Довідник з біології

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

АБІОТИЧНІ ЧИННИКИ СЕРЕДОВИЩА

Світло. Випромінювання Сонця виконує по відношенню до живої природи двояку функцію. По-перше, це джерело тепла, від кількості якого залежить активність життя на даній території; по-друге, світло служить сигналом, який визначає активність процесів життєдіяльності, а також орієнтиром при пересуванні в просторі.

Для тваринних і рослинних організмів велике значення мають довжина хвилі сприйманого випромінювання, його інтенсивність і тривалість дії (довжина світлового періоду діб, або фотоперіод). Видиме, або біле світло, складає близько 45 % загальної кількості променистої енергії, падаючої на Землю. Ультрафіолетове проміння складає близько 10 % всієї променистої енергії. Невидимі для людини, вони сприймаються органами зору комах і служать їм для орієнтації на місцевості в похмуру погоду. Проміння ультрафіолетової частини спектра необхідне і для нормальної життєдіяльності людини. Під їх дією в організмі утворюється вітамін D.

Найбільше значення для організмів має видиме світло з довжиною хвилі від 0,4 до 0,75 мкм. Енергія видимого світла використовується для процесів фотосинтезу в клітинах рослин. При цьому листям особливо сильно поглинається оранжево-червоне (0,66-0,68 мкм) і синьо-фіолетове (0,4-0,5 мкм) проміння. На біосинтез витрачається від 0,1 до 1 % сонячної енергії, що приходить, іноді коефіцієнт корисної дії фотосинтезуючої рослинності досягає декількох відсотків.

Різноманітність світлових умов, за яких живуть рослини, дуже велика. В різних місцепроживаннях неоднакова інтенсивність сонячної радіації, її спектральний склад, тривалість освітлення і т.д. У рослин інтенсивність фотосинтезу зростає зі збільшенням освітленості до відомої межі, званої рівнем світлового насичення або екологічного оптимуму. Подальше посилення світлового потоку не супроводиться збільшенням фотосинтезу, а потім призводить до його пригноблення.

За вимогливістю до інтенсивності освітлення розрізняють три групи рослин: світлолюбні, тіньолюбні та тіньовитривалі.

Світлолюбні мешкають на відкритих місцях в умовах повного сонячного освітлення (степові та лугові трави, культурні рослини відкритого ґрунту та багато інших). Але й у світлолюбних рослин збільшення освітленості понад оптимальне пригнічує фотосинтез.

Тіньолюбні рослини мають екологічний оптимум в області слабкої освітленості й не виносять сильного світла. Це види, що мешкають у нижніх, затінених ярусах рослинних співтовариств — ялинників, дібров тощо.

Тіньовитривалі рослини добре ростуть при повній освітленості, але пристосовуються і до слабкого світла. До таких рослин відносять лісові трави — кислиця, мохи тощо.

У регуляції активності живих організмів і їх розвитку велике значення має тривалість освітлення (фотоперіод). Зміну дня та ночі, а також зміну тривалості світлового періоду діб організми використовують як сигнали для розподілу своїх функцій в часі й для програмування своїх життєвих циклів так, щоб використовувати найсприятливіші умови. Наприклад, настання активності в різний час діб у нічних і денних хижаків ослаблює конкуренцію за здобич. У помірних зонах вище і нижче екватора цикл розвитку тварин і рослин приурочений до певних сезонів року. Підготовка до зими здійснюється не на основі зміни температурних умов, які дуже мінливі, а унаслідок скорочення довжини дня, яка на відміну від інших сезонних характеристик завжди однакова в певну пору року в даному місці. Зміни фотоперіоду служать пусковим сигналом, який включає фізіологічні процеси. Весною, з подовженням світлового періоду, починається зростання та цвітіння у рослин, розмноження у птахів і ссавців. Укорочення світлового періоду восени слугує сигналом рослинам для скидання листя, тваринам — для накопичення жиру й міграції, підготовки до зимової сплячки. Зміни довжини дня сприймаються органами зору у тварин і спеціальними пігментами у рослин. Збудження рецепторів викликає низку послідовних біохімічних реакцій, активацію ферментів або виділення гормонів і, нарешті, фізіологічну або поведінкову реакцію. Реакція організмів на сезонні зміни довжини дня, що виражається в зміні процесів зростання і розвитку, носить назву фотоперіодизму (від фото, і грец. periodos — кругооберта, чергування).

Отже, на основі фотоперіодизму в рослин і тварин у процесі еволюції виробилися специфічні зміни інтенсивності фізіологічних процесів, які повторюються з річною періодичністю, звані сезонними ритмами. Вивчивши закономірності добових ритмів, пов'язаних зі зміною дня та ночі, і сезонних ритмів, людина використовує ці знання для цілорічного вирощування в штучних умовах овочів, квітів, птахів, підвищення яйценосності курей тощо.

У людини відзначено близько 100 фізіологічних функцій, які мають добові ритми. Так, температура тіла вище в денну годину, досягає максимального значення до 18 годин, а вночі знижується. Найнижчий рівень температури — між 1 годиною ночі та 5 годинами ранку. Артеріальний тиск вдень вище, а вночі нижче. У денний час вище зрілість крові, у периферичній крові збільшено вміст кров'яних пластинок, еритроцитів, лейкоцитів, адреналіну. У більшості людей щонайвища біоелектрична активність мозку спостерігається зранку (з 8 до 12 годин) і увечері (між 17 і 19 годинами). Люди, здібні до найактивнішої роботи вранці — «жайворонки», а у вечірні та нічні години — «сови».

Здатність організмів сприймати час, наявність у них «біологічного годинника» — важливе фізіологічне пристосування, котре підвищує шанси на виживання в даних умовах середовища. Там, де немає виражених сезонних змін клімату, більшість видів не володіє фотоперіодизмом. Наприклад, у багатьох тропічних дерев цвітіння та плодоношення розтягнуто в часі, й на дереві одночасно зустрічаються і квітки, і плоди. У помірному кліматі види, які встигають швидко завершити свій життєвий цикл і не зустрічаються в активному стані в несприятливі сезони року (ефемери), також не проявляють фотоперіодичних реакцій. Фотоперіодизм може бути не тільки прямим, але й опосередкованим. Так, у капустяної кореневої мухи зимова діапауза (стан спокою) розвивається внаслідок змін якості їжі, виникаючих у зв'язку з підготовкою рослини до холодів.

Інфрачервоне випромінювання складає приблизно 45 % від загальної кількості сонячної енергії, що притікає до Землі. Інфрачервоне проміння поглинається тканинами рослин і тварин, об'єктами неживої природи, у тому числі водою. Будь-яка поверхня, що має температуру вищу за нуль, випускає довгохвильове інфрачервоне (теплове) проміння. Тому рослини та тварини одержують теплову енергію не тільки від Сонця, але й від предметів навколишнього середовища.

Температура. Від температури навколишнього середовища залежить температура тіла більшості організмів і, отже, швидкість всіх хімічних реакцій, які становлять обмін речовин. Нормальна будова та функціонування білків, від яких залежить саме існування життя, можливі в межах від 0 до 50 °С. Між тим температурні межі, в границях яких виявляється життя, набагато ширші. У крижаних пустелях Антарктики температура може опускатися до — 88 °С, а в безводних пустелях досягати 58 С у тіні. Деякі види бактерій та водоростей мешкають у гарячих джерелах при температурах 80-88 °С. Таким чином, діапазон коливань температур на різних територіях Землі, де зустрічається життя, досягає 176 С. Навіть в одному місцепроживанні різниця між мінімальною температурою взимку й максимальною влітку може складати більше 80 °С. У деяких місцевостях великі й добові коливання температури: так, в пустелі Сахара протягом доби температура може змінюватися на 50 °С.

Але жодна жива істота в світі не здатна в активному стані переносити весь діапазон температур. Тому розповсюдження будь-якого виду тварин і рослин обмежене тим місцепроживанням, до температури якого він пристосований.

По відношенню до температури навколишнього середовища живі організми ділять на дві групи: холоднокровні (пойкілотермні), температура тіла яких залежить від навколишнього середовища та які одержують теплоту головним чином від зовнішніх джерел, і теплокровні (гомойотермні), які підтримують постійну температуру тіла незалежно від її коливань у зовнішньому середовищі.

Схематично зображені шляхи теплообміну між пойкілотермним організмом і оточуючими його фізичними тілами. З рисунка видно, що пойкілотермний організм не тільки одержує теплоту з середовища, але й віддає її у простір. За рахунок процесів обміну речовин тварини з непостійною температурою тіла можуть якийсь час регулювати температуру тіла (плазуни, бджоли тощо), але такі можливості вкрай обмежені. Крім того, у пойкілотермних організмів виробилися певні структурні, фізіологічні та поведінкові реакції, що дозволяють уникнути різких змін температури тіла.


Рис. 174. Схематичне зображення шляхів теплообміну між пойкілотермним організмом і навколишнім середовищем.


Пристосування до переохолодження. Холод несприятливо позначається на організмах, оскільки він гальмує основні фізіологічні процеси, знижує енергетичну ефективність дихання, уповільнює швидкість розвитку. При замерзанні води в міжклітинних просторах і всередині клітини кристали льоду, що утворюються, викликають механічне пошкодження клітин і їхню подальшу загибель. У рослин холодних місцеперебувань або тих, які переносять холодні зими розвиваються захисні зміни від комплексу несприятливих умов (сильні вітри, висушування тощо).

Серед морфологічних адоптацій у рослин відзначимо лише ті, що мають важливе значення: невеликі розміри (карликовість) і утворення сланких форм (слаників). Багаторічні трави, чагарники полярних і високогірних областей мають висоту декілька сантиметрів, дуже дрібне листя (карликова береза, карликові верби), їхня висота відповідає глибині снігового покриву, оскільки всі частини, які виступають над снігом, гинуть від замерзання та висихання.

Деякі чагарники та дерева переходять до горизонтального зростання. До них відноситься ялівець, кедровий сланик, горобина тощо. Їх гілки стеляться по землі й не підіймаються вище за звичайну глибину снігового покриву.

Ширше розповсюджені фізіологічні пристосування до низької температури. Вони направлені на зниження точки замерзання клітинного соку. Це досягається підвищенням концентрації розчинних вуглеводів та інших речовин. У відкрито зимуючих комах накопичення в тканинах гліцерину та деяких спиртів дозволяє їм виносити температури до -30-35 °С. Багато пойкілотермних тварин пристосовуються до життя в місцепроживаннях з постійно низькою температурою. Ногохвістка, що мешкає на поверхні льодовиків, ночами примерзає до льоду і лише вдень стає активною. Оптимальна температура для неї 5-6 °С, а температура -15 °С згубна. Відома високогірна комаха, для якої оптимальна температура 1 °С.

Поведінкові пристосовування пойкілотермних тварин пов'язані з пошуком укриттів, дозволяючих перечекати холодну пору року. Комахи та личинки комах проникають під кору дерев, круглі та кільчасті черв'яки, що мешкають у ґрунті, йдуть на велику глибину, змії утворюють великі скупчення в ямах і норах, під корчами, тритони забираються в дупла дерев тощо. Крайньою формою пристосування рослин і тварин до холоду є анабіоз (від грец. anabiosis — пожвавлення, повернення до життя) — такий стан організму, при якому процеси життєдіяльності (обмін речовин тощо) настільки уповільнені, що відсутні всі видимі прояви життя. Стан анабіозу як пристосувальна реакція спостерігається при настанні й інших несприятливих умов, наприклад відсутності вологи. Анабіоз дозволяє організмам пережити холодну пору року. Так, мохи та лишайники переносять промерзання в зимову пору року в стані анабіозу і після відтавання виявляються цілком життєздатними. Деякі лишайники здатні витримувати низькі температури, при яких припинені всі фізіологічні процеси, більше двох років.

Для багатьох видів тварин характерна зимова сплячка (жаби та інші), під час якої рівень обмінних процесів знижується, проте не досягає такого ступеня пригноблення, як при анабіозі. Підготовка до стану зимового спокою починається завчасно. У рослин скидається листя, спостерігається одеревіння пагонів і потовщення їхнього пробкового шару, зимуючі бруньки водних рослин опускаються на дно водоймищ, птахи відлітають у більш теплі краї тощо.

Пристосування до перегріву. Різноманітність теплових умов значною мірою визначає географічне розповсюдження організмів з непостійною температурою тіла. Річну динаміку теплоти відображає хід середньомісячних температур, неоднакових у різних широтах і при різних типах клімату. По забезпеченості теплотою розрізняють наступні термічні (теплові) пояси:

1. Тропічний пояс. Температура не знижується до 0°С, середня температура найхолоднішого місяця 15-20 °С, коливання температури протягом року не перевищують 5 °С.

2. Субтропічні пояси. Температура найхолоднішого місяця вище 4 °С, найтеплішого — вище 20 °С. Мінімальні температури опускаються нижче 0°С не щороку. Можливі короткочасні морози. Стійкий сніговий покрив відсутній.

3. Помірні пояси. Добре виражений літній теплий сезон і тривалий зимовий період спокою більшості організмів (окрім птахів і ссавців). Середня тривалість безморозного періоду 70—80 днів. Взимку стійкий сніговий покрив і стійкі морози. Заморозки весною та восени.

4. Холодні пояси. Заморозки можливі протягом всього літнього періоду, який триває всього 1,5-2 міс.

Таким чином, на значних територіях планети живі організми піддаються дії високих температур, інтенсивному сонячному опромінюванню, що нерідко поєднується з недоліком вологи. Дія надмірно високих температур спричиняє низку небезпек: обезводнення та висушування, опіки, руйнування хлорофілу в рослин, розлад дихання й інших фізіологічних процесів, теплову денатурацію білків і, нарешті, загибель.

У рослин і тварин виробилися різноманітні пристосування, що дозволяють уникнути шкідливих наслідків перегріву. У рослин — це густе опушування, котре додає листкам світле забарвлення та усилює віддзеркалення падаючого світла, вертикальне положення листя, згортання листкових пластинок (у злаків), зменшення поверхні листка, розвиток колючок (кактуси), здібність до запасання великої кількості води, розвинена коренева система тощо. Ці особливості будови одночасно зумовлюють зменшення втрати води рослинами.

Основні способи регуляції температури тіла у пойкілотермних тварин — поведінкові: зміна пози, пошук сприятливих мікрокліматичних умов, зміна жител, риття нір тощо. Наприклад, пустельна сарана в прохолодні уранішні години підставляє сонячному промінню широку бічну поверхню тіла, опівдні — вузьку спинну. В жаркі години дня більшість тварин ховаються в тінь або нори, деякі види плазунів підіймаються на кущі, щоб уникнути зіткнення з розжареною поверхнею ґрунту. В ряді випадків нижчі рослини та тварини з непостійною температурою тіла переживають жарку пору року в стані анабіозу.

В цілому регуляція температури тіла у пойкілотермних тварин не досягає рівня, що дозволяє зберігати активність круглий рік при значних коливаннях температури зовнішнього середовища.

У зв'язку з цим дуже важливе питання про вплив температури на розвиток пойкілотермних організмів — рослин і тварин. З підвищенням температури навколишнього середовища вони розвиваються швидше. Проте для кожного виду існує певна температура, при якій відновлюється нормальний обмін речовин після пригноблення холодом. Цей температурний рівень називається температурним порогом розвитку. Організм роститиме тільки при температурі середовища, котра перевищує порогову. Наприклад, розвиток ікри форелі починається при 0 °С. При температурі води 2 °С мальки виходять з яєць через 205 днів, при 5 °С — через 82 день, а при 10 °С — через 41 день. У всіх випадках добуток позитивних температур середовища на число днів розвитку залишається постійним: 410. Таким чином, для здійснення програми розвитку пойкілотермним організмам необхідна певна кількість теплоти, яка називається сумою ефективних температур (під ефективною температурою розуміють різницю між температурою середовища й температурним порогом розвитку). Отже, кожний вид має свій температурний поріг розвитку і свою суму ефективних температур, яка потрібна для завершення розвитку. Це стосується і рослин. Терміни цвітіння рослин залежать від того, за який період вони набирають суму ефективних температур.

Цей показник служить фактором, який обмежує географічне розповсюдження виду. Так, північна межа лісів пролягає там, де середня липнева температура складає 10-12 °С. Північніше для розвитку дерев вже не вистачає теплоти — зона лісів змінюється безлісою тундрою.

Набагато менше залежать від температурних умов середовища тварини з постійною температурою тіла, або гомойотермні тварини, — птахи та ссавці. Вони мають різноманітні механізми терморегуляції, що дозволяють підтримувати певну температуру тіла й активність при екстремально-низьких або високих температурах оточуючого повітря. Наприклад, песець, заєць — біляк, тундрова куріпка проявляють нормальну життєдіяльність у найлютіші морози, коли різниця між температурою тіла й температурою повітря складає десятки градусів (до 70°С). В основі високої пристосованості птахів і ссавців лежать ароморфні зміни будови їхнього тіла (повне розділення артеріального та венозного кровотоку завдяки наявності чотирикамерного серця і втраті однієї дуги аорти; розвиток пір'яного або волосяного покриву, що сприяє збереженню тепла, розвиток головного мозку, який забезпечує можливість досконалої регуляції обміну речовин, кровообігу тощо). Існує багато більш дрібних приватних пристосувань, які забезпечують постійність температури тіла у гомойотермних тварин. Наприклад, у ластоногих і китів збереженню тепла сприяє товстий шар жиру в підшкірній клітковині. Теплоізолюючі властивості жирового прошарку настільки великі, що під тюленями, котрі лежать на снігу, сніг не тане, хоча температура тіла тварин підтримується на рівні 38 °С.

Підтримці оптимальної температури сприяють поведінкові реакції тварин. Так, пінгвіни, що мешкають в Антарктиці, в люті морози та бурани збиваються в щільну купу. Особини, які виявилися з краю, через деякий час пробиваються всередину і таким чином птахи постійно переміщаються. Всередині такого скупчення температура досягає 37 °С навіть у найлютіші морози.

Високий рівень організації та досконалість механізмів регуляції фізіологічних процесів у гомойотермних тварин дозволяють їм зберігати активність при різких перепадах температур й освоїти практично всі місцепроживання.

Вологість. Вода — необхідний компонент клітини, тому її кількість у тому або іншому місцепроживанні визначає характер рослинності та тваринного світу в даній місцевості. У деякій залежності від кількості води в навколишньому середовищі знаходиться і вміст її в тілі рослин і тварин та їх стійкість до висихання. У рослин пустель, сухих степів вода складає 30-65 % від загальної маси, в лісостепових дібровах ця величина зростає до 70- 85 %, в ялинниках досягає 90 %.

Тіло тварин, як правило, не менше ніж на 50% складається з води. У коморного довгоносика, що харчується дуже сухим кормом — зерном, води в тілі ще менше — 46%. Гусениці, поїдаючи соковите листя, містять 85-90 % води. В цілому у тварин, що мешкають на суші, менше води в організмі, ніж у водних. Так, тіло худоби містить 59 % вологи, тіло людини — 64%, качки крякви — 70%. У риб вміст води в організмі досягає 75%, а у медуз — більше ніж 99%.

Водний баланс місцевості залежить від кількості опадів, які випадають протягом року, і величини випаровування, що характеризують його. Якщо кількість води, котра випаровується, перевищує річну суму опадів, такі області носять назву сухих, посушливих або аридних. Області, які достатньо забезпечені вологою, називаються гумідними (вологими).

Надлишок води в ґрунті приводить до розвитку боліт, які населяються видами рослин, що не здатні регулювати свій водний режим. До них належать водорості, гриби, лишайники, деякі мохи, елодея, водяні жовтці, валіснерія, очерет та багато інших. У таких рослин низький тиск осмосу клітинного соку й, отже, незначна водоутримуюча здатність, високий рівень випаровування через широко відкриті пори. Коренева система у квіткових болотних рослин погано розвинена чи зовсім відсутня. Обмежена здібність до регуляції водного балансу у трав'янистих рослин темнохвойних лісів.

При зменшенні вологості ґрунту змінюється видовий склад рослинних угруповань. Широколисткові ліси змінюються мілко-листовими, які переходять у лісостеп. При подальшому зменшенні кількості опадів (і підвищенні сухості ґрунту) високі трави поступаються місцем низкотрав'ю. При річній кількості опадів 250 мм і нижче виникають пустелі. При нерівномірному розподілі опадів за порами року рослинам і тваринам доводиться переносити тривалі засухи.

Рослини виробили низку пристосувань до періодичної недостачі вологи. Це — різке скорочення вегетаційного періоду (до 4- 6 тижнів) і тривалий період спокою, який рослини переживають у вигляді насіння, цибулин, бульб тощо (тюльпани, гусячий лук, мак та ін.). Такі рослини називаються ефемерами і ефемероїдами. Інші, не припиняючи зростання в сухий період, мають сильно розвинуту кореневу систему, яка за масою набагато перевищує надземну частину. Зменшення випаровування досягається зменшенням листової пластинки, її опушуванням, скороченням числа, перетворенням листа в колючки, розвитком водонепроникного воскового нальоту. Деякі види, наприклад, саксаули, втрачають

листя, і фотосинтез здійснює зелене віття. Більшість рослин здатні запасати воду в тканинах стебла або кореня (кактус, африканські пустинні молочаї, степова таволга). Виживанню в умовах сухого періоду сприяє і високий тиск осмосу клітинного соку, який перешкоджає випаровуванню, а також здатність втрачати велику кількість води (до 80%) без втрати життєздатності.

Пустинні тварини мають особливий тип обміну речовин, при якому вода утворюється в організмі при поїданні сухого корму (гризуни). Джерелом води є і жир, що нагромаджується у деяких тварин у великих кількостях (верблюди, курдючні вівці). Копитні здатні у пошуках води пробігати величезні відстані. Більшість дрібних тварин на період засухи впадають в анабіоз.


Рис. 175. Дводишна риба протоптер переживає засуху (від 6-9 місяців до 4-х років) у стані анабіозу в коконі зі слизу, що виділяється нею (А). Після дощів або при поміщенні кокона у воду протоптер оживає (Б, В).


Солоність. Для живих організмів велике значення має якісний і кількісний склад мінеральних солей у навколишньому середовищі. Повітря містить мало солей, і вони не роблять істотного впливу на живі організми. У воді солі присутні завжди і майже виключно в розчинах.

Головними компонентами сольових розчинів є іони Na+ , К+, Са2+ і Mg2+. Із аніонів найбільша питома вага належить хлору (СL-), залишкам сірчаної кислоти (SO42- ) гідрокарбонату (НСО3-) і карбонату (CO32-).

До важливих компонентів природних розчинів належать також іони дво- або тривалентного заліза і марганцю. У цілому можна сказати, що в морській воді більш всього натрію і хлору. У прісних водах переважно зустрічаються іони кальцію, гідрокарбонату і карбонату. У деяких водоймищах переважають сульфати (Каспійське й Аральське моря).

За вмістом солей (г/л) виділяють чотири групи природних вод: 1) прісні води — до 0,5; 2) солоні води — від 0,5 до 30; 3) солоні — від 30 до 40; 4) розсоли — понад 40.

Концентрація і якісний склад солей у водоймищах робить великий вплив на чисельність і розповсюдження водних тварин. Прісноводі тварини в цілому мають більш високий тиск осмосу по відношенню до оточуючого середовища, тому вода надходить в їх організм постійно.

Для виведення надлишків води служать пульсуючі вакуолі (у найпростіших) і органи виділення у багатоклітинних тварин. Морські мешканці в більшості ізотонічні морській воді, але більшість видів гіпотонічні та для них регулювання концентрації розчинених у рідинах тіла речовин пов'язане з великими енергетичними витратами. Наприклад, у прадавніх хрящових риб (акул, скатів) тиск осмосу усередині тіла дорівнює тиску в оточуючій морській воді. Але у костистих риб, які еволюційно-виникли в прісній воді, тиск осмосу низький. Для компенсації втрат води в їх тілі вони п'ють морську воду, а поглинені разом з нею надмірні солі виділяються нирками, а також через кишечник і зябра.

Небагато видів водних тварин можуть мешкати і в прісній, і в солоній воді. Так, європейський річковий вугор нереститься в морі. Молоді угрі проникають в річки і зростають у прісній воді. Для нересту дорослі риби знову мігрують у море. Навпаки, сьомга і лосось нереститься в прісній воді, а зростає в морі. Так само деякі краби підіймаються по річках далеко в глиб материка, але личинки їх розвиваються і досягають статевої зрілості тільки в морі. Це пов'язано з історією розвитку видів. Так, у вугра споріднені види — чисто морські риби, а види, близькі до сьомги і лосося, — прісноводі. Таким чином, мігруючі види в своєму онтогенезі повторюють філогенез відповідних сімейств риб.

Водоймища, дуже багаті солями, в цілому для життя тварин непридатні. До існування в таких умовах пристосувався рачок артемія, окремі види синьо-зелених водоростей, джгутикові, бактерії. Кислотність і лужність середовища існування (рН) ґрунту і води мають великий вплив на організми. Високі концентрації іонів Н+ або ОН- (при рН відповідно нижче 3 або вище 9) виявляються токсичними. У дуже кислих або лужних ґрунтах ушкоджуються клітини коріння рослин. Крім того, ґрунт при рН нижче 4,0 містить багато іонів алюмінію, які також токсично впливають на рослини. У цих умовах токсичних концентрацій досягають й іони заліза і марганцю, в малих кількостях абсолютно необхідні рослинам. В лужних ґрунтах спостерігається зворотне явище — брак необхідних хімічних елементів. При високих значеннях рН залізо, марганець, фосфати, низка мікроелементів виявляються зв'язаними в малорозчинних сполуках і малодоступні рослинам.

У річках, ставках і озерах з підвищенням кислотності води видова різноманітність зменшується. Підвищена кислотність діє на тварин декількома шляхами: порушуючи процес осморегуляції, роботу ферментів, газообмін через дихальні поверхні; підвищуючи концентрацію токсичних елементів, особливо алюмінію; знижуючи якість і різноманітність їжі. Наприклад, при низькому рН пригнічується розвиток грибів, а водна рослинність менш різноманітна або зовсім відсутня.

Промислове забруднення атмосфери (діоксид сірки, оксиди азоту) приводить до випадання кислотних дощів, рН яких досягає 3,7-3,3. Такі дощі служать причиною засихання лісів і зникнення риби з водоймищ.

Барометричний тиск і склад атмосферного повітря — важливі абіотичні чинники зовнішнього середовища. Більшість живих істот на Землі пристосована до існування при барометричному тиску 720-740 мм рт. ст. (на рівні Світового океану). У міру підйому на висоту тиск повітря падає, що несприятливо позначається на постачанні організмів киснем.

Кисень необхідний для забезпечення життєдіяльності більшості живих організмів (аеробів). У повітрі в середньому міститься 21 % кисню (за об'ємом), у воді не більше 1 %. У високогірних областях вміст кисню в повітрі служить межею розповсюдження багатьох видів тварин. Деякі організми (в основному бактерії) можуть існувати в безкисневому середовищі (анаероби). Навіть один і той же організм на різних етапах свого розвитку може змінювати відношення до кисню. Так, яйця аскариди для свого розвитку потребують кисень, а дорослі паразити пристосувалися до існування в безкисневому середовищі (кишечник людини).

Задоволення потреби в кисні у тих тварин, що живуть у воді здійснюється по-різному: одні створюють постійний струм води над своїми дихальними поверхнями (наприклад, рухами зябрових кришок у риб), інші мають дуже велику (по відношенню до об'єму) поверхню тіла або різноманітні вирости (більшість водних ракоподібних), треті часто повертаються на поверхню, щоб зробити вдих (кити, дельфіни, черепахи, тритони).

Потреби коріння рослин в кисні тільки частково задовольняються з ґрунту. Частина кисню дифундує до коріння від пагонів. У рослин, що живуть на бідних киснем ґрунтах (тропічні болота), утворюється дихальне коріння. Вони підіймаються вертикально вгору, на їх поверхні є отвори, через які повітря поступає в коріння, а потім в частини рослини, занурені в болотистий ґрунт.

За останні десятиріччя різко зросло споживання кисню промисловістю і збільшився викид в атмосферу діоксиду вуглецю. Наприклад, при згоранні 100 л бензину витрачається кількість кисню, достатня для дихання однієї людини протягом року. Разом з тим в промислових центрах вміст СО2 в атмосфері в безвітряні дні може в десятки разів перевищувати звичайну норму (0,03 % за об'ємом). Джерелом поповнення запасів кисню в атмосфері є в основному ліси. Один гектар соснового лісу дає на рік близько 30 т кисню — стільки, скільки потрібно для дихання 19 осіб протягом року. Один гектар листяного лісу виділяє в рік близько 16 т., а гектар сільськогосподарських угідь — від 3 до 10 т. в рік. Звідси зрозуміло, що виведення лісів разом із зростаючим викидом в атмосферу СО, може серйозно змінити співвідношення цих газів і вплинути на тваринний світ планети.


Рис. 176. Залежність швидкості зростання рослини від орієнтації насіння в геомагнітному полі.

Магнітне поле Землі. Магнітне поле Землі — важливий чинник навколишнього середовища, під впливом якого протікала еволюція і який має постійний вплив на живі організми. Напруженість магнітного поля зростає з широтою. При зміні інтенсивності потоків частинок, що рухаються від Сонця («сонячного вітру»), виникають короткочасні порушення в магнітному полі Землі — «магнітні бурі». Напруженість магнітного поля Землі не залишається постійною і протягом доби. Різкі коливання напруженості геомагнітного поля порушують у людини функціонування нервової і серцево-судинної системи. Наскільки глибоко геомагнітне поле впливає на рослини, показано на: швидкість росту рослини залежить від орієнтації сім'я по відношенню до магнітних силових ліній.






Personalised Essay Writing Service for You

Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити