spesso limitante la vita.

Gli animali omoitermici - uccelli e mammiferi - sono molto meno dipendenti dalle condizioni di temperatura dell'ambiente. I cambiamenti aromorfici nella struttura hanno permesso a queste due classi di rimanere attive a sbalzi di temperatura molto bruschi e di dominare quasi tutti gli habitat.

L'effetto deprimente delle basse temperature sugli organismi è intensificato dai forti venti.

Luce. La luce sotto forma di radiazione solare fornisce tutti i processi vitali sulla Terra (Fig. 25.4). Per gli organismi, sono importanti la lunghezza d'onda della radiazione percepita, la sua intensità e la durata dell'esposizione (lunghezza della giornata o fotoperiodo). I raggi ultravioletti con una lunghezza d'onda superiore a 0,3 micron costituiscono circa il 40% dell'energia radiante che raggiunge la superficie terrestre. A piccole dosi, sono necessari per gli animali e per l'uomo. Sotto la loro influenza, nel corpo si forma la vitamina D. Gli insetti distinguono visivamente i raggi ultravioletti e li usano per navigare sul terreno con tempo nuvoloso. La luce visibile con una lunghezza d'onda di 0,4-0,75 micron ha l'effetto maggiore sul corpo. L'energia della luce visibile è circa il 45% della quantità totale di energia radiante incidente sulla Terra. La luce visibile è meno attenuata quando passa attraverso nuvole dense e acqua. Pertanto, la fotosintesi può avvenire sia con tempo nuvoloso che sotto uno strato d'acqua di un certo spessore. Tuttavia, solo dallo 0,1 all'1% dell'energia solare in entrata viene speso per la sintesi della biomassa.

Riso. 25.4.

A seconda delle condizioni dell'habitat, le piante si adattano all'ombra - piante tolleranti all'ombra o, al contrario, al sole splendente - piante che amano la luce. L'ultimo gruppo comprende i cereali.

Un ruolo estremamente importante nella regolazione dell'attività degli organismi viventi e del loro sviluppo è svolto dalla durata dell'esposizione alla luce: il fotoperiodo. Nelle zone temperate, al di sopra e al di sotto dell'equatore, il ciclo di sviluppo di piante e animali è sincronizzato alle stagioni dell'anno e la preparazione al cambiamento delle condizioni di temperatura viene effettuata sulla base di un segnale di durata del giorno, che, a differenza di altri fattori stagionali , è sempre lo stesso in un determinato momento dell'anno in un determinato luogo. Il fotoperiodo è, per così dire, un meccanismo di innesco che attiva in sequenza processi fisiologici che portano alla crescita, alla fioritura delle piante in primavera, alla fruttificazione in estate e alla caduta delle foglie in autunno, nonché alla muta e all'accumulo di grasso, alla migrazione e alla riproduzione negli uccelli e nei mammiferi, e l'inizio di uno stadio dormiente negli insetti.

Oltre ai cambiamenti stagionali, il cambiamento del giorno e della notte determina il ritmo quotidiano di attività sia dell'intero organismo che dei processi fisiologici. La capacità degli organismi di percepire il tempo, la presenza di un "orologio biologico" in essi, è un adattamento importante che assicura la sopravvivenza di un individuo in determinate condizioni ambientali.

La radiazione infrarossa costituisce il 45% della quantità totale di energia radiante incidente sulla Terra. I raggi infrarossi aumentano la temperatura dei tessuti vegetali e animali, sono ben assorbiti da oggetti inanimati, compresa l'acqua.

Per la produttività dell'impianto, ad es. formazione di materia organica, l'indicatore più importante è la radiazione solare diretta totale ricevuta in lunghi periodi di tempo (mesi, anni).

Umidità. L'acqua è una componente necessaria della cellula, quindi la sua quantità in determinati habitat funge da fattore limitante per piante e animali e determina la natura della flora e della fauna in una determinata area. L'eccesso di acqua nel terreno porta allo sviluppo della vegetazione palustre. A seconda dell'umidità del suolo (e delle precipitazioni annuali), la composizione delle specie delle comunità vegetali cambia. Con una piovosità annuale di 250 mm o meno, si sviluppa un paesaggio desertico. Anche la distribuzione irregolare delle precipitazioni nel corso delle stagioni è un importante fattore limitante per gli organismi. In questo caso, piante e animali devono sopportare lunghi periodi di siccità. In un breve periodo di elevata umidità del suolo, si verifica l'accumulo di produzione primaria per la comunità nel suo insieme. Determina l'entità della scorta annuale di cibo per animali e saprofagi (dal greco. sapros- marcio e fago- divoratore) - organismi che decompongono i residui organici.

In natura, di regola, ci sono fluttuazioni quotidiane dell'umidità dell'aria che, insieme alla luce e alla temperatura, regolano l'attività degli organismi. L'umidità come fattore ambientale è importante in quanto cambia l'effetto della temperatura. La temperatura ha un effetto più pronunciato sul corpo se l'umidità è molto alta o bassa. Allo stesso modo, il ruolo dell'umidità aumenta se la temperatura è vicina ai limiti di rusticità della specie. Le specie di piante e animali che vivono in zone con un grado di umidità insufficiente, nel processo di selezione naturale, si sono adattate efficacemente alle condizioni avverse di aridità. In tali piante, l'apparato radicale è sviluppato in modo potente, la pressione osmotica della linfa cellulare è aumentata, il che contribuisce alla ritenzione di acqua nei tessuti, la cuticola fogliare è ispessita e la lamina fogliare è notevolmente ridotta o trasformata in spine. In alcune piante (saxaul), le foglie si perdono e la fotosintesi è svolta da steli verdi. In assenza di acqua, la crescita delle piante del deserto cessa, mentre le piante amanti dell'umidità appassiscono e muoiono in tali condizioni. I cactus sono in grado di immagazzinare una grande quantità di acqua nei loro tessuti e usarla con parsimonia. Un adattamento simile è stato trovato nelle euforbia del deserto africano, che è un esempio dell'evoluzione parallela di gruppi non imparentati in condizioni ambientali simili.

Gli animali del deserto hanno anche una serie di adattamenti fisiologici per tollerare la mancanza di acqua. Piccoli animali - roditori, rettili, artropodi - estraggono l'acqua dal cibo. La fonte dell'acqua è anche il grasso, che si accumula in grandi quantità in alcuni animali (la gobba di un cammello). Nella stagione calda, molti animali (roditori, tartarughe) vanno in letargo, durando diversi mesi.

Radiazione ionizzante. Le radiazioni con energia molto elevata, che possono portare alla formazione di coppie di ioni positivi e negativi, sono chiamate ionizzanti. La sua fonte sono le sostanze radioattive contenute nelle rocce; inoltre, viene dallo spazio.

L'intensità delle radiazioni ionizzanti nell'ambiente è aumentata in modo significativo a causa dell'uso umano dell'energia atomica. I test sulle armi nucleari, le centrali nucleari, la loro generazione di combustibile e lo smaltimento dei rifiuti, la ricerca medica e altri usi pacifici dell'energia nucleare creano "punti caldi" locali e generano rifiuti che vengono spesso rilasciati nell'ambiente durante il trasporto o lo stoccaggio.

Dei tre tipi di radiazioni ionizzanti di grande importanza ecologica, due sono le radiazioni corpuscolari (particelle alfa e beta) e il terzo è elettromagnetico (radiazioni gamma e radiazioni a raggi X ad essa vicine).

La radiazione corpuscolare consiste in un flusso di particelle atomiche o subatomiche che trasferiscono la loro energia a qualunque cosa con cui si scontrano. La radiazione alfa è costituita da nuclei di elio, sono enormi rispetto ad altre particelle, dimensioni. La lunghezza della loro corsa nell'aria è di pochi centimetri. La radiazione beta è costituita da elettroni veloci. Le loro dimensioni sono molto più piccole, la lunghezza del percorso nell'aria è di diversi metri e nei tessuti di un organismo animale o vegetale - diversi centimetri. Per quanto riguarda la radiazione elettromagnetica ionizzante, è simile alla luce, solo la sua lunghezza d'onda è molto più breve. Percorre lunghe distanze nell'aria e penetra facilmente nella materia, rilasciando la sua energia su una lunga scia. La radiazione gamma, ad esempio, penetra facilmente nei tessuti viventi; questa radiazione può passare attraverso il corpo senza alcun effetto, oppure può causare ionizzazione a lunga distanza. I biologi spesso si riferiscono alle sostanze radioattive che emettono radiazioni alfa e beta come "emettitori interni" perché hanno l'effetto maggiore quando vengono assorbite, ingerite o altrimenti collocate all'interno del corpo. Le sostanze radioattive che emettono prevalentemente radiazioni gamma sono denominate "emettitori esterni", poiché questa radiazione penetrante può avere un effetto quando la sua sorgente è al di fuori del corpo.

Le radiazioni cosmiche e ionizzanti emesse dalle sostanze radioattive naturali contenute nell'acqua e nel suolo formano la cosiddetta radiazione di fondo, alla quale si adattano animali e piante esistenti. In diverse parti della biosfera, lo sfondo naturale varia di 3-4 volte. La sua intensità più bassa si osserva in prossimità della superficie del mare, e la più alta in alta quota nelle montagne formate da rocce granitiche. L'intensità della radiazione cosmica aumenta con l'elevazione sul livello del mare e le rocce granitiche contengono più radionuclidi presenti in natura rispetto alle rocce sedimentarie.

In generale, le radiazioni ionizzanti hanno l'effetto più distruttivo sugli organismi più altamente sviluppati e complessi e l'uomo è particolarmente sensibile.

Grandi dosi ricevute dall'organismo in breve tempo (minuti o ore) sono chiamate dosi acute, al contrario delle dosi croniche che l'organismo potrebbe tollerare durante tutto il suo ciclo di vita. L'impatto delle basse dosi croniche è più difficile da misurare, poiché possono causare effetti genetici e somatici a lungo termine. Qualsiasi aumento del livello di radiazione nell'ambiente al di sopra dello sfondo o anche uno sfondo naturale elevato può aumentare la frequenza delle mutazioni dannose.

Nelle piante superiori, la sensibilità alle radiazioni ionizzanti è direttamente proporzionale alla dimensione del nucleo cellulare. Negli animali superiori, non è stata trovata una relazione così semplice o diretta tra sensibilità e struttura cellulare; per loro, la sensibilità dei singoli sistemi di organi è più importante. Pertanto, i mammiferi sono molto sensibili anche a basse dosi a causa del leggero danno al tessuto ematopoietico in rapida divisione - il midollo osseo - per irradiazione. Anche il tratto digestivo è sensibile e il danno alle cellule nervose non in divisione si osserva solo ad alti livelli di radiazioni.

Quando vengono rilasciati nell'ambiente, i radionuclidi si disperdono e si diluiscono, ma possono accumularsi negli organismi viventi in vari modi mentre si muovono lungo la catena alimentare. Le sostanze radioattive possono accumularsi anche nell'acqua, nel suolo, nei sedimenti o nell'aria se il loro tasso di ingresso supera il tasso di decadimento radioattivo naturale.

contaminanti. Le condizioni di vita umana e la stabilità delle biogeocenosi naturali sono andate rapidamente deteriorandosi negli ultimi decenni a causa dell'inquinamento ambientale con sostanze generate a seguito delle sue attività produttive. Queste sostanze possono essere suddivise in due gruppi: composti naturali che sono prodotti di scarto dei processi tecnologici e composti artificiali che non si trovano in natura.

Il primo gruppo comprende anidride solforosa (produzione di fusione del rame), anidride carbonica (centrali termoelettriche), ossidi di azoto, carbonio, idrocarburi, composti di rame, zinco e mercurio, ecc., fertilizzanti minerali (principalmente nitrati e fosfati).

Il secondo gruppo comprende sostanze artificiali che hanno proprietà speciali che soddisfano i bisogni umani: i pesticidi (dal lat. pestis- infezione, distruzione e cido- kill) utilizzati per controllare i parassiti animali delle colture agricole, gli antibiotici utilizzati in medicina e la medicina veterinaria per il trattamento delle malattie infettive. I pesticidi includono gli insetticidi (dal lat. insetto- insetti e cido- uccidere) - mezzi per combattere insetti ed erbicidi nocivi (dal lat. erba- erba, pianta e cido- kill) - mezzi per il controllo delle erbe infestanti.

Tutti loro hanno una certa tossicità (veleno) per l'uomo. Allo stesso tempo, fungono da fattori ambientali abiotici antropogenici che hanno un impatto significativo sulla composizione delle specie delle biogeocenosi. Questa influenza si esprime in un cambiamento delle proprietà del suolo (acidificazione, passaggio di elementi tossici allo stato solubile, disturbo strutturale, impoverimento della sua composizione di specie); cambiamenti nelle proprietà dell'acqua (aumento della mineralizzazione, aumento del contenuto di nitrati e fosfati, acidificazione, saturazione con tensioattivi); un cambiamento nel rapporto tra elementi nel suolo e nell'acqua, che porta a un deterioramento delle condizioni per lo sviluppo di piante e animali.

Tali cambiamenti servono come fattori di selezione, a seguito dei quali si formano nuove comunità vegetali e animali con una composizione di specie esaurita.

I cambiamenti nei fattori ambientali in termini di effetto sugli organismi possono essere: 1) regolarmente periodici, ad esempio in relazione all'ora del giorno, alla stagione dell'anno o al ritmo delle maree nell'oceano; 2) irregolari, ad esempio, cambiamenti delle condizioni meteorologiche nei diversi anni, disastri (tempeste, acquazzoni, smottamenti, ecc.); 3) diretto: in caso di raffreddamento o riscaldamento del clima, crescita eccessiva di serbatoi, ecc. Le popolazioni di organismi che vivono in un particolare ambiente si adattano a questa variabilità attraverso la selezione naturale. Sviluppano determinate caratteristiche morfologiche e fisiologiche che consentono loro di esistere in queste e in altre condizioni ambientali. Per ogni fattore che influenza il corpo, esiste una forza di influenza favorevole, chiamata zona di ottimo del fattore ecologico o semplicemente suo ottimo. Per gli organismi di questa specie, la deviazione dall'intensità ottimale dell'azione del fattore (diminuzione o aumento) deprime l'attività vitale. I limiti oltre i quali avviene la morte dell'organismo sono detti limiti superiore e inferiore di sopportazione (Fig. 25.5).

Riso. 25.5. Intensità d'azione dei fattori ambientali

Punti di ancoraggio

• La maggior parte delle specie di organismi sono adattate alla vita in un ristretto intervallo di temperature; i valori di temperatura ottimali vanno da +15 a +30 °С.
• La luce sotto forma di radiazione solare fornisce tutti i processi vitali sulla Terra.
• Le radiazioni cosmiche e ionizzanti emesse dalle sostanze radioattive naturali costituiscono la radiazione "di fondo" alla quale si adattano le piante e gli animali esistenti.
• Gli inquinanti, avendo un effetto tossico sugli organismi viventi, impoveriscono la composizione delle specie delle biocenosi.

Domande e compiti da ripetere

• 1. Cosa sono i fattori ambientali abiotici?
• 2. Quali adattamenti hanno piante e animali alle variazioni della temperatura ambientale?
• 3. Indica quale parte dello spettro di radiazione visibile del Sole viene assorbita più attivamente dalla clorofilla delle piante verdi?
• 4. Raccontaci degli adattamenti degli organismi viventi alla mancanza di acqua.
• 5. Descrivere l'effetto di vari tipi di radiazioni ionizzanti sugli organismi animali e vegetali.
• 6. Qual è l'impatto degli inquinanti sullo stato delle biogeocenosi?