Dette er faktorer af livløs natur, som direkte eller indirekte påvirker kroppen - lys, temperatur, fugtighed, den kemiske sammensætning af luft-, vand- og jordmiljøet osv. (dvs. miljøets egenskaber, hvis forekomst og påvirkning ikke direkte afhængig af levende organismers aktivitet).

Lys

(solstråling) - miljøfaktor, kendetegnet ved intensiteten og kvaliteten af ​​Solens strålingsenergi, som bruges af fotosyntetiske grønne planter til at skabe plantebiomasse. Sollys, der når jordens overflade, er den vigtigste energikilde til opretholdelse af planetens termiske balance, organismers vandmetabolisme, skabelse og transformation af organisk stof af biosfærens autotrofe element, hvilket i sidste ende gør det muligt at danne et miljø i stand til at tilfredsstille organismers vitale behov.

Den biologiske effekt af sollys bestemmes af dets spektrale sammensætning [vise] ,

Den spektrale sammensætning af sollys er opdelt i

• infrarøde stråler (bølgelængde mere end 0,75 mikron)
• synlige stråler (0,40-0,75 µm) og
• ultraviolette stråler (mindre end 0,40 mikron)

Forskellige dele af solspektret har ulige biologiske effekter.

Infrarød, eller termiske, stråler bærer hovedparten af ​​termisk energi. De tegner sig for omkring 49% af den strålingsenergi, der opfattes af levende organismer. Termisk stråling absorberes godt af vand, hvis mængde i organismer er ret stor. Dette fører til opvarmning af hele kroppen, hvilket er af særlig betydning for koldblodede dyr (insekter, krybdyr osv.). Hos planter er den vigtigste funktion af infrarøde stråler at udføre transpiration, hvorigennem overskydende varme fjernes fra bladene ved hjælp af vanddamp, samt at skabe optimale betingelser for indtrængen af ​​kuldioxid gennem stomata.

Synligt spektrum udgør omkring 50 % af den strålingsenergi, der når Jorden. Denne energi er nødvendig af planter til fotosyntese. Det bruges dog kun 1 % til dette, resten reflekteres eller afledes i form af varme. Denne del af spektret har ført til fremkomsten af ​​mange vigtige tilpasninger i plante- og dyreorganismer. I grønne planter er der ud over dannelsen af ​​et lysabsorberende pigmentkompleks, ved hjælp af hvilket fotosynteseprocessen udføres, opstået lyse farver af blomster, hvilket hjælper med at tiltrække bestøvere.

For dyr spiller lys hovedsageligt en informativ rolle og er involveret i reguleringen af ​​mange fysiologiske og biokemiske processer. Allerede de simpleste har lysfølsomme organeller (den lysfølsomme ocellus i grøn euglena), og reaktionen på lys kommer til udtryk i form af fototaksis - bevægelse mod højeste eller laveste belysning. Startende med coelenterater udvikler næsten alle dyr lysfølsomme organer med forskellige strukturer. Der er natlige og crepuskulære dyr (ugler, flagermus osv.), såvel som dyr, der lever i konstant mørke (muldvarpekricket, rundorm, muldvarp osv.).

Ultraviolet del kendetegnet ved den højeste kvanteenergi og høj fotokemisk aktivitet. Ved hjælp af ultraviolette stråler med en bølgelængde på 0,29-0,40 mikron udføres biosyntesen af ​​D-vitamin, retinale pigmenter og hud i dyrekroppen. Disse stråler opfattes bedst af de visuelle organer hos mange insekter, de har en formativ effekt og bidrager til syntesen af ​​nogle biologisk aktive forbindelser (vitaminer, pigmenter).

Stråler med en bølgelængde på mindre end 0,29 mikron har en skadelig effekt på levende ting. [vise] ,

Intensitet

1. Planter, hvis livsaktivitet er helt afhængig af lys, udvikler forskellige morfostrukturelle og funktionelle tilpasninger til lysregimet i deres levesteder. Baseret på deres krav til lysforhold er planter opdelt i følgende miljøgrupper: Lyselskende (heliofytter) planter åbne levesteder, der kun vokser med succes under fuldstændige forhold solbelysning . De er præget af
2. høj intensitet kendetegnet ved en bred økologisk amplitude til lysfaktoren. De vokser bedst under høje lysforhold, men kan tilpasse sig forskellige niveauer af skygge. Disse er træagtige (birk, eg, fyr) og urteagtige (vilde jordbær, viol, perikon osv.) planter.
3. Skygge-elskende planter (sciofytter) De tolererer ikke stærk belysning, de vokser kun i skyggefulde områder (under skovens baldakin) og vokser aldrig i åbne områder. I lysninger med kraftig belysning aftager deres vækst, og nogle gange dør de. Sådanne planter omfatter skovgræsser - bregner, mosser, skovsyre osv. Tilpasning til skygge er normalt kombineret med behovet for en god vandforsyning.

Daglig og sæsonbestemt frekvens [vise] .

Daglig periodicitet bestemmer processerne for vækst og udvikling af planter og dyr, som afhænger af længden af ​​dagslystimerne.

Den faktor, der regulerer og styrer rytmen i organismers daglige liv, kaldes fotoperiodisme. Det er den vigtigste signalfaktor, der gør det muligt for planter og dyr at "måle tid" - forholdet mellem varigheden af ​​belysningsperioden og mørke i løbet af dagen og bestemme de kvantitative belysningsparametre. Med andre ord er fotoperiodisme organismers reaktion på ændringen af ​​dag og nat, som manifesterer sig i fluktuationer i intensiteten af ​​fysiologiske processer - vækst og udvikling. Det er længden af ​​dagen og natten, der ændrer sig meget nøjagtigt og naturligt i løbet af året, uanset tilfældige faktorer, uvægerligt gentaget fra år til år, derfor koordinerede organismer i evolutionsprocessen alle stadier af deres udvikling med rytmen af ​​disse tidsintervaller .

I den tempererede zone tjener fotoperiodismens egenskab som en funktionel klimatisk faktor, der bestemmer livscyklussen for de fleste arter. Hos planter manifesterer den fotoperiodiske effekt sig i koordineringen af ​​blomstrings- og frugtmodningsperioden med perioden med mest aktiv fotosyntese, hos dyr - i sammenfaldet af reproduktionstidspunktet med perioden med overflod af mad, hos insekter - i indtræden af ​​diapause og forlade det.

Biologiske fænomener forårsaget af fotoperiodisme omfatter også sæsonbestemte træk (flyvninger) af fugle, manifestationen af ​​deres redeinstinkter og reproduktion, pelsændring hos pattedyr osv.

I henhold til den nødvendige længde af fotoperioden er planter opdelt i

• langdagsplanter, som kræver mere end 12 timers lystid for normal vækst og udvikling (hør, løg, gulerødder, havre, hønebane, dope, unger, kartofler, belladonna osv.);
• kortdagsplanter - de har brug for mindst 12 timers kontinuerligt mørke for at blomstre (dahliaer, kål, krysantemum, amarant, tobak, majs, tomater osv.);
• neutrale planter, hvor udviklingen af ​​generative organer sker både med lang og med kort dag(morgenfruer, vindruer, phlox, syren, boghvede, ærter, knotklad osv.)

Langdagsplanter kommer hovedsageligt fra nordlige breddegrader, mens kortdagsplanter kommer fra sydlige breddegrader. I den tropiske zone, hvor længden af ​​dagen og natten varierer lidt i løbet af året, kan fotoperioden ikke tjene som en vejledende faktor for periodiciteten af ​​biologiske processer. Det erstattes af skiftevis tørre og våde årstider.

Langdagsarter formår at producere afgrøder selv i den korte nordlige sommer. Dannelsen af ​​en stor masse af organiske stoffer sker om sommeren i løbet af ret lange dagslystimer, som på Moskvas breddegrad kan nå 17 timer, og på Arkhangelsks breddegrad - mere end 20 timer om dagen.

Dagens længde påvirker også i høj grad dyrenes adfærd. Med begyndelsen af ​​forårsdage, hvis varighed gradvist øges, udvikler fugle redeinstinkter, de vender tilbage fra varme egne (selv om lufttemperaturen stadig kan være ugunstig) og begynder at lægge æg; Varmblodede dyr fælder.

Reduktionen i dagslængde om efteråret forårsager modsatte årstidsfænomener: fugle flyver væk, nogle dyr går i dvale, andre vokser tæt pels, og der dannes vinterstadier af insekter (på trods af den stadig gunstige temperatur og overflod af føde). I dette tilfælde signalerer et fald i dagslængde levende organismer om den forestående begyndelse af vinterperioden, og de kan forberede sig på det på forhånd. Hos dyr, især leddyr, afhænger vækst og udvikling også af længden af ​​dagslystimerne. Eksempelvis udvikler kålmøl og birkemøl sig normalt kun med lange dagslystimer, mens silkeormen, forskellige typer

græshopper, øse - hvis kort. Fotoperiodisme påvirker også tidspunktet for begyndelsen og afslutningen af ​​parringssæsonen hos fugle, pattedyr og andre dyr; om reproduktion, embryonal udvikling af padder, krybdyr, fugle og pattedyr;

Takket være dette blev det muligt kunstigt at regulere udviklingen af ​​dyr og planter. For eksempel giver planter i drivhuse, drivhuse eller drivhuse 12-15 timers dagslys mulighed for at dyrke grøntsager selv om vinteren, prydplanter, fremskynde væksten og udviklingen af ​​frøplanter. Omvendt fremskynder skyggeplanter om sommeren udseendet af blomster eller frø på sent-blomstrende efterårsplanter.

Dagens fortsættelse pga kunstig belysning Om vinteren kan du øge æglægningsperioden for høns, gæs og ænder og regulere reproduktionen af ​​pelsbærende dyr på pelsfarme. Lysfaktoren spiller også en stor rolle i andre livsprocesser hos dyr. Først og fremmest er det en nødvendig betingelse for syn, deres visuelle orientering i rummet som et resultat af synsorganernes opfattelse af direkte, spredte eller reflekterede lysstråler fra omgivende objekter. For de fleste dyr er polariseret lys, evnen til at skelne farver, at navigere efter astronomiske lyskilder, fuglenes efterårs- og forårstræk og andre dyrs navigationsevner yderst informative.

Baseret på fotoperiodisme har planter og dyr i evolutionsprocessen udviklet specifikke årlige cyklusser af perioder med vækst, reproduktion og forberedelse til vinteren, som kaldes årlige eller sæsonbestemte rytmer. Disse rytmer viser sig i ændringer i intensiteten af ​​naturen af ​​biologiske processer og gentages med årlige intervaller. Sammenfaldet af livscyklussens perioder med det tilsvarende tidspunkt på året har stor betydning for artens eksistens. Årstidens rytmer giver planter og dyr de mest gunstige betingelser for vækst og udvikling.

Desuden fysiologiske processer planter og dyr er strengt afhængige af daglig rytme, som kommer til udtryk ved visse biologiske rytmer. Som følge heraf gentager biologiske rytmer periodisk ændringer i intensiteten og naturen af ​​biologiske processer og fænomener. I planter manifesteres biologiske rytmer i den daglige bevægelse af blade, kronblade, ændringer i fotosyntesen, hos dyr - i temperaturudsving, ændringer i udskillelsen af ​​hormoner, celledelingshastigheden osv. Hos mennesker daglige udsving i respirationsfrekvensen , puls, blodtryk, vågenhed og søvn osv. Biologiske rytmer er arveligt fikserede reaktioner, derfor er viden om deres mekanismer vigtig for at organisere menneskets arbejde og hvile.

Temperatur

En af de vigtigste abiotiske faktorer, som eksistensen, udviklingen og udbredelsen af ​​organismer på Jorden i høj grad afhænger af [vise] .

Den øvre temperaturgrænse for liv på Jorden er sandsynligvis 50-60°C. Ved sådanne temperaturer forekommer tab af enzymaktivitet og proteinkoagulering. Imidlertid er det generelle temperaturområde for aktivt liv på planeten meget bredere og er begrænset til følgende grænser (tabel 1)

Tabel 1. Temperaturområde for aktivt liv på planeten, °C

Blandt de organismer, der kan eksistere ved meget høje temperaturer, kendes termofile alger, som kan leve i varme kilder ved 70-80°C. Korsformede laver, frø og vegetative organer tåler meget høje temperaturer (65-80°C) ørkenplanter(saxaul, kameltorn, tulipaner) placeret i øverste lag varm jord.

Der er mange arter af dyr og planter, der kan modstå høje minusgrader. Træer og buske i Yakutia fryser ikke ved minus 68°C. Pingviner lever i Antarktis ved minus 70°C, og isbjørne, polarræve og isugler lever i Arktis. Polare farvande med temperaturer fra 0 til -2°C er beboet af en række forskellige flora og fauna - mikroalger, hvirvelløse dyr, fisk, hvis livscyklus konstant forekommer under sådanne temperaturforhold.

Betydningen af ​​temperatur ligger primært i dens direkte indflydelse på hastigheden og arten af ​​metaboliske reaktioner i organismer. Da daglige og sæsonbestemte temperaturudsving stiger med afstanden fra ækvator, udviser planter og dyr, tilpasset dem, forskellige behov for varme.

Tilpasningsmetoder

• Migration er flytning til mere gunstige forhold. Hvaler, mange fuglearter, fisk, insekter og andre dyr vandrer regelmæssigt i løbet af året.
• Følelsesløshed er en tilstand af fuldstændig immobilitet, et kraftigt fald i vital aktivitet og ophør af ernæring. Det observeres hos insekter, fisk, padder og pattedyr, når miljøtemperaturen falder om efteråret, vinteren (dvale), eller når den stiger om sommeren i ørkener (sommerdvale).
• Anabiose er en tilstand af skarp hæmning af livsprocesser, når synlige manifestationer af liv midlertidigt ophører. Dette fænomen er reversibelt. Det observeres i mikrober, planter og lavere dyr. Frøene fra nogle planter kan forblive i suspenderet animation i op til 50 år. Mikrober i en tilstand af suspenderet animation danner sporer, protozoer danner cyster.

Mange planter og dyr, med passende forberedelse, tolererer med succes ekstremt lave temperaturer i en tilstand af dyb dvale eller suspenderet animation. I laboratorieforsøg tolererer frø, pollen, plantesporer, nematoder, hjuldyr, cyster af protozoer og andre organismer, sædceller efter dehydrering eller placering i opløsninger af specielle beskyttende stoffer - kryobeskyttelsesmidler - temperaturer tæt på det absolutte nulpunkt.

I øjeblikket er der gjort fremskridt i den praktiske anvendelse af stoffer med kryobeskyttende egenskaber (glycerin, polyethylenoxid, dimethylsulfoxid, saccharose, mannitol osv.) i biologi, landbrug, medicin. I opløsninger af kryoprotektorer udføres det langtidsopbevaring konserveret blod, sæd til kunstig insemination af husdyr, nogle organer og væv til transplantation; beskyttelse af planter mod vinterfrost, tidlig forårsfrost osv. Disse problemer falder inden for kryobiologiens og kryomedicinens kompetence og løses af mange videnskabelige institutioner.

• Termoregulering. I evolutionsprocessen har planter og dyr udviklet sig forskellige mekanismer termoregulering:

1. i planter
   • fysiologisk - ophobning af sukker i celler, på grund af hvilken koncentrationen af ​​cellesaft stiger, og vandindholdet i celler falder, hvilket bidrager til planternes frostbestandighed. For eksempel kl dværg birk, enebær, de øverste grene dør ved alt for lave temperaturer, og de krybende overvintrer under sneen og dør ikke.
   • fysisk
     1. stomatal transpiration - fjernelse af overskydende varme og forebyggelse af forbrændinger ved at fjerne vand (fordampning) fra plantekroppen
     2. morfologisk - rettet mod at forhindre overophedning: tyk pubescens af bladene for at sprede sollys, en blank overflade til at reflektere dem, reducere overfladen, der absorberer stråler - rulle bladbladet ind i et rør (fjergræs, svingel), anbringelse af bladets kant på solens stråler (eukalyptus), reducerende løv ( saxaul, kaktus); rettet mod at forhindre frysning: særlige former for vækst - dværgvækst, dannelsen af ​​krybende former (overvintring under sne), mørk farve (hjælper til bedre at absorbere varmestråler og varme op under sneen)
2. hos dyr
   • koldblodede (poikilotermiske, ektotermiske) [hvirvelløse dyr, fisk, padder og krybdyr] - regulering af kropstemperaturen udføres passivt ved at øge muskelarbejdet, strukturen og farven af ​​integumentet, finde steder, hvor intens absorption af sollys er mulig osv. ., osv. .Til. de kan ikke opretholde temperaturregimet for metaboliske processer, og deres aktivitet afhænger hovedsageligt af varme, der kommer udefra, og kropstemperatur - af temperaturværdier miljø og energibalance (forholdet mellem absorption og frigivelse af strålingsenergi).
   • varmblodet (homeotermisk, endotermisk) [fugle og pattedyr] - i stand til at opretholde en konstant kropstemperatur uanset temperaturen i omgivelserne. Denne egenskab gør det muligt for mange dyrearter at leve og formere sig ved temperaturer under nul (rensdyr, isbjørn, pinnipeds, pingviner). I evolutionsprocessen har de udviklet to termoreguleringsmekanismer, ved hjælp af hvilke de opretholder en konstant kropstemperatur: kemisk og fysisk. [vise] .
     • Den kemiske mekanisme for termoregulering sikres af hastigheden og intensiteten af ​​redoxreaktioner og styres refleksivt af centralnervesystemet. En vigtig rolle i at øge effektiviteten af ​​den kemiske mekanisme for termoregulering blev spillet af sådanne aromorfoser som udseendet af et fire-kammer hjerte og forbedringen af ​​åndedrætssystemet hos fugle og pattedyr.
     • Den fysiske mekanisme for termoregulering sikres af udseendet af varmeisolerende dæksler (fjer, pels, subkutant fedt), svedkirtler, åndedrætsorganer samt udviklingen af ​​nervemekanismer til regulering af blodcirkulationen.

     Et særligt tilfælde af homøotermi er heterotermi - forskellige niveauer af kropstemperatur afhængigt af kroppens funktionelle aktivitet. Heterotermi er karakteristisk for dyr, der falder i dvale eller midlertidig torpor i ugunstige perioder af året. På samme tid høj temperatur deres kroppe er mærkbart reduceret på grund af langsom stofskifte (gophers, pindsvin, flagermus, hurtige kyllinger osv.).

Udholdenhedsgrænser store værdier af temperaturfaktoren er forskellige i både poikilotermiske og homøotermiske organismer.

Eurytermiske arter er i stand til at tolerere temperatursvingninger over et bredt område.

Stenotermiske organismer lever under forhold med snævre temperaturgrænser, idet de opdeles i varmeelskende stenotermiske arter (orkideer, tebusk, kaffe, koraller, vandmænd osv.) og kuldeelskende (elfinceder, præ-glacial og tundravegetation, fisk af polarbassinerne, afgrundsdyr - områderne med de største havdybder osv.).

For hver organisme eller gruppe af individer er der en optimal temperaturzone, inden for hvilken aktivitet er særligt godt udtrykt. Over denne zone er en zone med midlertidig termisk torpor, og endnu højere er en zone med langvarig inaktivitet eller sommerdvale, der grænser op til en zone med høj dødelig temperatur. Når sidstnævnte falder under det optimale, er der en zone med kold torpor, dvale og dødelig lav temperatur.

Fordelingen af ​​individer i befolkningen, afhængig af ændringer i temperaturfaktoren over hele territoriet, adlyder generelt det samme mønster. Den optimale temperaturzone svarer til den højeste befolkningstæthed, og på begge sider af den er der et fald i tætheden op til grænsen af ​​området, hvor den er lavest.

Temperaturfaktoren over et stort område af Jorden er underlagt udtalte daglige og sæsonbestemte udsving, som igen bestemmer den tilsvarende rytme af biologiske fænomener i naturen. Afhængigt af leveringen af ​​termisk energi i symmetriske områder af begge halvkugler af kloden, startende fra ækvator, skelnes følgende klimatiske zoner:

1. tropisk zone. Den mindste gennemsnitlige årlige temperatur overstiger 16° C, på de køligste dage falder den ikke under 0° C. Temperaturudsving over tid er ubetydelige, amplituden overstiger ikke 5° C. Vegetationen er året rundt.
2. Subtropisk zone. Gennemsnitstemperaturen i den koldeste måned er ikke lavere end 4°C, og den varmeste måned er over 20°C. Minusgrader sjælden. Der er ikke noget stabilt snedække om vinteren. Vækstsæsonen varer 9-11 måneder.
3. Tempereret zone. Sommerens vækstsæson og vinterperiode planters dvale. Den største del af zonen har stabilt snedække. Frost er typisk forår og efterår. Nogle gange er denne zone opdelt i to: moderat varm og moderat kold, som er karakteriseret ved fire årstider.
4. Kold zone. Den gennemsnitlige årlige temperatur er under O ° C, frost er mulig selv i en kort (2-3 måneder) vækstsæson. Det årlige temperaturudsving er meget stort.

Mønstret for lodret fordeling af vegetation, jordbund og fauna i bjergområder er også hovedsageligt bestemt af temperaturfaktoren. I bjergene i Kaukasus, Indien og Afrika kan der skelnes mellem fire eller fem plantebælter, hvis rækkefølge fra bund til top svarer til rækkefølgen af ​​breddezoner fra ækvator til polen i samme højde.

Fugtighed

En miljøfaktor karakteriseret ved vandindholdet i luften, jorden og levende organismer. I naturen er der en daglig rytme af fugtighed: den stiger om natten og falder i løbet af dagen. Sammen med temperatur og lys spiller fugt en vigtig rolle i reguleringen af ​​levende organismers aktivitet. Vandkilden for planter og dyr er hovedsageligt nedbør og grundvand samt dug og tåge.

Fugt - nødvendig betingelse eksistensen af ​​alle levende organismer på jorden. Livet opstod i vandmiljøet. Landboerne er stadig afhængige af vand. For mange arter af dyr og planter er vand fortsat et levested. Betydningen af ​​vand i livsprocesser bestemmes af, at det er det vigtigste miljø i cellen, hvor metaboliske processer finder sted og er det vigtigste initiale, mellemliggende og endelige produkt af biokemiske transformationer. Betydningen af ​​vand er også bestemt af dets kvantitative indhold. Levende organismer består af mindst 3/4 vand.

I forhold til vand opdeles højere planter i

• hydrofytter - vandplanter (åkande, pilespids, andemad);
• hygrofytter - indbyggere i alt for fugtige steder (calamus, ur);
• mesofytter - planter med normale luftfugtighedsforhold (liljekonval, baldrian, lupin);
• xerophytes - planter, der lever under forhold med konstant eller sæsonbestemt fugtmangel (saxaul, kameltorn, ephedra) og deres sorter - sukkulenter (kaktusser, euphorbia).

Tilpasninger til at leve i dehydrerede miljøer og miljøer med periodisk mangel på fugt Et vigtigt træk ved de vigtigste klimatiske faktorer (lys, temperatur, luftfugtighed) er deres naturlige variabilitet i løbet af den årlige cyklus og endda dagligt, såvel som afhængigt af geografisk zonering. I denne henseende har tilpasninger af levende organismer også en regelmæssig og sæsonbestemt karakter. Tilpasning af organismer til miljøforhold kan være hurtig og reversibel eller ret langsom, afhængigt af dybden af ​​eksponeringen for faktoren. Som et resultat af deres vitale aktivitet er organismer i stand til at ændre abiotiske livsbetingelser. For eksempel befinder planter i det nederste lag sig i forhold med mindre lys; de nedbrydningsprocesser af organiske stoffer, der forekommer i vandmasser, forårsager ofte iltmangel for andre organismer. På grund af vandorganismers aktivitet, temperatur- og vandregimer ændres mængden af ​​ilt, kuldioxid, miljøets pH, lysets spektrale sammensætning mv. Luftmiljø og dets gassammensætning Udviklingen af ​​luftmiljøet af organismer begyndte, efter at de nåede land. Livet i luften krævede specifikke tilpasninger og et højt niveau af organisering af planter og dyr. Lav massefylde og vandindhold, højt iltindhold, let bevægelse af luftmasser, pludselige temperaturændringer osv. påvirkede i væsentlig grad vejrtrækningsprocessen, vandudskiftningen og bevægelsen af ​​levende væsener. Langt de fleste landdyr har tilegnet sig evnen til at flyve under evolutionen (75 % af alle arter af landdyr). Mange arter er karakteriseret ved ansmochoria - spredning ved hjælp af luftstrømme (sporer, frø, frugter, protozoiske cyster, insekter, edderkopper osv.). Nogle planter er blevet vindbestøvede. For en vellykket eksistens af organismer er ikke kun de fysiske, men også de kemiske egenskaber af luft og indholdet af gaskomponenter, der er nødvendige for livet, vigtige. Ilt. For langt de fleste levende organismer er ilt livsvigtigt. I et iltfrit miljø kan de kun udvikle sig anaerobe bakterier. Ilt sikrer implementeringen af ​​eksoterme reaktioner, hvorunder den energi, der er nødvendig for organismers liv, frigives. Det er den endelige elektronacceptor, som spaltes fra brintatomet i processen med energiudveksling. I en kemisk bundet tilstand er ilt en del af mange meget vigtige organiske og mineralske forbindelser af levende organismer. Dens rolle som oxidationsmiddel i kredsløbet af individuelle elementer i biosfæren er enorm. De eneste producenter af frit ilt på Jorden er grønne planter, som danner det under fotosyntesen. En vis mængde ilt dannes som følge af fotolyse af vanddamp af ultraviolette stråler uden for ozonlaget. Optagelse af ilt af organismer ydre miljø forekommer over hele kroppens overflade (protozoer, orme) eller særlige åndedrætsorganer: luftrør (insekter), gæller (fisk), lunger (hvirveldyr). Ilt er kemisk bundet og transporteret gennem hele kroppen af ​​specielle blodpigmenter: hæmoglobin (hvirveldyr), hæmocyapin (bløddyr, krebsdyr). Organismer, der lever under forhold med konstant mangel på ilt, har udviklet passende tilpasninger: øget iltkapacitet i blodet, hyppigere og dybere åndedrætsbevægelser, stort lungevolumen (hos højlandsboere, fugle) eller et fald i vævs brug af ilt pga. en stigning i mængden af ​​myoglobin - en iltakkumulator i vævene (hos indbyggere i vandmiljøet). På grund af den høje opløselighed af CO 2 og O 2 i vand er deres relative indhold her højere (2-3 gange) end i luften (fig. 1). Denne omstændighed er meget vigtig for hydrobionik, som enten bruger opløst ilt til respiration eller CO 2 til fotosyntese (vandfototrofer). Kuldioxid. Den normale mængde af denne gas i luften er lille - 0,03% (i volumen) eller 0,57 mg/l. Som følge heraf afspejles selv små udsving i CO 2 -indholdet betydeligt i fotosynteseprocessen, som er direkte afhængig af den. De vigtigste kilder til CO 2, der kommer ind i atmosfæren, er dyrs og planters respiration, forbrændingsprocesser, vulkanudbrud, aktiviteten af ​​jordmikroorganismer og svampe, industrivirksomheder og transport. Med egenskaben af ​​absorption i det infrarøde område af spektret påvirker kuldioxid de optiske parametre og temperatur regime atmosfære, hvilket forårsager den velkendte "drivhuseffekt". Et vigtigt miljøaspekt er stigningen i opløseligheden af ​​ilt og kuldioxid i vand, når temperaturen falder. Det er grunden til, at faunaen i vandbassiner på polære og subpolære breddegrader er meget rigelig og mangfoldig, hovedsagelig på grund af den øgede koncentration i koldt vand ilt. Opløsningen af ​​ilt i vand, som enhver anden gas, adlyder Henrys lov: den er omvendt proportional med temperaturen og stopper, når kogepunktet er nået. I varmt vand I tropiske bassiner begrænser en lav koncentration af opløst ilt åndedrættet og dermed den vitale aktivitet og antallet af vanddyr. For nylig har der været en mærkbar forringelse af iltregimet i mange vandområder, forårsaget af en stigning i mængden af ​​organiske forurenende stoffer, hvis ødelæggelse kræver store mængder ilt. Zoneinddeling af udbredelse af levende organismer Geografisk (breddegrad) zoneinddeling I bredderetningen fra nord til syd er følgende naturlige zoner successivt placeret på Den Russiske Føderations territorium: tundra, taiga, løvskov, steppe, ørken. Blandt de klimaelementer, der bestemmer zonaliteten af ​​fordeling og fordeling af organismer, spilles hovedrollen af ​​abiotiske faktorer - temperatur, fugtighed, lysforhold. De mest mærkbare zoneændringer manifesteres i vegetationens natur - den førende komponent i biocenosen. Dette er til gengæld ledsaget af ændringer i sammensætningen af ​​dyr - forbrugere og destruktorer af organiske rester i fødekæderne. Tundra- en kold, træløs slette på den nordlige halvkugle. Dens klimatiske forhold er uegnede til plantevækst og nedbrydning af organiske rester (permafrost, relativt lav temperatur selv om sommeren, kort periode temperaturer over nul). Her blev der dannet unikke biocenoser, små i artssammensætning (moser, lav). I denne henseende er produktiviteten af ​​tundrabiocenose lav: 5-15 c/ha organisk stof om året. Zone taiga præget af relativt gunstige jordbunds- og klimatiske forhold, især for nåletræarter. Her er der dannet rige og højproduktive biocenoser. Den årlige dannelse af organisk stof er 15-50 c/ha. Tempererede zoneforhold førte til dannelsen af ​​komplekse biocenoser løvskove med den højeste biologiske produktivitet i Den Russiske Føderation (op til 60 c/ha om året). Varianter af løvskove er egeskove, bøge-ahornskove, blandingsskove osv. Sådanne skove er kendetegnet ved veludviklet busk- og urteagtig underskov, hvilket letter placeringen af ​​fauna af forskellige typer og antal. Stepper- en naturlig zone i den tempererede zone på jordens halvkugler, som er kendetegnet ved utilstrækkelig vandforsyning, så her er urteagtig, hovedsageligt kornvegetation (fjergræs, svingel osv.). Faunaen er mangfoldig og rig (ræv, hare, hamster, mus, mange fugle, især trækfugle). Steppezonen indeholder de vigtigste områder til kornproduktion, industriafgrøder, grøntsagsafgrøder og husdyr. Den biologiske produktivitet i denne naturlige zone er relativt høj (op til 50 c/ha pr. år). Ørkener dominerer i Centralasien. På grund af lav nedbør og høje temperaturer om sommeren optager vegetationen mindre end halvdelen af ​​denne zones territorium og har specifikke tilpasninger til tørre forhold. Faunaen er mangfoldig, dens biologiske træk er blevet overvejet før. Den årlige dannelse af organisk stof i ørkenzonen overstiger ikke 5 c/ha (Fig. 107). Saltholdighed i miljøet Saltholdighed i vandmiljøet kendetegnet ved indholdet af opløselige salte i det. Ferskvand indeholder 0,5-1,0 g/l, og havvand indeholder 10-50 g/l salte. Saltindholdet i vandmiljøet er vigtigt for dets indbyggere. Der er dyr, der er tilpasset til kun at leve i ferskvand (cyprinider) eller kun i havvand (sild). Hos nogle fisk finder individuelle udviklingsstadier sted ved forskellige vandsaliniteter, for eksempel lever den almindelige ål i ferskvandsområder og vandrer til Sargassohavet for at gyde. Sådanne akvatiske beboere kræver passende regulering af saltbalancen i kroppen. Mekanismer til regulering af ionsammensætningen af ​​organismer. Landdyr er tvunget til at regulere saltsammensætningen af ​​deres flydende væv for at opretholde det indre miljø i en konstant eller næsten konstant kemisk uændret ionisk tilstand. Den vigtigste måde at opretholde saltbalancen i vandlevende organismer og landplanter på er at undgå levesteder med uegnet saltholdighed. Sådanne mekanismer skal virke særligt intenst og præcist i vandrende fisk (laks, chumlaks, lyserød laks, ål, stør), som med jævne mellemrum bevæger sig fra havvand til ferskvand eller omvendt. Osmotisk regulering sker enklest i ferskvand. Det er kendt, at i sidstnævnte er koncentrationen af ​​ioner meget lavere end i flydende væv. Ifølge osmoselovene kommer det ydre miljø ind i cellerne langs en koncentrationsgradient gennem semipermeable membraner, og der opstår en slags "fortynding" af det indre indhold. Hvis en sådan proces ikke blev kontrolleret, kunne kroppen svulme op og dø. Ferskvandsorganismer har dog organer, der fjerner overskydende vand. Bevarelsen af ​​ioner, der er nødvendige for liv, lettes af, at urinen fra sådanne organismer er ret fortyndet (fig. 2, a). Adskillelse af en sådan fortyndet opløsning fra indre væsker kræver sandsynligvis aktiv kemisk arbejde specialiserede celler eller organer (nyrer) og deres forbrug af en betydelig del af den samlede basale metaboliske energi. Tværtimod drikker og absorberer havdyr og fisk kun havvand og genopbygger derved dets konstante frigivelse fra kroppen til det ydre miljø, som er karakteriseret ved et højt osmotisk potentiale. I dette tilfælde fjernes monovalente ioner af saltvand aktivt udad af gællerne og divalente ioner af nyrerne (fig. 2, b). Celler bruger ret meget energi på at pumpe overskydende vand ud, så når saltindholdet stiger og vand i kroppen falder, skifter organismer normalt til en inaktiv tilstand - saltanabiose. Dette er typisk for arter, der lever i periodisk tørre pools af havvand, flodmundinger og kystzoner (hjuldyr, amfipoder, flagellater osv.) Saltholdighed af den øvre skorpe bestemmes af indholdet af kalium- og natriumioner i det, og er ligesom saltindholdet i vandmiljøet vigtigt for dets indbyggere og først og fremmest planter, der har passende tilpasning til det. Denne faktor er ikke tilfældig for planter, den ledsager dem under evolutionsprocessen. Den såkaldte saltholdige vegetation (solyanka, lakrids osv.) er begrænset til jord med et højt indhold af kalium og natrium. Det øverste lag af jordskorpen er jord. Ud over jordens saltholdighed skelnes andre indikatorer: surhedsgrad, hydrotermisk regime, jordluftning osv. Sammen med relieffet har disse egenskaber ved jordens overflade, kaldet edafiske miljøfaktorer, en økologisk indvirkning på dens indbyggere. Edafiske miljøfaktorer Egenskaber ved jordens overflade, der har en miljøpåvirkning på dens indbyggere. lånt Jordprofil Jordtypen bestemmes af dens sammensætning og farve. A - Tundrajord har en mørk, tørveagtig overflade. B - Ørkenjord er let, grovkornet og fattig på organisk stof Kastanjejord (C) og chernozem (D) er humusrige engjord, typisk for eurasiske stepper og prærier Nordamerika. Den rødlige udvaskede latosol (E) på den tropiske savanne har et meget tyndt, men humusrigt lag. Podzoljord er typisk for nordlige breddegrader, hvor der er en stor mængde nedbør og meget lidt fordampning. De omfatter organisk-rig brun skov podzol (F), grå-brun podzol (H) og grå-sten podzol (I), som understøtter både nåletræer og løvtræer. Alle er de relativt sure, og i modsætning hertil er den rød-gule podzol (G) i fyrreskove ret kraftigt udvasket. Afhængig af edafiske faktorer kan der skelnes mellem en række økologiske grupper af planter. Baseret på reaktionen på surhedsgraden af ​​jordopløsningen skelnes de: acidofile arter, der vokser ved en pH-værdi under 6,5 (tørvemoseplanter, padderok, fyr, gran, bregne); neutrofiler, der foretrækker jord med en neutral reaktion (pH 7) (de fleste dyrkede planter); basophila - planter, der vokser bedst på et substrat, der har en alkalisk reaktion (pH mere end 7) (gran, avnbøg, thuja) og ligegyldig - kan vokse på jord med forskellig betydning pH. I forhold til jordens kemiske sammensætning opdeles planter i oligotrofisk, krævende for mængden af ​​næringsstoffer; mesotrofisk, kræver moderate mængder mineraler i jorden (urteagtige stauder, gran), mesotrofisk, der kræver en stor mængde tilgængelige askeelementer (eg, frugt). I forhold til individuelle batterier arter, der er særligt krævende for højt nitrogenindhold i jorden, kaldes nitrofiler (nælde, gårdplanter); dem, der kræver meget calcium - calciphiles (bøg, lærk, reznik, bomuld, oliven); planter af saltholdig jord kaldes halofytter (solyanka, sarsazan) er i stand til at udskille overskydende salte udenfor, hvor disse salte efter tørring danner hårde film eller krystallinske ansamlinger; I forhold til den mekaniske sammensætning løse sandplanter - psammophytes (saxaul, sand akacie) planter af klipper, revner og fordybninger af klipper og andre lignende levesteder - litofytter [petrofytter] (enebær, fastsiddende eg) Terrænet og jordens beskaffenhed har væsentlig indflydelse på den specifikke bevægelse af dyr og udbredelsen af ​​arter, hvis livsaktiviteter er midlertidigt eller permanent forbundet med jorden. Arten af ​​rodsystemet (dybt, overflade) og jordfaunaens livsstil afhænger af jordbundens hydrotermiske regime, deres beluftning, mekaniske og kemiske sammensætning. Den kemiske sammensætning af jorden og mangfoldigheden af ​​dens indbyggere påvirker dens frugtbarhed. Den mest frugtbare er chernozem jord rig på humus. Som en abiotisk faktor påvirker relief fordelingen af ​​klimatiske faktorer og dermed dannelsen af ​​den tilsvarende flora og fauna. For eksempel er der på de sydlige skråninger af bakker eller bjerge altid en højere temperatur, bedre belysning og følgelig mindre luftfugtighed.

Lys er en af ​​de vigtigste miljøfaktorer. Uden lys er planters fotosyntetiske aktivitet umulig, og uden sidstnævnte er livet generelt utænkeligt, da grønne planter har evnen til at producere den nødvendige ilt til alle levende væsener. Desuden er lys den eneste kilde varme på planeten Jorden. Det har en direkte effekt på de kemiske og fysiske processer, der forekommer i organismer og påvirker stofskiftet.

Mange morfologiske og adfærdsmæssige karakteristika for forskellige organismer er forbundet med deres eksponering for lys. Nogles aktiviteter indre organer Dyr er også tæt knyttet til belysning. Dyres adfærd, såsom sæsonbestemt migration, æglægning, frieri og brunst i foråret, er relateret til længden af ​​dagslyset.

I økologi refererer udtrykket "lys" til hele området af solstråling, der når jordens overflade. Spektret af solstråling energifordeling ud over jordens atmosfære viser, at omkring halvdelen af ​​solens energi udsendes i det infrarøde område, 40 % i det synlige område og 10 % i det ultraviolette område og røntgenområdet.

For levende stof er lysets kvalitative egenskaber vigtige - bølgelængde, intensitet og eksponeringsvarighed. Der er nær ultraviolet stråling (400-200 nm) og langt, eller vakuum (200-10 nm). Kilder til ultraviolet stråling - høj temperatur plasma, accelererede elektroner, nogle lasere, Solen, stjerner osv. Den biologiske effekt af ultraviolet stråling skyldes kemiske ændringer i molekylerne i levende celler, der absorberer dem, hovedsageligt molekyler nukleinsyrer(DNA og RNA) og proteiner, og kommer til udtryk i delingsforstyrrelser, forekomst af mutationer og celledød.

Nogle af solens stråler, der har rejst en enorm afstand, når jordens overflade, oplyser og opvarmer den. Det anslås, at vores planet modtager omkring en to-milliarder af solenergi, og af denne mængde bruges kun 0,1-0,2% af grønne planter til at skabe organisk stof. Hver kvadratmeter af planeten modtager i gennemsnit 1,3 kW solenergi. Det ville være nok til arbejde elkedel eller jern.

Lysforhold spiller en enestående rolle i planternes liv: deres produktivitet og produktivitet afhænger af sollysets intensitet. Imidlertid er lysregimet på Jorden ret forskelligt. Det er anderledes i skoven end på engen. Belysning i løvfældende og mørke nåletræer granskov afviger mærkbart.

Lys styrer væksten af ​​planter: de vokser i retning af større lys. Deres lysfølsomhed er så stor, at nogle planters skud, der holdes i mørke i løbet af dagen, reagerer på et lysglimt, der kun varer to tusindedele af et sekund.

Alle planter i forhold til lys kan opdeles i tre grupper: heliofytter, sciofytter, fakultative heliofytter.

Heliofytter(fra det græske helios - sol og phyton - plante), eller lyselskende planter, tolererer enten slet ikke eller tolererer ikke selv let skygge. Denne gruppe omfatter steppe- og enggræsser, tundraplanter, tidlige forårsplanter, de fleste dyrkede planter på åben jord og mange ukrudtsplanter. Blandt arterne i denne gruppe kan vi finde almindelig plantain, ildgæs, rørgræs mv.

Sciofytter(fra græsk scia - skygge), eller skyggeplanter, tåler ikke stærkt lys og lever i konstant skygge under skovkronen. Disse er hovedsageligt skovurter. Med en skarp oplysning af skovkronen bliver de deprimerede og dør ofte, men mange genopbygger deres fotosynteseapparat og tilpasser sig livet under nye forhold.

Fakultative heliofytter, eller skygge-tolerante planter, er i stand til at udvikle sig i både meget høje og lave mængder af lys. Som eksempel kan vi nævne nogle træer - almindelig gran, ahorn, almindelig avnbøg; buske - hassel, tjørn; urter - jordbær, mark geranium; mange indendørs planter.

En vigtig abiotisk faktor er temperatur. Enhver organisme er i stand til at leve inden for et bestemt temperaturområde. Udbredelsesområdet for levende ting er hovedsageligt begrænset til området fra lige under 0 °C til 50 °C.

Den vigtigste varmekilde, såvel som lys, er solstråling. En organisme kan kun overleve under forhold, som dens stofskifte er tilpasset. Hvis temperaturen i en levende celle falder til under frysepunktet, bliver cellen normalt beskadiget fysisk og dør som følge af dannelsen af ​​iskrystaller. Hvis temperaturen er for høj, sker der proteindenaturering. Det er præcis, hvad der sker, når du koger et hønseæg.

De fleste organismer er i stand til at kontrollere deres kropstemperatur til en vis grad gennem forskellige reaktioner. Hos langt de fleste levende væsener kan kropstemperaturen variere afhængigt af den omgivende temperatur. Sådanne organismer er ude af stand til at regulere deres temperatur og kaldes koldblodig (poikilotermisk). Deres aktivitet afhænger hovedsageligt af varme, der kommer udefra. Kropstemperaturen for poikilotermiske organismer er relateret til de omgivende temperaturværdier. Koldblodighed er karakteristisk for sådanne grupper af organismer som planter, mikroorganismer, hvirvelløse dyr, fisk, krybdyr osv.

Et væsentligt mindre antal levende væsener er i stand til aktivt at regulere kropstemperaturen. Disse er repræsentanter for de to højeste klasser af hvirveldyr - fugle og pattedyr. Den varme, de genererer, er et produkt af biokemiske reaktioner og tjener som en væsentlig kilde til øget kropstemperatur. Denne temperatur holdes på et konstant niveau uanset den omgivende temperatur. Organismer, der er i stand til at holde konstant optimal temperatur kroppe, uanset temperaturen i omgivelserne, kaldes varmblodede (homeotermiske). På grund af denne egenskab kan mange dyrearter leve og formere sig ved temperaturer under nul (rensdyr, isbjørn, pinnipeds, pingvin). Opretholdelse af en konstant kropstemperatur sikres af god varmeisolering skabt af pels, tæt fjerdragt, subkutane lufthuler, et tykt lag fedtvæv mv.

Et særligt tilfælde af homøotermi er heterotermi (fra det græske heteros - anderledes). Forskellige niveauer af kropstemperatur i heteroterme organismer afhænger af deres funktionelle aktivitet. I aktivitetsperioden har de en konstant kropstemperatur, og i hvile- eller dvaleperioden falder temperaturen betydeligt. Heterotermi er karakteristisk for gophers, murmeldyr, grævlinger, flagermus, pindsvin, bjørne, kolibrier osv.

Befugtningsforhold spiller en særlig rolle i levende organismers liv.

Vand- grundlaget for levende stof. For de fleste levende organismer er vand en af ​​de vigtigste miljøfaktorer. Denne den vigtigste betingelse eksistensen af ​​alt liv på jorden. Alle livsprocesser i levende organismers celler foregår i et vandmiljø.

Vand ændres ikke kemisk af de fleste af de tekniske forbindelser, det opløser. Dette er meget vigtigt for levende organismer, da de næringsstoffer, der er nødvendige for deres væv, tilføres i vandige opløsninger i en relativt lidt ændret form. Under naturlige forhold indeholder vand altid en eller anden mængde urenheder, der ikke kun interagerer med faste og flydende stoffer, men også opløser gasser.

Vandets unikke egenskaber forudbestemmer dets særlige rolle i dannelsen af ​​det fysiske og kemiske miljø på vores planet, såvel som i fremkomsten og vedligeholdelsen af ​​et fantastisk fænomen - liv.

Det menneskelige embryo består af 97% vand, og hos nyfødte er dets mængde 77% af kropsvægten. I en alder af 50 falder mængden af ​​vand i den menneskelige krop og udgør allerede 60% af dens vægt. Hovedparten af ​​vandet (70%) er koncentreret inde i cellerne, og 30% er intercellulært vand. Menneskelige muskler er 75% vand, leveren er 70%, hjernen er 79%, og nyrerne er 83%.

Et dyrs krop indeholder som regel mindst 50% vand (for eksempel en elefant - 70%, en larve, der spiser planteblade - 85-90%, vandmænd - mere end 98%).

Elefanten har brug for mest vand (baseret på daglige behov) blandt landdyr - omkring 90 liter. Elefanter er en af ​​de bedste "hydrogeologer" blandt dyr og fugle: de fornemmer vandmasser i en afstand på op til 5 km! Kun bisonerne er længere væk - 7-8 km. I tørre tider bruger elefanter deres stødtænder til at grave huller i tørre flodsenge for at samle vand. Bøfler, næsehorn og andre afrikanske dyr bruger let elefantbrønde.

Fordelingen af ​​liv på Jorden er direkte relateret til nedbør. Luftfugtighed er ikke den samme i forskellige dele af verden. Det meste nedbør falder i ækvatorialzonen, især i den øvre del af Amazonas-floden og på øerne i det malaysiske øhav. Deres antal i nogle områder når 12.000 mm om året. Så på en af ​​Hawaii-øerne regner det fra 335 til 350 dage om året. Dette er det vådeste sted på Jorden. Den gennemsnitlige årlige nedbør her når 11.455 mm. Til sammenligning får tundraen og ørkenen mindre end 250 mm nedbør om året.

Dyr forholder sig forskelligt til fugt. Vand som fysisk og kemisk legeme har en kontinuerlig indvirkning på livet af hydrobionter (vandorganismer). Det opfylder ikke kun organismers fysiologiske behov, men leverer også ilt og mad, transporterer metabolitter væk og transporterer selv seksuelle produkter og akvatiske organismer. Takket være mobiliteten af ​​vand i hydrosfæren er eksistensen af ​​fastgjorte dyr mulig, som som bekendt ikke findes på land.

Edafiske faktorer

Hele sættet af fysiske og kemiske egenskaber jord, der har en økologisk indvirkning på levende organismer, klassificeres som edafiske faktorer (fra det græske edaphos - fundament, jord, jord). De vigtigste edafiske faktorer er jordens mekaniske sammensætning (størrelsen af ​​dens partikler), relativ løshed, struktur, vandgennemtrængelighed, beluftning, kemisk sammensætning af jorden og stoffer, der cirkulerer i den (gasser, vand).

Naturen af ​​den jordgranulometriske sammensætning kan have økologisk betydning for dyr, der i en bestemt periode af livet lever i jorden eller fører en gravende livsstil. Insektlarver kan generelt ikke leve i jord, der er for stenet; gravende hymenoptera, der lægger æg i underjordiske gange, mange græshopper, der begraver ægkokoner i jorden, har brug for, at den er ret løs.

En vigtig egenskab ved jord er dens surhed. Det er kendt, at surheden af ​​mediet (pH) karakteriserer koncentrationen af ​​hydrogenioner i opløsningen og er numerisk lig med den negative decimallogaritme af denne koncentration: pH = -log. Vandige opløsninger kan have en pH-værdi fra 0 til 14. Neutrale opløsninger har en pH-værdi på 7, sure opløsninger har pH-værdier mindre end 7, og alkaliske opløsninger har pH-værdier større end 7. Surhedsgrad kan tjene som en indikator for hastigheden af ​​generel metabolisme i et samfund. Hvis pH i jordopløsningen er lav, betyder det, at jorden indeholder få næringsstoffer, så dens produktivitet er ekstremt lav.

I forhold til jordens frugtbarhed skelnes følgende økologiske grupper af planter:

• oligotrofer (fra det græske olygos - små, ubetydelige og trofe - mad) - planter af fattige, ufrugtbare jordbund (skovfyr);
• mesotrofer (fra det græske mesos - gennemsnit) - planter med et moderat behov for næringsstoffer (de fleste skovplanter på tempererede breddegrader);
• eutrofisk(fra græsk hun - god) - planter, der kræver en stor mængde næringsstoffer i jorden (eg, hassel, stikkelsbær).

Orografiske faktorer

Fordelingen af ​​organismer på jordens overflade påvirkes til en vis grad af faktorer som træk ved reliefelementer, højde over havets overflade, eksponering og stejlhed af skråninger. De er kombineret i en gruppe af orografiske faktorer (fra det græske oros - bjerg). Deres påvirkning kan i høj grad påvirke det lokale klima og jordbundsudvikling.

En af de vigtigste orografiske faktorer er højde over havets overflade. Med højden falder gennemsnitstemperaturerne, daglige temperaturforskelle stiger, nedbør, vindhastighed og strålingsintensitet stiger, atmosfærisk tryk og gaskoncentrationer falder. Alle disse faktorer påvirker planter og dyr, hvilket forårsager vertikal zonering.

Et typisk eksempel er lodret zoneinddeling i bjergene. Her falder lufttemperaturen for hver 100 m stigning med gennemsnitligt 0,55 °C. Samtidig ændres fugtigheden, og vækstsæsonens længde forkortes. I takt med at habitatets højde stiger, ændres udviklingen af ​​planter og dyr markant. Ved foden af ​​bjergene kan der være tropiske hav, og på toppen blæser arktiske vinde. På den ene side af bjergene kan det være solrigt og varmt, på den anden side kan det være fugtigt og koldt.

En anden orografisk faktor er hældningseksponering. På de nordlige skråninger danner planterne skyggeformer, og på de sydlige skråninger danner de lette former. Vegetationen her er hovedsageligt repræsenteret af tørkebestandige buske. Sydvendte skråninger får mere sollys, så lysintensiteten og temperaturen her er højere end på dalbunde og nordvendte skråninger. Dette er forbundet med betydelige forskelle i opvarmning af luft og jord, snesmeltningshastigheden og jordtørring.

En vigtig faktor er skråningens stejlhed. Indflydelsen af ​​denne indikator på organismers levevilkår afspejles hovedsageligt gennem egenskaberne ved jordmiljøet, vand og temperaturregimer. Stejle skråninger er kendetegnet ved hurtig dræning og jordskylning, så jorden her er tynd og tørrere. Hvis hældningen overstiger 35°, dannes der sædvanligvis glideskiver af løst materiale.

Hydrografiske faktorer

Hydrografiske faktorer omfatter sådanne karakteristika ved vandmiljøet som vandtæthed, hastigheden af ​​horisontale bevægelser (strøm), mængden af ​​ilt opløst i vand, indholdet af suspenderede partikler, flow, temperatur og lysregimer i vandområder osv.

Organismer, der lever i vandmiljøet, kaldes hydrobionter.

Forskellige organismer har tilpasset sig tætheden af ​​vand og visse dybder på deres egen måde. Nogle arter kan modstå tryk fra flere til hundredvis af atmosfærer. Mange fisk, blæksprutter, krebsdyr og søstjerner lever på store dybder ved et tryk på omkring 400-500 atm.

Den høje tæthed af vand sikrer eksistensen af ​​mange ikke-skeletformer i vandmiljøet. Det er små krebsdyr, vandmænd, encellede alger, køl- og pteropod-bløddyr mv.

Høj specifik varmekapacitet og høj varmeledningsevne vand bestemmer et mere stabilt temperaturregime for vandområder sammenlignet med land. Amplituden af ​​årlige temperatursvingninger overstiger ikke 10-15 °C. I kontinentale farvande er det 30-35 °C. I selve reservoirerne er temperaturforholdene mellem de øvre og nedre vandlag markant forskellige. I de dybe lag af vandsøjlen (i havene og oceanerne) er temperaturregimet stabilt og konstant (3-4 °C).

En vigtig hydrografisk faktor er vandområdernes lysregime. Mængden af ​​lys falder hurtigt med dybden, så i verdenshavet lever alger kun i den oplyste zone (oftest i dybder fra 20 til 40 m). Tætheden af ​​marine organismer (deres antal pr. arealenhed eller volumen) falder naturligt med dybden.

Kemiske faktorer

Effekten af ​​kemiske faktorer viser sig i form af indtrængen i miljøet af kemiske stoffer, der ikke var til stede i det før, hvilket i høj grad skyldes moderne menneskeskabt påvirkning.

En kemisk faktor såsom gassammensætning er ekstremt vigtig for organismer, der lever i vandmiljøet. For eksempel er der i vandet i Sortehavet meget svovlbrinte, hvilket gør denne pool ikke helt gunstig for nogle dyrs liv i den. Floderne, der løber ind i det, bærer ikke kun pesticider eller tungmetaller, der skylles af fra markerne, men også kvælstof og fosfor. Og dette er ikke kun landbrugsgødning, men også mad til marine mikroorganismer og alger, som på grund af et overskud af næringsstoffer begynder at udvikle sig hurtigt (vandblomstrer). Når de dør, synker de til bunds og forbruger en betydelig mængde ilt under henfaldsprocessen. I løbet af de sidste 30-40 år er opblomstringen af ​​Sortehavet steget markant. I det nederste vandlag er ilt erstattet af giftigt svovlbrinte, så der er praktisk talt intet liv her. Havets organiske verden er relativt fattig og ensformig. Dets levende lag er begrænset til en smal overflade, der er 150 m tyk. Hvad angår jordlevende organismer, er de ufølsomme over for atmosfærens gassammensætning, da den er konstant.

Gruppen af ​​kemiske faktorer inkluderer også en sådan indikator som vandsaltholdighed (indholdet af opløselige salte i naturligt vand). Baseret på mængden af ​​opløste salte er naturlige vand opdelt i følgende kategorier: ferskvand- op til 0,54 g/l, brak - fra 1 til 3, let saltet - fra 3 til 10, salt og meget salt vand - fra 10 til 50, saltlage - mere end 50 g/l. I ferskvandsområder på land (vandløb, floder, søer) indeholder 1 kg vand således op til 1 g opløselige salte. Havvand er komplekst saltvandsopløsning, hvis gennemsnitlige saltholdighed er 35 g/kg vand, dvs. 3,5 %.

Levende organismer, der lever i et vandmiljø, er tilpasset en strengt defineret saltholdighed i vand. Ferskvandsformer kan ikke leve i havene, og marine former kan ikke tolerere afsaltning. Hvis vandets saltholdighed ændres, bevæger dyr sig på jagt efter et gunstigt miljø. Når f.eks. havets overfladelag afsaltes efter kraftig regn, synker nogle arter af havkrebsdyr til en dybde på 10 m.

Østerslarver lever i brakvandet i små bugter og flodmundinger (halvt lukkede kystnære vandområder, der frit kommunikerer med havet eller havet). Larverne vokser især hurtigt, når vandets saltholdighed er 1,5-1,8 % (et sted mellem fersk- og saltvand). Med mere højt indhold salte, er deres vækst noget undertrykt. Når saltindholdet falder, er væksten allerede mærkbart undertrykt. Ved en saltholdighed på 0,25 % stopper væksten af ​​larver, og de dør alle.

Pyrogene faktorer

Disse omfatter brandeksponeringsfaktorer eller brande. I øjeblikket anses brande for at være en meget væsentlig og en af ​​de naturlige abiotiske miljøfaktorer. På korrekt brug brand kan være et meget værdifuldt miljøværktøj.

Ved første øjekast er brande en negativ faktor. Men i virkeligheden er dette ikke tilfældet. Uden brande ville savannen for eksempel hurtigt forsvinde og være dækket af tæt skov. Det sker dog ikke, da træernes ømme skud dør i ilden. Fordi træer vokser langsomt, overlever få brande og bliver høje nok. Græs vokser hurtigt og kommer sig lige så hurtigt efter brande.

Det skal bemærkes, at mennesker i modsætning til andre miljøfaktorer kan regulere brande, og derfor kan de blive en vis begrænsende faktor i spredningen af ​​planter og dyr. Menneskekontrollerede brande producerer aske, der er rig på gavnlige stoffer. Blanding med jorden stimulerer aske væksten af ​​planter, hvis mængde bestemmer dyrenes liv.

Derudover bruger mange savanneindbyggere, såsom den afrikanske stork og sekretærfuglen, ild til deres egne formål. De besøger grænserne for naturlige eller kontrollerede brande og spiser insekter og gnavere der, der undslipper ilden.

Brande kan være forårsaget af både naturlige faktorer (lynnedslag) og tilfældige og ikke-tilfældige menneskelige handlinger. Der er to typer brande. Tagbrande er de sværeste at begrænse og regulere. Oftest er de meget intense og ødelægger al vegetation og jordens organiske stof. Sådanne brande har en begrænsende effekt på mange organismer.

Jordbrande, tværtimod har en selektiv effekt: for nogle organismer er de mere ødelæggende, for andre - mindre og bidrager dermed til udviklingen af ​​organismer med høj modstandsdygtighed over for brande. Derudover supplerer små jordbrande bakteriers virkning, nedbryder døde planter og fremskynder omdannelsen af ​​mineralske næringsstoffer til en form, der er egnet til brug af nye generationer af planter. I levesteder med ufrugtbar jord bidrager brande til dens berigelse med askeelementer og næringsstoffer.

Når der er tilstrækkelig fugt (nordamerikanske prærier), stimulerer brande væksten af ​​græs på bekostning af træer. Brande spiller en særlig vigtig regulerende rolle i stepper og savanner. Her reducerer periodiske brande sandsynligheden for invasion af ørkenbusk.

Mennesker er ofte årsagen til en stigning i hyppigheden af ​​vilde brande, selvom en privatperson ikke har ret til forsætligt (selv ved et uheld) at forårsage en brand i naturen. Imidlertid er brugen af ​​ild af specialister en del af korrekt arealforvaltning.

Signal for begyndelsen af ​​efterårstrækket af insektædende fugle

1) sænkning af den omgivende temperatur 2) reduktion af dagslystimerne
3) mangel på mad 4) øget luftfugtighed og tryk

Påvirker IKKE antallet af egern i skovzonen

Abiotiske faktorer omfatter

1) konkurrence mellem planter om lysabsorption
2) planternes indflydelse på dyrelivet
3) temperaturændring i løbet af dagen
4) menneskelig forurening

Faktor, der begrænser væksten af ​​urteagtige planter i en granskov - ulempe

1) lys 2) varme 3) vand 4) mineraler

Hvad kaldes en faktor, der afviger væsentligt fra den optimale værdi for en art?

1) abiotisk 2) biotisk 3) menneskeskabt 4) begrænsende

44. Hvilken faktor begrænser plantelivet i steppe zone?

1) høj temperatur 2) mangel på fugt 3) mangel på humus
4) overskydende ultraviolette stråler

Den vigtigste abiotiske faktor, der mineraliserer organiske rester i skovens biogeocenose er

1) frost 2) brande 3) blæst 4) regn

Abiotiske faktorer, der bestemmer befolkningsstørrelsen omfatter

Den vigtigste begrænsende faktor for plantelivet i Det Indiske Ocean er manglen på

1) lys 2) varme 3) mineralske salte 4) organiske stoffer

48. Hvad kan blive en begrænsende faktor for livet for sikahjortene, der lever i Primorye på de sydlige skråninger af bjergene?

1) dyb sne 2) hård vind 3) mangel nåletræer

4) korte dage om vinteren

Abiotiske miljøfaktorer omfatter

1) jordens frugtbarhed 2) bred vifte af planter
3) tilstedeværelse af rovdyr 4) lufttemperatur

41. Enhver miljøfaktor kan være begrænsende, men de vigtigste er ofte:

1) fugt og mad

2) temperatur, for planter - tilstedeværelsen af ​​mineralske ernæringselementer

3) temperatur, vand, mad, for planter - tilstedeværelsen af ​​næringsstoffer i jorden

42. Organismer med en bred vifte af tolerance - udholdenhed ~ kaldes:

1) stenobionter, de findes praktisk talt ikke i naturen

2) eurybionts, de er udbredte i naturen

3) eurybionts, de findes sjældent i naturen

43. Bladenes størrelse er den samme under forhold, hvor:

1) mørk - fugtig og tør - solrig

2) mørk - fugtig og fugtig - solrig

3) tør - solrig og solrig - fugtig

44. En økolog-hydrobiolog har altid en enhed klar til at bestemme mængden af ​​ilt, og en økolog, der studerer terrestriske økosystemer, måler iltindholdet sjældnere, fordi:

1) I terrestriske habitater er ilt tilgængelig for levende væsener, i akvatiske habitater er det ofte en begrænsende faktor

2) I terrestriske økosystemer er ilt en begrænsende faktor, i akvatiske økosystemer er det næsten altid tilgængeligt

3) Både i land og i akvatiske økosystemer ilt er den begrænsende faktor

45. Kamp

METABOLISKE FUNKTIONER GRUPPE AF ORGANISMER

A) frigivelse af ilt til atmosfæren 1) autotrofer

B) brug af energi indeholdt i fødevarer til syntese af ATP 2) heterotrofer

C) brug af færdige organiske stoffer

D) syntese af organiske stoffer fra uorganiske

D) brug af kuldioxid til ernæring

Blok C. Giv et detaljeret svar på spørgsmålene

1. Hvordan adskiller land-luft-miljøet sig fra vandmiljøet?

2. Hastigheden af ​​fotosyntese afhænger af begrænsende faktorer, herunder lys, kuldioxidkoncentration og temperatur. Hvorfor er disse faktorer begrænsende for fotosyntesereaktioner?

3. Hvad er manifestationerne af morfologiske, fysiologiske og adfærdsmæssige tilpasninger til miljøtemperaturen hos varmblodede dyr?

4. Hvilke ændringer i biotiske faktorer kan føre til en stigning i antallet af nøgne snegle, der lever i skoven og hovedsageligt lever af planter?

5. Man kan nogle gange se et stort antal regnorme på jordoverfladen. Forklar under hvilke meteorologiske forhold dette sker og hvorfor.

Temperatur. Abiotiske miljøfaktorer omfatter fugt, lys, strålingsenergi, luft og dens sammensætning og andre ikke-levende naturlige ingredienser. Temperatur er en miljøfaktor.

Baseret på kropstemperatur opdeles alle levende organismer i poikilotermiske (med en skiftende kropstemperatur afhængigt af omgivelsernes temperatur) og homøotermiske (organismer med konstant kropstemperatur).

Til den poikilotermiske gruppe omfatter planter, bakterier, vira, svampe, protozoer, fisk, leddyr osv.

Til den homøotermiske gruppe omfatter fugle, pattedyr og mennesker. Disse organismer regulerer deres kropstemperatur uanset den omgivende temperatur.

Baseret på deres tolerance over for lave temperaturer er planter opdelt i varme-elskende og kulde-resistente. De varmeelskende omfatter druer, fersken, abrikoser, pærer osv., og kuldebestandige omfatter mosser, laver, fyr, gran, gran.

For hver enkelt organisme er der temperaturgrænse. Nogle organismer er modstandsdygtige over for temperatursvingninger. For eksempel lever fisk ved en temperatur på -52°C, bakterier - ved -80°C. Nogle blågrønalger kan tåle -44°C.

Temperaturafvigelser fra et konstant niveau forårsager en opbremsning i stofskiftet og ødelæggelse af biokemiske reaktioner i protein og fører gradvist til krystallisering af celler og et fuldstændigt stop af livet.

Der er dannet planter forskellige enheder til udsving i omgivelsestemperaturen:

1. Om efteråret falder mængden af ​​vand i planters cellulære cytoplasma, dens organeller (glycerol, monosaccharider osv.) bliver tykkere og tilpasser sig derved til lave temperaturer og går ind i en hvilende tilstand.

2. Om vinteren går planter ind i et hvilende stadium i form af sporer, frø, knolde, løg, rødder og jordstængler. Og store træer smider deres blade, og cellesaften bliver tykkere. Takket være dette er de i stand til at overleve barske vinterforhold.

3. Poikilotermiske dyr går under ugunstige forhold i dvale (en tilstand af suspenderet animation). Anabiose er en midlertidig opbremsning i stofskiftet og energi, når alle synlige manifestationer af livet er næsten fuldstændig fraværende. Dvale i nogle organismer (bjørne) er forbundet med mangel på føde.

Homeotermiske dyr beskytter sig selv mod lave temperaturer på forskellige måder:

1. Flytning af dyr fra kolde områder til varme (fugle, nogle pattedyr).

2. Opbevaring af store mængder fedt og fortykkelse af pelsen (ulv, ræv, rovdyr, fugle, sæler, vildsvin osv.).

3. De går i dvale (murmeldyr, grævling, bjørn, gnavere).

Fugtighed. Fugtighed påvirker også organismer som

miljøfaktor, afhænger oftest af klima, temperatur og naturområder. Nogle gange virker fugt som en begrænsende faktor. Mangel på fugt påvirker planteudbyttet. En særlig mangel på fugt observeres i ørkenområder, og i skove og sumpe er der tværtimod et overskud af det. Afhængigt af luftfugtighed fungerer et zonemønster på Jorden.

Flora og fauna ændrer sig i henhold til relieff på tværs af geografiske zoner: tundra, skov-tundra, taiga, skov-steppe, troper, ækvator. Klassificeringen af ​​zoner afhænger af temperatur og luftfugtighed.

Økologiske grupper kan skelnes mellem planter:

1. Xerophytes(Græsk xerox - "tør", phytos - "afstand") - planter af tørre levesteder (ørken, halvørken, steppe). Xerophytes er tilpasset modifikationer af blade og stængler (saxaul, zhuzgun, malurt, ephedra, teresken, fjergræs, solyanka).

2. Sukkulenter(Latin succulentus - "saftig") - en form for lyselskende xerofytter. Bladene og stilkene er fortykket og modificeret til rygsøjle.

3. Mesofytter(græsk mesos - "mellemliggende") - vokser i relativt fugtige områder. Bladene er store (birk, pære, enggræs).

4. Hygrofytter(græsk hygros - "våd") - planter, der vokser under forhold overskydende luftfugtighed. Disse er siv, ris, åkande.

5. Hydrofytter(græsk hudor - "vand") - vandplanter nedsænket i vand. Disse omfatter elodea og alger.

Fugtighed spiller også en vigtig rolle i dyrenes liv. De er opdelt i terrestriske, akvatiske og padder. Til gengæld er landdyr opdelt i skov, steppe og ørken.

Vanddyr er fisk, vandpattedyr (hvaler, delfiner), leddyr, svampe, bløddyr, orme.

Landdyr - pattedyr, fugle, krybdyr, insekter.

Padder - frøer, havskildpadder osv. På grund af klimaopvarmningen på Jorden er der for nylig blevet observeret tegn på en stigning i gennemsnitstemperaturen. Stigende temperaturer kan føre til nedsat luftfugtighed i naturområder og omdannelse af økosystemer til ørkener. Dette er især mærkbart i de tørre regioner i Centralasien, Kasakhstan, Lilleasien og Afrika, hvor en stigning i mængden af ​​menneskeskabte landskaber er mulig.

Dette vil naturligvis føre til betydelige socioøkonomiske skader for disse lande.

1. Blandt abiotiske faktorer spiller temperatur og luftfugtighed hovedrollen.

2. Økologiske grupper af planter og dyr dannes i overensstemmelse hermed.

3. Fugtighed og temperatur har stor indflydelse på dannelsen af ​​geografiske zoner på Jorden.

1. Er temperaturen nødvendig for levende organismer?

2. Hvilke økologiske grupper inddeles dyr i afhængig af kropstemperatur? Giv eksempler.

3. Nævn de økologiske grupper af planter og giv eksempler.

4. Hvordan klassificeres planter efter luftfugtighed?

1. Navngiv planterne på tørre steder og forklar deres morfologiske træk.

2. En kamel kan overleve uden vand i 40 dage. Hvad forklarer dette?

Hvordan reguleres ernæringen af ​​organismer i en tilstand af suspenderet animation?

Hvordan ændres organismers respiration afhængigt af luftfugtighed?

Nævn de økologiske grupper, der er afhængige af biotiske faktorer og interaktioner mellem organismer.

Test" Abiotiske faktorer miljø"

1. Signal for begyndelsen af ​​efterårstrækket for insektædende fugle:

1) fald i omgivelsestemperaturen

2) reduktion af dagslystimer

3) mangel på mad

4) stigning i luftfugtighed og tryk

2. Antallet af egern i skovzonen er IKKE påvirket af:

1) ændring af kulde og varme vintre

2) høst af grankogler

3) antal rovdyr

3. Abiotiske faktorer omfatter:

1) konkurrence mellem planter om lysabsorption

2) planternes indflydelse på dyrelivet

3) temperaturændring i løbet af dagen

4) menneskelig forurening

4. En faktor, der begrænser væksten af ​​urteagtige planter i en granskov, er en ulempe:

4) mineraler

5. Hvad er navnet på en faktor, der væsentligt afviger fra den optimale værdi for typen:

1) abiotisk

2) biotisk

3) menneskeskabt

4) begrænsende

6. Signalet for begyndelsen af ​​bladfald hos planter er:

1) stigning i miljøets fugtighed

2) at reducere længden af ​​dagslystimer

3) reduktion af miljøets fugtighed

4) stigning i den omgivende temperatur

7. Vind, nedbør, støvstorme er faktorer:

1) menneskeskabt

2) biotisk

3) abiotisk

4) begrænsende

8. Organismens reaktion på ændringer i dagslængde kaldes:

1) mikroevolutionære ændringer

2) fotoperiodisme

3) fototropisme

4) ubetinget refleks

9. Abiotiske miljøfaktorer omfatter:

1) orner river rødder op

2) græshoppeinvasion

3) dannelse af fuglekolonier

4) kraftigt snefald

10. Af de anførte fænomener omfatter daglige biorytmer:

1) migration havfisk til gydning

2) åbning og lukning af blomster af angiospermer

3) knopsprængning i træer og buske

4) åbning og lukning af skaller i bløddyr

11. Hvilken faktor begrænser plantelivet i steppezonen?

1) høj temperatur

2) mangel på fugt

3) fravær af humus

4) overskydende ultraviolette stråler

12. Den vigtigste abiotiske faktor, der mineraliserer organiske rester i skovens biogeocenose er:

1) frost

13. Abiotiske faktorer, der bestemmer populationens størrelse omfatter:

1) interspecifik konkurrence

3) nedsat fertilitet

4) fugtighed

14. Den vigtigste begrænsende faktor for plantelivet i Det Indiske Ocean er manglen på:

3) mineralske salte

4) organiske stoffer

15. Abiotiske miljøfaktorer omfatter:

1) jordens frugtbarhed

2) en bred vifte af planter

3) tilstedeværelse af rovdyr

4) lufttemperatur

16. Organismens reaktion på dagens længde kaldes:

1) fototropisme

2) heliotropisme

3) fotoperiodisme

4) fototaxi

17. Hvilken faktor regulerer årstidens fænomener i planters og dyrs liv?

1) temperaturændring

2) luftfugtighedsniveau

3) tilgængelighed af husly

4) længden af ​​dagen og natten

Svar: 1 – 2; 2 – 1; 3 – 3; 4 – 1; 5 – 4;

6 – 2; 7 – 3; 8 – 2; 9 – 4; 10 – 2; 11 – 2;

12 – 2; 13 – 4; 14 – 1; 15 – 4; 16 – 3;

17 – 4; 18 – 4; 19 – 1; 20 – 4; 21 – 2.

18. Hvilken af ​​følgende livløse faktorer har størst indflydelse på udbredelsen af ​​padder?

3) lufttryk

4) fugtighed

19. Kulturplanter vokser dårligt i sumpet jord, fordi det:

1) utilstrækkeligt iltindhold

2) der sker metandannelse

3) overskydende indhold af organiske stoffer

4) indeholder meget tørv

20. Hvilken enhed hjælper med at køle planter, når lufttemperaturen stiger?

1) fald i stofskiftet

2) stigning i intensiteten af ​​fotosyntese

3) fald i vejrtrækningsintensitet

4) øget vandfordampning

21. Hvilken tilpasning af skyggetolerante planter sikrer en mere effektiv og fuldstændig absorption af sollys?

1) små blade

2) store blade

3) torne og torne

4) voksagtig belægning på bladene