2.4. Краткая характеристика некоторых экологических факторов

Температура

Температура – один из важнейших абиотических факторов. Экосистемы планеты могут существенно различаться по температурным условиям.

Экстремальная температуры воздуха на Земле колеблется в диапазоне от –88,3 °C (станция «Восток», Антарктида) до +58,7 °C (Гарьян, Ливия).

Для многих видов оптимальной является температура 20-300С, однако существуют экологические группы организмов, для которых оптимальные условия сдвинуты в сторону низких или высоких температур.

Криофилы – это экологическая группа видов, оптимальные условия жизнедеятельности для которых холодные климатические условия, они специализированны к жизни в таких экосистемах. Значительная часть земной биосферы относится к постоянно холодным областям с температурой ниже +5 °C. Среди криофилов виды, которые обитают в глубинах Мирового океана, живут в арктических и антарктических пустынях, тундре, высокогорье.

Термофилы – это экологическая группа видов, оптимальные условия жизнедеятельности для которых высокие температуры. Среди таких организмов – представители микроорганизмов, растений и животных, встречающихся в горячих источниках, на поверхности прогреваемых почв и др. В качестве примера, можно также привести термофильные бактерии, например которые участвуют в переработке твердых отходов, в процессе компостирования, в результате температура отходов резко возрастает, и если не управлять этим процессом, то может произойти самовозгорание.

По адаптации к температуре живые организмы можно разделить на две группы.

Холоднокровные (пойкилотермные (от греческого ''изменчивый, меняющийся'') это организмы для которых характерна неустойчивость температуры их тела (то есть их тепловой режим зависит от изменений температуры окружающей среды). Главный источник поступления тепловой энергии – внешнее тепло.

Теплокровные (гомойотермные (от греческого ομοιος – сходный, одинаковый) – это организмы, способные поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры окружающей среды. К гомойотермным организмам относят птиц и млекопитающих.

Птицы и млекопитающие менее зависимы от температуры окружающей среды. Для них характерна терморегуляция.

Терморегуляция – это способность в определенных пределах сохранять температуру тела. Можно выделить химическую и физическую терморегуляцию.

Химическая терморегуляция – это увеличение теплопродукции в организме в ответ на понижение температуры за счет окислительно-восстановительных реакций обмена веществ.

Физическая терморегуляция более экологически выгодна, так как адаптация к холоду осуществляется не за счет дополнительной выработки тепла, а за счет сохранения его в теле животного. Она связанна с морфофизиологическими приспособлениями (за счет перьев, волос, которые удерживают вокруг тела слой воздуха, выполняя роль теплоизолятора).

Важное значение имеет приспособительное поведение. В качестве примеров можно привести поиск укрытий, сооружения сложных нор, гнезд, миграции. Температурные условия более сглаженные, чем больше глубина норы. В искусно созданных норах глубине 150 -200 см перестают ощущаться даже сезонные колебания температуры!

Среди гомойотермных животных выделяют группу гетеротермных. Гетеротермностъ – адаптивная стратегия среди птиц и млекопитающих, при которой закономерно сочетается использование выгод, как постоянства, так и перемены температуры тела.

Основные формы проявления гетеротермности – способность впадать в спячку или оцепенение.

Влажность

Вода – необходимый компонент клетки, ее количество определяет флору и фауну местности. У растений пустынь вода составляет лишь 30-65% от общей массы, в дубравах 70‑85%, в ельниках достигает 90%.

Как Вы думаете, кому из наземных животных нужно больше всего воды?

Больше всего воды в течение суток из наземных животных нужно слону – около 90 л, причем для нормальной жизнедеятельности он должен пить ежедневно.

Чтобы удовлетворить жажду, гиены иногда едят дыни и арбузы, а горный кенгуру обдирает кору деревьев и слизывает проступающий сок.

Тела большинства животных содержат не менее 50% воды.

Сочные плоды растений содержат большое количество воды: в яблоке-86 %, груше – 84 %, грейпфруте – 88 %, мандарине –85 %, в малине – 86 %, в крыжовнике – 88 %, в землянике – 91 %, жимолости – 86 %.

Количество воды, которое может потерять живой организм без ущерба для себя, колеблется в широких пределах. Для млекопитающих эти величины составляют 10 – 15 % от их веса. При потере всего 5 % из положенного организму человека количества жидкости пульс тут же учащается, а температура повышается. Потеря 12–15 % воды приводит к нарушению обмена веществ, а потеря около 25 % воды – к гибели организма.

Большинство высших наземных растений используют корни, для поглощения воды (среди исключений мхи, которые поглощают воду из почвы ризоидами).

Если в близости от корней запасы воды в почве незначительны, корни растут в направлении большей влажности, находясь в постоянном движении.

Различают следующие корневые системы по типу ветвления:

1) экстенсивная – охватывает большой объем почвы, но относительно слабо ветвится с негустым пронизованием почвы (сосна обыкновенная, береза повислая, василек шероховатый, верблюжья колючка);

2) интенсивная – охватывает значительно меньший объем почвы, но густо пронизывает ее многочисленными сильно ветвящимися корнями (степные дерновинные злаки (например, ковыль), рожь, колокольчик широколистный, пион). Между этими типами корневых систем есть переходные.

При недостатке влаги корневая система может становится экстенсивнее.

2.5. Влияние абиотических факторов на растения

Экологические группы растений выделяют по отношению организмов к одному конкретному фактору окружающей среды (влажность, температура, свет, засоление и др.).

Влияние света на растения

Светолюбивые растения называют гелиофитами.

Гелиофиты произрастают в условиях солнечного освещения (сосна, роза, подсолнечник, кукуруза, флокс, и др.), в сухих местах обычно образуют разреженный и невысокий покров. Типичные светолюбивые растения – луговые, степные травы, многие культурные растения. У некоторых растений отношение к свету зависит от вида, сорта (очиток).

Тенелюбивые (сциофиты) – виды растущие под пологом леса при сильном затенении, не выносящие сильного освещения, экологическим оптимумом для таких растений является слабая освещенность.

К тенелюбивым растениям широколиственных и темнохвойных лесов, относятся виды, обитающие в нижних ярусах (например, виды нижнего яруса ельников). Среди таких видов зеленые мхи, медуница и др.

Факультативные гелиофиты (теневыносливые) занимают промежуточное положение между двумя группами. Эти растения переносят небольшое затенение. Это ряд лесных растений (ель, клен, липа, ирис, земляника лесная). На осветленных местах они разрастаются часто сильнее, однако оптимальное использование солнечной радиации у них происходит не при полном солнечном освещении.

В экспериментальной работе oценить влияние света на растения можно не только в условиях полевых экспериментов, но и в условиях жилых и производственных помещений.

Влияние температуры на растения

Вы никогда не задавались вопросом, почему одни растения, растущие в саду могу перенести зиму, а другие нет?

Можно привести и другие примеры, например даурская лиственница – северная древесная порода, способная переносить температуры до -60°C, а иногда и более, а некоторые комнатные растения могут погибнуть при 0° С.

Все дело в том, что существуют различные экологические группы, по отношению к низким температурам.

По степени адаптации можно выделить следующие группы:

нехолодостойкие растения – сильно повреждаются или гибнут при температурах, еще не достигающих точки замерзания воды. К таким растениям относятся растения тропических лесов, водоросли теплых морей;