9

Экологические факторы, жизненные формы, ресурсы.

В природных условиях организмы зависят от со­стояния критических физических факторов, от содержания необходимых веществ и от диапазона толерантности са­мих организмов к этим и другим компонентам среды.

Как влияет на организм температура и в чем суть закона М. Ламотта?

Температура – важнейший из ограничивающих (лимитирующих) факторов. Пределами

толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которых вид смертельно поражают жара или холод. Все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.

В «оптимальном интервале» организмы чувствуют себя комфортно, и численность популяции растет. В крайних участках этого интервала — «пониженной жизнедеятельности» — организмы чувствуют себя угнетенно. При дальнейшем похолодании в пределах «нижней границы стойкости» или увеличении жары в пределах «верхней гра­ницы стойкости» организмы попадают в «зону смерти» и погибают.

Этим примером иллюстрируется общий закон биологи­ческой стойкости (по М. Ламотту), применимый к любому из важных лимитирующих факторов: величина «оптималь­ного интервала» характеризует величину «стойкости» орга­низма, т.е. величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую валентность».

Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными, т.е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Значительно меньшая часть животных — гомойотермные, т.е. имеют постоянную темпе­ратуру тела, не зависящую от температуры внешней среды: млекопитающие (в том числе и человек), имеющие температу­ру тела 36—37°С, и птицы с температурой тела 40°С.

Не меньшее значение температура играет в жизни расте­ний. При повышении температуры на 10°С интенсивность фотосинтеза увеличивается в два раза, но лишь до плюс 30—35°С, затем его интенсивность падает и при плюс 40— 45°С фотосинтез прекращается. При 50°С большинство на­земных растений погибают.

Известны морфологические приспособления растений и животных к низким температурам, так называемые жиз­ненные формы растений (по Раункеру) и жизненные фор­мы животных (правило Бергмана). Растения приспосаб­ливаются таким образом, чтобы уберечь от низкой темпе­ратуры свои почки (под снегом, в почве и т.п.), а живот­ные, даже одного вида, живущие в северных широтах, уве­личивают массу своего тела, запасая на зиму питательные вещества.

Но в жизни животных большее значение имеют физио­логические адаптации, простейшая из которых — акклиматизация — физиологическое приспособление к перенесению жары или холода. Существуют более радикальные формы защиты от холода — миграция в теплые края (перелеты птиц); зимовка — впадение в спячку на зимний период (су­рок, белка, бурый медведь и др.). Большинство же живот­ных зимой находятся в неактивном состоянии, а насекомые — вообще в неподвижном, остановившись в своем развитии. Это явление называют диапаузой.

Каково значение света в жизни организма и в чем суть закона Хопкинса?

Свет - первичный источник энергии^, без которого невозможна жизнь на Земле.0н участвует в фотосинтезе, обес­печивая создание растительностью Земли органических со­единений из неорганических, и в этом его важнейшая энер­гетическая функция. Но в фотосинтезе участвует лишь часть спектра — от 380 до 760 нм, которую называют областью физиологически активной радиации (ФАР); на эту область приходится около 44% всей падающей на земную поверхность (на уровне моря) лучистой энергии Солнца – остальная часть солнечного спектра не может служить источником энергии для зеленого растения.

Около 1/3 общего количества солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу атмосферы, отражается обратно в мировое пространство, 13 % поглощается озонным слоем стратосферы, 7 % поглощается остальной атмосферой, и лишь половина достигает земной поверхности. Но из этой половины 7 % отражается обратно в мировое пространство. Еще 15 %, поглощаясь земной поверхностью, трансформируется в тепло, которое излучается в тропосферу, что в значительной мере и определяет температуру воздуха. В среднем для всей Земли этот приток солнечного тепла составляет 72 ккал/кв. см в год (или до 5 дж/мин). Он расходуется на таяние льдов и испарение воды, на фотосинтез - основу всей органической жизни, а также на теплообмен между земной поверхностью, атмосферой и водами и между поверхностью и лежащими под ней слоями почвогрунтов.

Однако свет не только энергетический ресурс, но это и важнейший экологический фактор. За пределами видимого спектра и ФАР остаются инфракрасная (ИК) и ультрафиоле­товая (УФ) области. УФ-излучение обладает фотохимическим воздействием, организмы к нему очень чувствительны. ИК-излучение некоторые сухопутные организмы использу­ют для поднятия температуры тела.

Важное значение для растений имеет интенсивность ос­вещения. По отношению к освещенности они подразделя­ются на светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые. Первые не выносят тени, вторые — яркого солнечного све­та, теневыносливые имеют широкий диапазон толерантно­сти к свету.

Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает, регуляторные адаптации организмов. Самым надежным сигналом является длина дня — фотопериод. Фотоперио­дизм — это реакция организма на сезонные изменения дли­ны дня, всегда одинаковую в данном месте, в данное время года, что позволяет всем организмам определиться на данной широте со временем года, т.е. временем начала цвете­ния, созревания и т.п. Иными словами, фотопериод — это некое «реле времени», включающее последовательность фи­зиологических процессов в организме.

Развитие живой природы по сезонам года происходит в соответствии с биоклиматическим законом, который носит имя Хопкинса: сроки наступления различных сезонных яв­лений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря. Значит, чем севернее, вос­точнее и выше местность, тем позже наступает весна и рань­ше осень. Для Европы на каждом градусе широты сроки се­зонных событий наступают через три дня.

Фотопериодизм нельзя отождествлять с обычными внешними суточными ритмами, которые у животных и человека переходят во врожденные свойства вида и стано­вятся внутренними (эндогенными) ритмами. Но в отли­чие от изначально внутренних ритмов они могут отличать­ся от точной цифры — 24 часа — на 15—20 минут, и по­этому их называют циркадными (в переводе — близкие к суткам).

Эти ритмы помогают организму чувствовать время, та­кую способность называют «биологическими часами». Они помогают птицам при перелетах ориентироваться по солн­цу, вообще ориентируют организмы в сложных ритмах при­роды.