3.4.6. Погодні та кліматичні особливості наземно-повітряного середовища

Погодні особливості. Умови життя в наземно-повітряному середовищі ускладнюються, крім того, погодними змінами. Погода — безперервно змінний стан атмосфери поблизу земної поверхні до висоти приблизно 20 км (межа тропосфери). Мінливість погоди виявляється у постійному варіюванні поєднання таких чинників середовища, як температура та вологість повітря, хмарність, опади, сила та напрям вітру. Для погодних змін разом із закономірним чергуванням їх у річному циклі характерні неперіодичні коливання, що істотно ускладнює умови існування наземних організмів. На життя водних мешканців погода впливає значно меншою мірою, має суттєвий вплив лише на мешканців поверхневих шарів води.

Клімат місцевості. Багаторічний режим погоди характеризує клімат місцевості. До поняття клімату входять не тільки середні значення метеорологічних явищ, а і їх річний і добовий хід, відхилення від нього та повторюваність. Клімат визначається географічними умовами району.

Для більшості наземних організмів, особливо дрібних, важливий не стільки клімат регіону, скільки умови їх безпосереднього мешкання. Дуже часто місцеві елементи середовища (рельєф, експозиція, рослинність) так змінюють у конкретній ділянці режим температури, вологості, освітленості, руху повітря, що він значно відрізняється від кліматичних умов місцевості. Такі локальні модифікації клімату, що складаються у приземному шарі повітря, називають мікрокліматом. У кожній зоні мікроклімат значно відрізняється. Можна виділити мікроклімат будь-яких ділянок площі, об’єктів. Наприклад, особливий режим утворюється у віночках квіток, який використовують комахи, що мешкають там. Широко відомі відмінності температури, вологості повітря та сили вітру на відкритому просторі й у лісі, у трав’яному ярусі та над оголеними ділянками ґрунту, на схилах північної та південної експозицій. Особливий стійкий мікроклімат виникає в норах, гніздах, дуплах, печерах та інших закритих місцях.

Опади. Крім водозабезпечення та створення запасів вологи, опади можуть мати й іншу екологічну роль. Сильні зливові дощі або град здійснюють іноді механічний вплив на рослини або тварин, затоплюють нори рийних тварин тощо. Особливо різноманітна екологічна роль снігового покриву. Добові коливання температур відчутні у товщі снігу лише до 25 см, глибше температура майже не змінюється. При морозах у —20…—30 °C під шаром снігу товщиною 30—40 см температура не набагато нижча за нуль. Дрібні наземні звірі й узимку ведуть активний спосіб життя, прокладаючи під снігом і в його товщі цілі галереї ходів. Для ряду видів, що живляться підсніжною рослинністю, характерне навіть зимове розмноження, яке відзначається, наприклад, у лемінгів, лісової миші, мишака жовтогорлого, ряду видів нориць, водяного щура та інших ссавців.

Великим тваринам зимовий сніговий покрив заважає добувати корм. Багато копитних (північні олені, кабани, вівцебики) живляться взимку переважно підсніжною рослинністю, і глибокий сніговий покрив, а особливо тверда кірка на його поверхні, що виникає в ожеледь, прирікають їх на нестачу кормів. Глибина снігового покриву може істотно обмежувати розповсюдження видів. Наприклад, справжні олені не проникають на північ у ті райони, де товщина снігу взимку більша 40—50 см.

Білизна снігового покриву демаскує темних тварин. У виникненні сезонної зміни забарвлення у білої тундрової куріпки, зайця-біляка, горностая, ласки, песця, мабуть, велику роль зіграв відбір на маскування під колір фону.

Магнітне поле Землі. Вважається, що основне позитивне значення магнітного поля Землі полягає в тому, що воно, як парасолька, надійно захищає все живе на Землі від жорсткого сонячного та космічного випромінювання. І оскільки живі істоти і людина в тому числі, на 70—80 % складаються з води, то його коливання впливає на електропровідність клітинної протоплазми та тканин і, як наслідок, — на всі біофізичні та біохімічні процеси. Багатьма дослідниками на різних живих об’єктах показано, що екранування природного магнітного поля призводить до їх загибелі.

Власна пульсація магнітного поля Землі (так звана частота Шумана) тривалий час була постійною величиною і дорівнювала 7,83 Гц. Ця частота була настільки стабільною, що слугувала еталоном для навігаційного обладнання літаків, кораблів тощо. На цю ж частоту налаштований і альфа-ритм головного мозку людини. Але в останні десятиріччя вона почала зростати: нині вже наближається до 14 Гц, що відповідає частоті бета-ритму головного мозку, яка пов’язана не зі станом спокою, а зі станом активності людини. Таким чином, ритм «серцебиття» нашої планети невпинно зростає. Цікаво, що разом із тим напруга магнітного поля падає. За останні 22 роки вона зменшилась у середньому на 1,7 %, а в деяких регіонах Атлантичного океану — навіть на 10 %. У США (НАСА) і Німеччині (інститут М. Планка) проводили тривалі експерименти, в результаті яких встановлено, що хвилі Шумана необхідні для синхронізації біологічних ритмів і нормального існування всього живого на Землі. Таким чином, власне магнітне поле Землі — необхідний, життєво важливий фактор існування живих істот на нашій планеті.

Сьогодні вже відомо, що люди, які відчувають великі навантаження та стрес, потребують шуманівських хвиль. Гостро відчувають їх відсутність літні та вегетативно чутливі люди, а також хронічні хворі. Це може призводити до головного болю, втрати орієнтації, нудоти, запаморочення тощо.

Нині електромагнітний фон планети в результаті діяльності людини зазнав істотних змін і забруднений настільки, що хвилі Шумана губляться серед найрізноманітніших електромагнітних випромінювань. Одні з найпоширеніших і найвпливовіших — електромагнітні коливання, викликані промисловими струмами з частотою 50 Гц, а також гігагерцові частоти стільникового зв’язку. До цього слід додати й те, що природне магнітне поле екранується, насамперед, у будівлях, що мають залізобетонні конструкції та металеві дахові покриття. Отже, сучасна людина загалом не зазнає оптимізувального впливу цього фактора, і тому потрібно якнайбільше часу проводити на відкритих ділянках поза містами, поблизу річок, озер, у лісі, горах чи інших куточках природи. Про важливість цього фактора свідчить і те, що американське космічне агентство НАСА для забезпечення нормальної життєдіяльності астронавтів використовує спеціальні генератори хвиль Шумана. Наявність магнітного поля на Землі людина не відчуває, бо в неї немає для цього спеціального органу. Але без його існування життя на Землі в її сучасному вигляді неможливе. Таким чином, стрімка і значуща перебудова магнітного поля Землі не може проходити для нас безслідно.

Космічні фактори. Останніми десятиліттями важливе значення приділяється впливу космічних факторів на організми, популяції та екосистеми. Безумовно, одним із найважливіших космічних факторів є електромагнітне та корпускулярне випромінювання Сонця. Ще у 1915 році визначний вітчизняний учений XX століття А. Л. Чижевський сформулював положення про періодичний вплив Сонця на біосферу Землі, яке знаходить і надалі своє підтвердження. Учені відкрили цикли періодичної сонячної активності (корпускулярна радіація) у дуже широких інтервалах: від декількох хвилин і менше до десятків і сотень років. Із кількістю активних плям на Сонці пов’язані такі біологічні процеси, як врожайність сільськогосподарських культур, захворюваність населення, кількість спалахів масового розмноження різних організмів тощо.

У 1960-ті роки, коли штучний супутник облетів навколо Сонця, зареєстровано секторну природу міжпланетного магнітного поля (рис. 3.17). Послідовна зміна чотирьох секторів ММП, викликана сонячним вітром і обертанням Сонця навколо своєї осі, відбувається протягом 27 діб. Таким чином, приблизно через кожен тиждень відбувається зміна знаків ММП з «+» на «—» або навпаки. Добре відомо, що магнітне поле міжпланетного простору впливає на виникнення та протікання магнітних бур на Землі та на формування погоди.

Дослідження впливу змін міжпланетного секторного магнітного поля на стан біологічних і фізико-хімічних систем проводяться в Україні ученими Таврійського національного університету разом із працівниками Кримської астрофізичної обсерваторії. Встановлено, що разом зі зміною сектора МПП в організмах різних видів тварин, рослин, мікробів відбуваються істотні зміни: прискорюються або уповільнюються зростання та розвиток, змінюється активність багатьох ферментів тощо. Вивчення дії космічних чинників на організми, популяції, угруповання та біогеоценози — один із напрямів сучасної космічної екології, який успішно розвивається за кордоном і в Україні.

Рис. .17. Секторна структура міжпланетного магнітного поля в площині сонячного екватора; стрілками показано напрям силових ліній:можна бачити чотири сектори з постійним напрямом магнітного поля; межі між секторами проведені у вигляді спіралей Архімеда; надані дати та час переходу Землі у черговий сектор

(Мизун, Мизун, 1984)

ВИКОРИСТАНА І РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Білявський Г. О., Бутченко Л. І. Основи екології. — К.: Лібра, 2004. — 367 с.

Вальтер Г. Общая геоботаника. — М.: Мир, 1979.

Гиляров А. М. Популяционная экология. — М.: Изд-во МГУ, 1990. — 192 с.

Голубець М. А. Екосистемологія. — Львів: Поллі, 2000. — 316 с.

Голубець М. А. Середовищезнавство (інвайронментологія). — Львів: Манускрипт, 2010. — 176 с.

Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. — К.: Знання, 2002. — 203 с.

Дідух Я. П., Ромащенко К. Ю. Теорія еконіші: вимір широти та перекриття // Укр. ботан. журн. — 2001. — Т. 58, № 5. — С. 529— 542.

Дідух Я. П. Етюди фітоекології. — К.: Арістей, 2008. — 264 с.

Космическая экология / В. Г. Сидякин, Н. А. Темурьянц, В. Б. Макеев, Б. М. Владимирский. — К.: Наукова думка, 1985. — 176 с.

Кучерявий В. П. Урбоекологія. — Львів: Світоч, 1999. — 359 с. Кучерявий В. П. Загальна екологія. — Львів: Світ, 2010. — 520 с.

Словник найуживаніших термінів з екології, біотехнології і біоенергетики / М. Д. Мельничук, В. А. Гайченко, І. П. Григорюк та ін. — К.: Вид. НУБіП України, 2009. — 293 с.

Мизун Ю. Г., Мизун П. Г. Космос и здоровье. — М.: Знание, 1984. — 144 с.

Мусієнко М. М., Серебряков В. В., Брайон О. В. Екологія. Охорона природи: словник-довідник. — К.: Знання, 2002. — 551 с.

Пианка Э. Эволюционная экология. — М.: Мир, 1981. —

399 с.

Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. — М.: Прогресс, 1980. — 327 с.

Христофорова Н. К. Основы экологии. — Владивосток: Дальнаука, 1999. — 347 с.

Чернова Н. М., Былова А. М. Общая экология. — М.: Изд-во МГПУ, 1999. — 494 с.

Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. — М.: Мысль, 1976. — 367 с.

Шилов И. А. Экология. —М.: Высшая школа, 2001. — 512 с.

Elton C. S. Animal Ecology. — London: Sidgwick and Jackson, 1927. — 209 p.

Grinnell J. The Niche Relationships of the California Transher. — Auk, 1917. — 21. — P. 364—382.

Dice L. R. Natural Communities. — Univ. Michigan Press, Ann Arbor., 1952. — 547 p.

Clarke G. L. Elements of Ecology. — New York: Hafner, 1954. — 560 p.

Hutchinson G. E. A Treatise on Limnology. Geography, Physics and Chemistry. — New York: Wiley, 1957. — Vol. 1. — 1015 p.

Hutchinson G. E. The Ecological Theater and the Evolutionary Play. — Yale Univ. Press, New Haven, Conn., 1965. — 139 p.

MaCarthur R. H. On the Relative Abundance of Bird Species. — Proc. Nat. Acad. Sci. 1957. — 43. — P. 293—295.

Odum E. P. Fundamentals of Ecology / 2nd ed. — Philadelphia: Saunders, 1959. — 564 p.

Pianka E. R. The Structure of Lizard Communities // Ann. Rev. Ecol., Syst. — 1973. — № 4. — P. 53—74.

ПИТАННЯ

ДЛЯ САМОСТІЙНОГО КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ

1. Як зрозуміти поняття «оселище»?

2. Яка кількість екологічних чинників вам відома?

3. Чим відрізняються ресурси і умови?

4. Що таке адаптація?

5. Які екологічні чинники називають подразниками, обмежувачами, модифікаторами та сигналами?

6. Що таке «оптимум екологічного чинника»?

7. Які основні закономірності впливу екологічних чинників вам відомі?

8. Яку назву має явище порушення оптимуму відносно будьякого чинника?

9. Як зрозуміти неспівпадання екологічних спектрів окремих видів?

10. Сформулюйте правило обмежуючих чинників.

11. Хто вперше запропонував термін «екологічна ніша»?

12. Чи можуть співіснувати види з однаковою екологічною нішею?

13. Дайте інтегральну характеристику екологічної ніші за Хатчинсоном.

14. Які відмінності існують між поняттями «фундаментальна ніша» та «реалізована ніша»?

15. Яким чином визначаються параметри екологічної ніші?

16. Який тип конкуренції розширює екологічну нішу, а який — звужує?

17. Сформулюйте закон максимуму щільності упаковки видів біоценозу при даних умовах середовища.

18. Чи залежить поведінка видів від характеру їх реалізованої екологічної ніші?

19. Які типи пристосування живих організмів до зовнішніх чинників існують?

20. Які закономірності описує правило оптимуму?

21. Що таке «екологічна валентність»?

22. Що таке екологічний оптимум і екологічний песимум?

23. Що означає термін «контамінація»?

24. Який вплив здійснюють модифікуючі чинники?

25. Що таке «лімітуючі чинники»?

26. У чому полягає принцип гомеостазу на рівні організму?

27. На які групи за принциповим екологічним значенням можна поділити адаптивні механізми?

28. Що відображають екологічні класифікації?

29. Хто вперше описав явище удаваної смерті й у чому воно полягає?

30. Яких властивостей набувають організми у стані анабіозу?

31. Чи є відмінності між гіпобіозом і криптобіозом?

32. Що визначає коефіцієнт Q10?

33. Чим відрізняються ендотермія та ектотермія?

34. Для яких організмів характерна гетеротермія?

35. Яке значення має сума ефективних температур?

36. Які механізми регуляції температури тіла притаманні пойкілотермним тваринам?

37. Дайте визначення поняття базального метаболізму.

38. Чим відрізняється хімічна терморегуляція від фізичної?

39. Сформулюйте правило Бергмана та наведіть приклади його дії.

40. У чому полягає правило Аллена?

41. Які існують принципи екологічного поділу тварин за відношенням до світла?

42. Що таке «фотоперіодична регуляція»?

43. Які механізми лежать в основі циркадіанних (циркадних) ритмів?

44. Сформулюйте правило Ашоффа.

45. Які цикли називають циркануальними (цирканними)?

46. У чому полягає відмінність між циркануальними та сезонними ритмами?

47. На які екологічні зони поділяють Світовий океан?

48. Розшифруйте поняття «пойкілоосмотичні» та «гомойосмотичні» види тварин.

49. Які існують способи орієнтації тварин у водному середовищі?

50. Що таке анемохорія?

51. Які ґрунтові горизонти вам відомі? Надайте їх характеристику.52. На які основні групи поділяють тварин — мешканців ґрунту?

53. Чим відрізняються «погода» і «клімат місцевості»?

54. У чому полягає важливість магнітного поля Землі для живих організмів?

55. Що таке хвилі Шумана і що відбувається з ними останнім часом?

56. Чому міській людині потрібно більше бувати на природі?

57. Що таке міжпланетне магнітне поле?

58. Як впливає міжпланетне магнітне поле на живі організми?

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ

ДЛЯ САМОСТІЙНОГО КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ

1. Основними механізмами адаптації на рівні організму є: a) онтогенетичні; b) популяційні; с) ценотичні.

2. Максимальні та мінімальні значення чинника, що може витримати організм — це: а) оптимальні точки; b) песимальні точки; с) критичні точки.

3. Нездатність переносити значні коливання тиску має назву:

а) стенотермність; b) стеногалінність; с) стенобатність; d) стенотопність.

4. Можливості існування організмів у середовищі обмежують ті чинники, які: а) найбільше віддалені від оптимуму; b) оптимальні; с) найбільше наближені до оптимуму.

5. Термін «екологічна ніша» запропонував: а) Г. Гаузе; b) Ч. Елтон; c) Ж. Гріннел; d) Т. Шенер.

6. Фундаментальна ніша — той потенційно можливий гіперпростір, який може зайняти вид за: а) відсутності конкуренції; b) наявності конкуренції; c) зниженої конкуренції; d) підвищеної конкуренції.

7. За висловом Ю. Одума екологічна ніша — це: а) «адреса» виду; b) «професія» виду; c) «свідоцтво» виду.

8. Параметри еконіші визначають через показники: а) споживання ресурсів; b) наявності ресурсів; c) відсутності ресурсів; d) конкуренції за ресурси.

9. За певними вимірами (факторами) еконіш високоспеціалізовані організми характеризуються межами толерантності, які є: а) вузькими; b) широкими; c) середніми; d) оптимальними.

10. У більшості випадків, чим більше видів у складі біоценозу, тим чисельність кожного із них: а) вища; b) нижча; c) не змінюється. 11. Адаптація за принципом толерантності — це шлях адаптації:

а) пасивний; b) активний; c) кумулятивний; d) вибуховий.

12. Адаптація за принципом резистентності — це шлях адаптації:

а) пасивний; b) активний; c) кумулятивний; d) вибуховий.

12. У зоні оптимуму адаптивні механізми: а) посилені; b) послаблені; c) відключені; d) без змін.

13. Формулювання «Можливість існування даного виду в певному районі та ступінь його «процвітання» залежать від чинників, представлених у найменшій кількості» належить: а) Ю. Лібіху; b) А. Тінеманну; c) Л. Раменському; d) В. Мізінгу.

14. Повна тимчасова зупинка життя отримала назву: а) гіпобіоз;

b) криптобіоз; c) анабіоз; d) гетеробіоз.

16. З ускладненням організації живих істот їх здатність бути активними за високих температур: а) знижується; b) підвищується; c) не змінюється.

17. Терморегуляція внаслідок рефлекторного збільшення теплопродукції у відповідь на зниження температури середовища є: а) фізичною; b) біологічною; c) хімічною.

18. Тварини, для яких є характерними поведінкові способи регуляції теплообміну: а) пойкілотермні; b) гомойотермні; c) гетеротермні; d) пойкілотермні і гомойотермні.

19. Частина світла, промені якої проникають у Світовий океан найглибше: а) довгохвильова; b) середньохвильова; c) короткохвильова; d) довгохвильова та середньохвильова.

20. Біологічні ритми з періодом близько 24 годин називаються:

а) цирканними; b) циркадними; c) циркануальними.

16. Значна кількість мешканців морів і океанів відносно тиску є:

а) еврибатними; b) полібатними; c) гетеробатними; d) стенобатними.

16. Багато видів водних тварин здатні за нестачі кисню впадати в неактивний стан, який називається: а) аноксибіозом; b) ангідробіозом; c) ангалінобіозом.

1

16. У гомойосмотичних тварин осмотичний тиск рідин тіла порівняно з навколишньою водою: а) вищий; b) нижчий; c) однаковий; d) не залежить від солоності води.

17. Середній розмір тварин, яких об’єднують під назвою мезофауна, складає: а) 0,1—3,0 мм; b) 2—20 мм; c) понад 20 мм.

18. Верхній, перегнійно-акумулятивний горизонт ґрунту, у якому накопичується і перетворюється органічна речовина, позначається літерою: а) А; b) В; c) С.

19. Положення про періодичний вплив Сонця на біосферу Землі сформулював: а) М. А. Голубець; b) В. І. Вернадський; c) А. Л. Чижевський.

20. Частота коливання магнітного поля Землі становить: а) 7 Гц;

b) 7,8 Гц; c) наближається до 14 Гц.

ВІДПОВІДІ НА ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ

№ питання	Відповідь	№ питання	Відповідь	№ питання	Відповідь	№ питання	Відповідь
1	a	8	a	15	c	22	a
2	c	9	a	16	a	23	d
3	c	10	b	17	c	24	a
4	a	11	a	18	d	25	a
5	c	12	b	19	c	26	c
6	a	13	c	20	b	27	c
7	b	14	a	21	d