Абіотичні фактори в екології

Численні фактори неживої природи називаються абіотичними. Залежно від природи вони поділяються на кліматичні, едафічні (грунтові), топографічні та інші фактори фізичної природи (хвилі, морські течії, вогонь та ін.).

Кліматичні чинники включають в себе світло, температуру, вологість, вітер, тиск повітря і його склад. Світло є джерелом енергії для фотосинтезу, який лежить в основі всіх енергетичних процесів переважної більшості співтовариств (за винятком тих, де продуцентами є хемотрофи). Головним джерелом світла є Сонце. Вступники світлові хвилі мають різну довжину і неоднакові властивості. Найбільш короткі (менше 400 нм) хвилі – ультрафіолетові, невидимі людським оком, але помітні багатьма тваринами (наприклад, комахами). Вони багаті енергією і володіють мутагенною активністю. Більшість коротких хвиль відбивається озоновим шаром атмосфери, тому до поверхні Землі доходить лише їх незначна частина. Хвилі видимої людиною частини світлового спектру мають довжину 400 – 750 нм. Вони становлять більшу частину сонячного світла і створюють можливість орієнтації в просторі за допомогою зорового аналізатора. Найбільш довгі (понад 750 нм) хвилі називаються інфрачервоними, або тепловими. Більшість організмів їх не розрізняють, але багато фотосинтезирующие бактерії здатні використовувати такі промені для фотосинтезу.

Постійний рух Землі навколо своєї осі забезпечує періодичну зміну світлого і темного часу доби, що лежить в основі утворення добових ритмів. Лише на екваторі довжина дня і ночі постійна (близько 12 годин), тоді як в більш низьких або високих широтах існують сезонні зміни тривалості дня. Цей фактор надзвичайно важливий для організмів, зазвичай вони синхронізують свою активність з поточним часом року. Весняне збільшення світлого часу доби стимулює діяльність статевих залоз (наприклад, у багатьох птахів в цей час значно збільшується маса сім’яників). Цвітіння рослин настає лише при певній тривалості дня, у зв’язку з чим вони діляться на короткодневние (цвітуть при короткому дні) і довгоденні (цвітуть при світловому дні, що перевищує 14 год). Реакція організмів на тривалість світлового дня (фотоперіод) називається фотоперіодизмом. Всі рослини можуть існувати лише за наявності освітлення (вони можуть бути світлолюбними і тіньовитривалими), тому більша частина дна Світового океану незаселена рослинами (на глибину понад 200 метрів достатню для фотосинтезу кількість світла не проникає). Однак тварини, будучи гетеротрофами, менш залежні від світла, тому серед них зустрічаються як денні, так і нічні тварини. Деякі види навіть живуть при повній відсутності світла, наприклад, печерні, що риє і глибоководні форми.

Температура дає можливість здійснюватися біохімічних реакцій в клітині, тому вона впливає на всі життєві процеси. Температура організму не може впасти нижче нуля, оскільки тоді вода перетворюється на кристалики льоду, які ушкоджують клітини. Також згубна і надмірно висока температура, яка викликає денатурацію структури білка. Головним джерелом тепла є сонячна радіація, але його можна також отримати з геотермальних джерел, крім того, теплокровні організми (птахи та ссавці) використовують теплову енергію біохімічних реакцій. Залежно від здатності підтримувати температуру тіла розрізняють пойкілотермних і гомойотермних / г тварин. Життєдіяльність перших (всі безхребетні, круглороті, риби, амфібії, рептилії) цілком залежить від зовнішнього тепла, при зниженні температури зовнішнього середовища у них пропорційно знижується активність. У гомойо-термних (теплокровних) тварин температура тіла постійна за рахунок тепла, що виділяється при метаболізмі, який у них дуже високий і відносно постійний. Здатність витримувати крайні значення температурного чинника у різних організмів неоднакова. Багато організмів витримують заморожування, наприклад, деякі земноводні взимку промерзають, а для інших (наприклад, кишкова паличка, тихоходки та ін.) Навіть температура абсолютного нуля (- 273С) не призводить до загибелі. При значному зниженні температури тіла основні процеси в організмі знижуються до такої міри, що видимі прояви життя зникають. Таке тимчасове стан називається анабіозом.

Вологість повітря забезпечується насиченням його водяною парою. Найбільша вологість мається поблизу водних джерел, а також у вологих тропічних лісах, де рослини виділяють величезну кількість водяної пари в процесі трансп-рації. Ступінь насиченості визначає кількість опадів, що визначає характер фітоценозу. Якщо кількість опадів за рік не перевищує 250 мм, незалежно від інших факторів розвивається пустельний ландшафт, на якому можуть виростати небагато ксерофіти. Такі зони називаються аріднимі. Якщо опадів близько 2000 мм на рік, то це вологі / е, або гумідниье, зони. У помірні / г зонах річна кількість опадів становить 250 -750 мм на рік. Існують сезонні коливання вологості, причому взимку при сильних морозах кількість пари в повітрі знижується. Багато організмів виробили адаптації, що сприяють запасанию води або знижують її втрату. Серед них – запасання жиру (верблюд, пустельна пацюк), самої води (сукуленти -кактус, алое), зниження транспірації, скидання листя, сплячка і т. Д. При цьому багато пустельні тварини взагалі не п’ють, задовольняючись водою, яка надходить з їжею . Кругообіг води в процесі випадання опадів і подальшого випаровування називається гідрологічним циклом.

Вітер забезпечує циркуляцію повітряних мас, а разом з ними – перерозподіл водяної пари і опадів. Таким же чином транспортуються кисень, що виділяється рослинами, забруднюючі речовини та ін. Вітер відіграє значну роль у поширенні генеративного матеріалу (суперечка, насіння) і мікроорганізмів.

Тиск повітря і його склад чинить серйозний вплив на видовий склад співтовариства. Атмосферний тиск знижується в міру збільшення висоти над рівнем моря і вже на висоті 5450 м тиск дорівнює 0,5 бар (удвічі менше, ніж на рівні моря). Одночасно відбувається зниження кількості кисню (процентне його кількість залишається колишнім, просто повітря розріджується і концентрація складових його газів стає менше). В таких умовах організми відчувають гіпоксію, що призводить до посилення легеневої вентиляції, і виділяють через легені багато вуглекислого газу. Зниження вмісту СО2 призводить до алкалозу – підвищенню лужності крові і значенням рН. Через це подивляться активність хеморецепторів, які стимулюють дихальні акти. При цьому частота дихання знижується і зменшується вентиляція легень. Все це веде до недостатнього постачання тканин киснем, швидкого стомлення і нездужання. У рослин в таких умовах збільшується транспирация і вони втрачають багато води. При тривалому впливі гіпоксії організм адаптується і нормальні функції відновлюються.

Газовий склад повітря досить постійний (N2 – 78,09%, О2 – 20,95%, СО2 – 0,03 – 0,04%), деяке зниження відносного вмісту кисню відбувається в полярних районах. Крім того, повітря містить домішки. Природне походження мають гази, що виділяються при вулканічній діяльності, гейзерами, а також зважені частинки пилу. Технічна революція поряд з безсумнівною користю для людини часто призводить до збільшення вмісту шкідливих домішок за рахунок викидів підприємств. Поряд з вихлопними газами автомобілів це створює щільний туман, змішаний з димом, – смог, що знижує видимість в заводських районах до 4 – 5 м.

В окремих зонах проживання клімат може мати свої особливості. Це називають мікрокліматом.

Едафіческіе (грунтові) чинники – це значення грунту (шар речовини, розташований над гірськими породами земної кори) на організми. Вперше грунт став розглядати як змінну середу В.В. Докучаєв. Він показав, що в активній зоні ґрунту постійно йдуть різноманітні фізичні, хімічні та біологічні процеси. Вчений виділив п’ять основних почвообразующих факторів: клімат; геологічна основа, утворена материнською породою; рельєф місцевості; живі організми; час. До складу грунту входять чотири головні компоненти: мінеральна основа – 50 – 60%; органічні речовини (гумус) – до 10%; вода – 25 – 35%; повітря – 15 – 25%.

Топографічні фактори визначаються рельєфом місцевості. Основним фактором при цьому є висота над рівнем моря, із збільшенням якої знижується середня температура (а також збільшується її добовий перепад), атмосферний тиск і концентрації газів, але збільшується швидкість вітру, кількість опадів і сонячна радіація. Це призводить до появи вертикальної зональності. При цьому в характеристику схилу входить його крутизна (ухил більше 35 ° унеможливлює утворення грунту – вона змивається – і життя рослин), експозиція (зверненість на ту чи іншу сторону світла).

На організми впливають безліч факторів, але лише деякі з них виявляються життєво важливими, це лімітуючі фактори. У кожного організму є крайні кордону реакції на дію цих факторів, які визначаються нормою реакції генотипу. Найбільш комфортні умови дії фактора називаються оптимумом. Зони вираження фактора, що відхиляються від оптимуму, але не порушують життєдіяльності організму, називаються зонами норми. Подальший зсув у бік недостатнього або надлишкового дії фактора призводить до зниження адаптивних можливостей організму і порушує його життєдіяльність (наприклад, порушення розмноження, уповільнення зростання, фізіологічну активність та ін.). Такі зони називаються зонами пессімума. Наприклад, для розвитку яйця аскариди оптимум є t + 25 ° С, крайніми значеннями + 12 ° і + 40 °.

Величини крайніх значень дії фактора у різних організмів неоднакові. Ті з них, хто здатний без відчутної шкоди переносити значні коливання дії фактора, мають приставку еврі- і називаються евритопних. Організми, що існують у вузьких межах коливання інтенсивності фактора, мають приставку стено- і називаються стенотопних. Це добре ілюструє дію температурного чинника. Для більшості організмів оптимальною є температура +15 … + 30С, але у деяких тварин заціпеніння настає вже при + 15 ° С. Є мікроорганізми, здатні жити в термальних джерелах, температура води в яких близька до + 100С, при цьому похолодання для них згубно. Добре витримують низьку температуру полярні тварини, наприклад, для антарктичних пінгвінів найбільш комфортні -20 ° С, а при 0 ° вони страждають від спеки. Відповідно еврі-термних є ті організми, які стійкі до коливань температури (наприклад, багато комахи, сезонно переживають значні перепади температури). Ксенобіонтние організми, навпаки, не можуть переносити такі перепади, наприклад, веслоногий рачок Копил дивовижна не витримує зміни температури за межами +23 … + 29С. Евріоксібіонтние і сте-ноксібіонтние організми аналогічно реагують на вміст кисню, евригалінні (рачки хідорус, ресничний черв’як макросто-ма та інші, що живуть у прісних, солонуватих і морських водах) і стеногалінние (земноводні та багато прісноводних безхребетні) – на коливання солоності води. Якщо організм стійкий до змін цілого комплексу чинників зовнішнього середовища, його називають Еврібіонтность, а якщо нестійкий – стенобіонтних.

Author: Олександр
Фанат своєї справи і просто крутий чувак.