- •Каково значение света в жизни организма и в чем суть закона Хопкинса?
- •Какова роль воды в жизни организмов?
- •Каковы характерные черты водной среды обитания?
- •Каковы характерные черты воздушной среды обитания?
- •Каково значение биогенных веществ как экологических факторов?
- •Каково значение геофизических полей как экологических факторов?
- •Каковы состав и строение почвы и что такое «эдафические факторы»?
- •Что понимается под экологическими факторами почв и экологическими индикаторами?
- •Что такое «ресурсы живых существ» и как они классифицируются?
- •Каково экологическое значение ресурсов живых существ?
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.