Температура

Свет

Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов

Важнейшими группами абиотических факторов являются: климатические, эдафические (почвенные), орографические (геоморфологические).

Климатические факторы определяются светом, температурой, осадками (влажностью) и ветром (циркуляция воздуха).

Свет – это первичный источник энергии для создания и превращения органического вещества. В фотосинтезе участвует лишь часть спектра, которую называют областью фотосинтетически активной радиации (ФАР). Инфракрасные лучи принимают участие в тепловом обмене растений, синие и фиолетовые лучи изменяют скорость и направление биохимических процессов. В целом, видимый свет влияет на скорость роста и развитие растений, интенсивность фотосинтеза, на активность животных, вызывает изменение температуры и влажности среды. Свет позволяет ориентироваться в окружающей среде, эволюционно способствовал развитию органов зрения.

Для организмов важна интенсивность освещения. Растения по отношению к освещенности подразделяются на светолюбивые (гелиофиты) (луговые травы, хлебные злаки, сорняки и др.), тенелюбивые (сциофиты) (растения таежных ельников, лесостепных дубрав, тропических лесов) и теневыносливые. Теневыносливые растения имеют широкий диапазон толерантности к свету и могут развиваться как при яркой освещенности, так и в тени.

Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные адаптации организмов. Одним из самых надежных сигналов, регулирующих активность организмов во времени, является длина дня. Способность растений и животных реагировать на длину дня называется фотопериодической реакцией (ФПР), а круг явлений, регулируемых длиной дня, называется фотопериодизмом. Фотопериодизм свойственен растениям и животным и является общебиологическим законом. Различают суточный и сезонный фотопериодизм.

Суточный фотопериодизм связан со сменой дня и ночи. Например, у животных различают виды ведущих дневной, ночной и сумеречный образ жизни. Так же у людей – у некоторых наблюдается повышенная работоспособность в утренние часы – «жаворонки», в ночные часы – «совы».

Сезонный фотопериодизм связан со сменой времени года. Например, с наступлением осени: листопад, закладка почек, формирование прочного древесного покрова и т.п. Животные накапливают интенсивно питательные вещества, меняется характер покрова, миграции и т.п. Увеличение длины светового дня весной стимулирует половую функцию у птиц, млекопитающих, определяет сроки цветения растений (ольха, мать-и-мачеха и др.)

По типу ФПР (фотопериодической реакции) различают следующие группы растений: короткого дня (выходцы из южных районов – просо, гречиха, подсолнечник, астра и др.); длинного дня (растения северных широт и средней полосы – рожь, пшеница, клевер, фиалка и др.); промежуточного и фотопериодически нейтральные – для них длина дня безразлична, у растений цветение наступает при любой длине дня (одуванчик). Каждому виду растений свойственен свой критический фотопериод. Так, для хризантемы критическая длина дня, обеспечивающая цветение, составляет 14 ч. 40 мин., но уже при 13 ч. 50 мин. бутоны не образуются. Фотопериодизм, хотя и наследственно закреплен, проявляются лишь в сочетании с другими факторами. Например, температурой. Если в день «Х» холодно, то растение расцветает позже, или в случае с вызреванием – если холод наступает раньше дня «Х», то, скажем, картофель дает низкий урожай, и т.п.

Человек научился использовать описанные выше явления. Например, искусственно изменяя длину светового дня можно изменить сроки цветения и плодоношения растений (тепличные культуры), увеличивать яйценоскость кур и др.

Развитие живой природы по сезонам года происходит в соответствии с биоклиматическим законом Хопкинса: сроки наступления различных сезонных явлений (фенодат) зависит от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря. Виды, сорта и формы, распространенные в высоких широтах, в большинстве длиннодневные, виды тропиков в основном короткодневные или нейтральные. Такая же закономерность наблюдается у насекомых. Значение фенодат имеет большое значение для планирования различных сельскохозяйственных работ и других хозяйственных мероприятий.

Температура – важнейший из ограничивающих факторов, так как тепловой режим определяет все физиологические процессы живых организмов. Пределы, в которых можно существовать жизнь очень узки – около 300°С, от –200 до +400°С. Большинство видов и большая часть физиологических процессов приурочены к диапазону температур между 0 и 40-45°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.

Температура влияет на анатомо-морфологические особенности, ход физиологических процессов, их рост, развитие, поведение, во многих случаях – географическое распространение растений и животных.

По отношению к температуре как экологическому фактору все организмы подразделяют на 2 группы:

- холодолюбивые или криофилы – могут сохранять активность при температуре клеток 80 - 10°С. Криофилы населяют холодные и умеренные зоны.

Холодостойкость растений и животных зависит от условий обитания. Так в Якутии древесные и кустарниковые не вымерзают при -70°С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники водоросли, ногохвостки, пингвины.

- теплолюбивые или термофилы – жизнедеятельность приурочена к условиям довольно высоких температур. Это обитатели жарких тропических районов Земли. Многие организмы обладают способностью переносить очень высокие температуры. Например, в горячих источниках обитает рыбка при температуре 52°С, верблюжья колючка переносит нагревание воздуха до 70°С.

Общие же закономерности воздействия температуры на живые организмы проявляются в их способности существовать в определенном диапазоне температур. Температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста называется оптимальной.

По способности поддерживать температуру тела животные подразделяются на:

- пойкилотермых (холоднокровных) – их температура тела зависит от температуры окружающей среды (растения, вирусы, грибы, членистоногие и др.);

- гомойотерных (теплокровных) – способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры (птицы, млекопитающие, включая человека).

Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к температуре.