Фактори оточуючого середовища та їх вплив на живі організми
Температура як один із важливих факторів, який впливає на живі організми. Світло - це первинне джерело енергії для фотосинтезу, без якого неможливе життя на Землі. Класифікація організмів по відношенню до води. Грунтовий фактор в класифікації організмів.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.09.2010 |
| Размер файла | 640,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Зміст
- Вступ
- 1 Класифікація за кліматичними факторами
- 1.1 Світло як екологічний фактор
- 1.2 Температура як екологічний фактор
- 2 Класифікація організмів по відношенню до води
- 2.1 Фактори водного середовища
- 2.3 Організми по відношенню до води
- 3 Ґрунтовий фактор в класифікації організмів
- Висновок
- Список використаної літератури
Вступ
Екологія синтезує аналітичні дані багатьох галузей біологічної науки і розглядає життя організмів в їх взаємозв'язку з навколишнім середовищем і між собою.
В екології під навколишнім середовищем розуміють сукупність усіх умов, в яких існують організми. До абіотичних факторів, що діють у навколишньому середовищі належать: хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів); фізичні, або кліматичні (сонячна енергія, температура, вологість, освітленість, атмосферний тиск, аерація, фізичні поля, радіаційний режим); топографічні (характер рельєфу, висота над рівнем моря, експозиція схилу) та едафічні (механічний склад ґрунту, вологоємність, щільність альбедо) фактори впливу зовнішнього неорганічного середовища на живі організми.
Розглядаючи екологічне значення кожного з абіотичних компонентів, слід відзначити їх важливу роль у життєдіяльності організмів, всі вони сприяють утворенню органічної речовини -- рослинної біомаси, тобто первинної біологічної продукції, від трансформації і використання якої залежить життя на Землі.
1 Класифікація за кліматичними факторами
1.1 Світло як екологічний фактор
У рослин у процесі природного відбору виникли численні пристосування, які дають їм змогу жити в різних умовах освітлюваності. За ставленням до світла рослини поділяють на три групи: світлолюбні, тіньолюбні та тіньовитривалі.
Світлолюбні рослини, або геліофіти, можуть нормально розвиватись лише при достатньо яскравому світлі. Прикладом можуть служити лучні трави -- райграс високий, тимофіївка лучна; рослини степів -- ковила, перекотиполе; пустель -- верблюжа колючка, саксаул, кактуси. З лісових рослин -- це дерева першого ярусу та трави-ефемери, які розвиваються до розпускання листя дерев і чагарників (анемона, ряст).
Тіньолюбні рослини, або сціофіти, розвиваються в умовах досить слабкої освітлюваності. При яскравому освітленні, особливо в умовах конкуренції з іншими видами, вони жити не можуть. До тіньолюбних належать рослини, які живуть у нижніх ярусах фітоценозів (кислиця, веснівка дволиста, копитняк, вороняче око).
Тіньовитривалі види, або факультативні геліофіти, як правило, рослини помірних зон -- лісові та лучні трави: тонконіг лучний, костриця червона, суниці лісові, грястиця збірна, а серед дерев -- липа, черемха, горобина, смерека тощо.
Чітка вираженість світлолюбності (чи тіньолюбності) властива, головним чином, видам, вузькопристосованим до світла (стенотипам). У широкопристосованих видів, до яких належать тіньовитривалі рослини, проявляються риси то одних, то інших екологічних форм. Водночас світлолюбні і тіньолюбні види мають свої характерні риси (класичний приклад кульбаби і сосни). Якщо взяти органи світлолюбних і тіньолюбних рослин, наприклад, кореневу систему, стебло і листя, то вони будуть значно відрізнятися за структурою, розмірами тощо. По-різному перебігає в них процес фотосинтезу.
Рослини упродовж життя потребують неоднакової кількості світла. Більшість деревних видів у молоді роки є справжніми тіньолюбами: клен гостролистий, бук, смерека, ялиця.
На рослини впливають не лише інтенсивність і якість світла, але й тривалість освітлення. З цим пов'язані добовий і сезонний ритми розвитку активності рослин, названі фотоперіодизмом.
Розрізняють два типи фотоперіодизму: короткоденний і довгоден-ний. Відомо, що довжина світлового дня, крім періоду року, визначається географічним положенням місцевості. Короткоденні види ростуть в основному у низьких широтах, а довгоденні -- у помірних і високих. У видів з широким ареалом північні особини можуть відрізнятися за типом фотоперіодизму від південних. Таким чином, тип періодизму -- це не екологічна, а систематична особливість виду.
У довгоденних рослин і тварин довгі весняні та ранньолітні дні стимулюють ростові процеси і підготовку до розмноження. Скорочені дні другої половини літа й осені гальмують ріст рослин і зумовлюють процеси підготовки до зими. Закономірність сезонного розвитку природи вивчає прикладна галузь екології -- фенологія (наука про явища).
Світло є важливим фактором, який впливає на процеси розмноження рослин і тварин. У багатьох рослин нестача світла гальмує цвітіння, а отже, і розмноження. Мохи, які ростуть в умовах світлового дефіциту, розвивають лише вегетативні органи. Для багатьох тварин тривалість дня є фактором, що регулює ритм розмноження.
Сприйняття світлових сигналів тваринами відбувається за допомогою органів зору. Подразнення передаються через нервову систему, відомі три шляхи впливу їх на систему розмноження. Перший пов'язаний з ендокринною системою, яка виділенням гормонів ініціює статевий цикл. Другий шлях -- це вплив через кормовий фактор. У багатьох тварин світло стимулює потребу в їжі, прискорює перебіг процесів розвитку, які зумовлюють дозрівання статевих органів. І нарешті, третій шлях -- це безпосередня дія видимого випромінення. Крім того, його підсилення може впливати на процеси розмноження.
1.2 Температура як екологічний фактор
Сонячна енергія не лише забезпечує рослини світлом, але й створює такі температурні умови, які необхідні для їх життєдіяльності. Як світловий, так і температурний режими змінюються на Землі протягом року, доби. Вони залежать від широти місцевості, висоти над рівнем моря, а також місцевих факторів -- характеру вітрів, близькості теплих чи холодних течій, льодовиків, кольору ґрунтів тощо. Причому нагрівання Землі відбувається тим швидше, чим прозоріша атмосфера в момент освітлення і чим вище стоїть сонце над горизонтом.
Залежно від температури на Землі, починаючи від екватора, виділяють декілька кліматичних зон:
1. Тропічна. Мінімальна середня температура понад +1б°С. Місячні і річні коливання дуже малі. Вегетаційний період триває цілорічно.
2. Субтропічна. Вегетаційний період триває цілорічно, але протягом 1-4 місяців спостерігається зниження температури. Теплові коливання значніші, ніж у тропічній зоні.
3. Помірно тепла. Максимальна середня температура вища 0°С, але нижча +16°С. Помітний перепад зимових температур. Проте перерви у вегетації через нестачу тепла немає, але теплолюбних рослин у флорі дуже мало.
4. Помірно холодна. Середня річна температура вища 0°С. Чітко виділяються сезони року. Найтепліший місяць -- липень, його середня температура становить понад +10°С. Вегетаційний період триває 7-8місяців і переривається через нестачу тепла наприкінці осені. Однак деревна рослинність може тут існувати, витримуючи досить низькі температури.
5. Холодна полярна. Середньорічна температура території Крайньої Півночі (окрім Кольського п-ва, який омивається Гольфстрімом) нижче 0°С. Середня липнева температура менше 10°С. Вегетаційний період триває 3,5-4 місяці, а саме літо -- 2-3 місяці. Протягом усього вегетаційного періоду спостерігаються нічні заморозки.
Перехід від одної зони до іншої здійснюється поступово, і на кожний градус широти середня температура зменшується приблизно на 0,5°. Зниження середньої річної температури спостерігається і з підвищенням над рівнем моря. Найтепліші нижні пояси, найхолодніші -- найвищі.
Фізіологи давно встановили, що багато процесів, які відбуваються в рослинах, залежать від трьох температурних величин: мінімальної, оптимальної та максимальної. При мінімальній температурі процес лише починається, при оптимальній він перебігає найінтенсивніше, при максимальній припиняється.
Від температури значною мірою залежить хід фотосинтезу та транспірації. У більшості рослин найінтенсивніше фотосинтез протікає при температурі понад +20 - 25°С. Встановлено, що при температурі понад +30 - 35°С процес фотосинтезу сповільнюється, а при температурі +40 - 45°С припиняється. Проходження температурних порогів під наметом лісу залежить від висоти над земною поверхнею.
Хід температури впливає на процес нагромадження органічної речовини. Багато в чому він подібний до процесу фотосинтезу, але на нього впливає інтенсивність процесу дихання, яка при підвищенні температури швидко зростає, а при зниженні -- падає. З підвищенням температури на кожні 10°С швидкість хімічних реакцій при диханні майже подвоюється. Якщо рослина не має спеціальних пристосувань для захисту від дії високих температур, то при нагріванні до +50°С у багатьох з них крива дихання різко падає вниз і рослини гинуть. Наприклад, пошкодження листя картоплі спостерігається вже при температурі +40°С. Однак в умовах, де високі температури є звичайним явищем і тривають довший час, більшість рослин пристосувались переносити жаркий період у стані анабіозу.
Температура впливає на кореневе харчування рослин. Цей процес можливий лише тоді, коли температура ґрунту буде на декілька градусів нижча температури повітря. Якщо температура ґрунту і повітря однакова (+22°С), то стан рослин різко погіршується і вони не дають квітів (льон, гречка). При подальшому підвищенні температури ґрунту до +34°С починався відпад вершкових бруньок, стебел, а згодом гинула вся рослина. Негативно впливають на рослину і такі умови, коли температура ґрунту є низькою, а повітря -- високою. Це призводить до послаблення всмоктування поживних речовин.
Стосовно температури як екологічного фактора розрізняють дві групи рослин: теплолюбні (термофіли) і холодолюбні (психрофіли). Теплолюбними називають рослини, які добре розвиваються в умовах високих температур, холодолюбними -- рослини, які можуть рости в умовах досить низьких температур.
Справжніми термофілами є рослини-вихідці з тропічних районів. Вони зовсім не переносять низьких температур і гинуть уже при 0°С. Під час настання холодів термофіли починають хворіти і гинуть навіть без фізичного заморожування. Причиною є порушення обміну речовин, яке веде до "простуди" організму.
Багато термофільних видів можуть переносити дуже високі температури (верблюжа колючка +70°С, синьо-зелені водорості +75°С). Однак у більшості рослин уже при температурі +40°С спостерігаються ознаки пригнічення, а при 45-50°С багато з них гине. Загибель рослин при високих температурах багато в чому пояснюється дією аміаку, що нагромаджується в тканинах у процесі розпаду білків й амінокислот, а також дією інших речовин типу токсинів, які отруюють цитоплазму. При температурі від +50°С і вище до цієї отруюючої дії приєднується згорання цитоплазми, що прискорює процес відмирання.
У жаростійких рослин розвинута здатність нагромаджувати органічні кислоти, які зв'язують аміак, роблячи його нешкідливим для рослин. Крім жаростійких клітин і тканин ці види в процесі еволюції здобули такі захисні властивості, як скорочення поверхні рослин, розвиток волосків, поява ефірних залоз, виділення солей, кристали яких заломлюють сонячне проміння, а також поширений анабіоз -- тимчасове припинення або уповільнення життєвих процесів.
Однак фактор високих температур діє не один, він опосередковано змінює весь комплекс умов місцезростання, особливо вологість середовища як атмосферну, так і ґрунтову. Ось тоді для рослин створюються суворі умови зневоднення організму, які часто призводять до їх всихання.
Часто рослини страждають від низьких температур. Як свідчить статистика, щорічно народне господарство втрачає частину врожаю польових, плодових і субтропічних культур через пошкодження їх у зимовий період. Люди з давніх-давен займалися захистом рослин від вимерзання: снігозатримання, окурення садів під час цвітіння, покриття сходів гіллям, пристінна посадка субтропічних рослин (клематіси).
Відносно погодних умов рослини поділяють на морозостійкі та не морозостійкі. За ступенем адаптації до умов крайнього дефіциту тепла можна виділити три групи рослин:
1. Не холодостійкі -- сильно пошкоджуються або гинуть при температурах, вищих за точку замерзання води. Загибель пов'язана з інактивацією ферментів, порушенням обміну нуклеїнових кислот і білків, руйнуванням мембран і припиненням дії асиміляторів. Це рослини дощових тропічних лісів, водорості теплих морів.
2. Не морозостійкі -- переносять низькі температури, але гинуть, як тільки у тканинах починає утворюватись лід. При настанні холодного періоду року в них підвищується концентрація осмотично активних речовин у клітинному соці і цитоплазмі, що знижує точку замерзання до -- 5° -- 7°С. Вода у клітинах може охолоджуватися нижче точки замерзання без остаточного утворення льоду. Переохолоджений стан нестійкий і триває до кількох годин, що дає змогу рослинам переносити приморозки. Це стосується вічнозелених субтропічних видів. У період вегетації всі листяні рослини неморозостійкі.
3. Морозостійкі, або льодостійкі, -- ростуть у регіонах з сезонним кліматом і холодними зимами. Під час сильних морозів наземні органи дерев і чагарників промерзають, але зберігають життєвість. Ці рослини, готуючись до морозів, поступово проходять попереднє загартовування після того, як закінчаться ростові процеси. Загартовування -- це нагромадження у клітинах цукрів (до 20-30%), похідних вуглеводів, деяких амінокислот та інших захисних речовин, які зв'язують воду. Після закінчення зимового спокою загартування втрачається. Весняні приморозки, які настають раптово, можуть пошкодити ростові пагони і особливо квіти навіть у морозостійких рослин.
За ступенем адаптації до високих температур виділяють такі групи організмів:
1) нежаростійкі -- пошкоджуються вже при температурі 30 -- 40°С (водні квіткові, наземні мезофіти);
2) жаровитривалі еукаріоти -- рослини сухих місцезростань з сильною інсоляцією (степи, пустелі, савани, сухі субтропіки і т.п.) переносять півгодинне нагрівання до 50 -- 60°С;
3) жаростійкі прокаріоти -- термофільні бактерії і деякі види синьо-зелених водоростей, які можуть жити в гарячих джерелах при температурі 85 -- 90°С.
Відома ще одна група рослин, які витримують температуру пожеж, що сягає сотень градусів. їх називають пірофітами (рослини саван з грубою корою і товстошкірим насінням).
Температурні адаптації тварин мають свої особливості, які можна згрупувати в три види:
1) хімічна терморегуляція -- активне збільшення теплопродукції у відповідь на зниження температури;
2) фізична терморегуляція -- зміна рівня тепловіддачі, завдяки особливостям волосяного чи пір'яного покриву, розподілу жирових запасів, деталям будови кров'яної системи, можливості випаровування тощо;
3) поведінка організмів -- переміщуючись у просторі або змінюючи свою поведінку, тварини можуть активно уникати критичних температур.
Вивчаючи взаємозв'язки між організмами та температурою оточуючого середовища, усі організми поділяють на теплокровні та холоднокровні. Однак ці терміни є суб'єктивними і неточними. Тому часто віддають перевагу класифікації організмів на гомойотермні і пойкілотермні. Гомойотермні організми при зміні температури оточуючого середовища підтримують приблизно постійну температуру тіла, тоді як у пойкілотермних організмів вона змінюється. Проте і ця класифікація має один суттєвий недолік: навіть у таких класичних гомойотермних тварин, як птахи і ссавці, під час зимової сплячки чи оціпеніння температура тіла знижується. Водночас у деяких пойкілотермних видів (наприклад, в антарктичних риб) вона коливається в межах якихось часток градуса, оскільки температура їхнього оточуючого середовища є практично постійною.
Вдалим вважається поділ організмів наендотермні та ектотермні. Ендотермні організми регулюють температуру тіла за рахунок внутрішньої терморегуляції, а екзотермні розраховують на зовнішні джерела. Такий поділ, власне кажучи, відповідає різниці між птахами і ссавцями (ендотермами), з одного боку, та іншими тваринами, рослинами, грибами і простішими (екзотермами) -- з іншого. Однак і цей поділ не є абсолютним. Багато плазунів, риб і комах (наприклад, бджоли, метелики і бабки) можуть деякий час регулювати температуру тіла, використовуючи для цього вироблене всередині організму тепло. В деяких рослин (наприклад, тюльпанове дерево) метаболічне тепло підтримує відносно постійну температуру всередині квітів. Однак деякі птахи і ссавці при незвичайно низьких температурах ослаблюють або ж зупиняють ендотермічну регуляцію температури тіла.
Відомо, що всі організми одержують тепло із оточуючого середовища і віддають його також в оточуюче середовище. Крім того, вони виробляють його самі, хоча б в якості побічного продукту обміну речовин.
Практично всі екзотерми мають механізм регулювання, який забезпечує зміни температури тіла після зміни температури середовища. Слід зауважити, що регуляторні можливості багатьох екзотермів (особливо рослин) надзвичайно обмежені. Екзотерми повністю залежать від зовнішніх джерел тепла: тварина може переміститися в тепліше місце лише в тому випадку, якщо таке місце знайдеться, а зігрітися на сонці лише тоді, коли воно світить. Регулювання температури вимагає значної затрати енергії, яка йде і на утворення відбиваючої кутикули (у рослин), і на переміщення у відповідне місце (у тварин). До того ж, тварина, підставляючи своє тіло теплу, ризикує потрапити на очі хижаку. Лише ефективність терморегуляції звичайно відображає компроміс між затратами і вигодами.
Швидкість утворення тепла ендотермними організмами контролюється термостатичною системою головного мозку. Температура їхнього тіла підтримується на постійному рівні (35 -- 40°С), і тому вони, як правило, віддають тепло оточуючому середовищу. Витрати тепла сповільнюються завдяки теплоізоляції у вигляді хутра, пір'я чи підшкірного жиру і т.п. Якщо ж швидкість тепловіддачі необхідно підвищити, то і цього можна досягти шляхом регуляції підшкірного кровообігу, а також за допомогою ряду інших фізіологічних пристосувань, які є і в екзотермів, наприклад, за допомогою інтенсивного дихання або просто вибору зручного місця.
Було б помилковим стверджувати, що екзотерми "примітивні", а ендо-терми "прогресивні". Як для ендотермів, так і для екзотермів характерні наявність температурного оптимуму (тобто такої температури оточуючого середовища, при якій енергозатрати мінімальні), а також верхньої та нижньої температур, за межами яких здатність організму до регулювання температури тіла виявляється недостатньою. При цьому в міру віддалення в обидва боки оптимального значення температура середовища стає все менш сприятливою для тривалого існування організмів, оскільки в обмін на переваги, які має гомойотермний організм, при таких температурах доводиться витрачати все більше і більше енергії.
2 Класифікація організмів по відношенню до води
2.1 Фактори водного середовища
Водне середовище однофазне -- в ньому різко переважає рідка фаза. Одночасно природна вода, яка утворює гідросферу, являє собою складну полідисперсну систему, що складається з водних розчинів і зависі частинок неорганічних і органічних речовин, а також із живих органічних тіл, котрі втримуються в системі за рахунок різності співвідношень маси, постійного перемішування і переміщення водних мас або активної протидії силі тяжіння з боку живих організмів.
В поняття гідросфери включають і дно водоймища (тверда фаза), і приводний шар повітря (газоподібна фаза). Велике значення мають площини контактів цих фаз: дно-вода, вода-повітря. Це складні біогоризонти, насичені живими організмами. Відомо, що основну масу гідросфери Землі утворюють води Світового океану (95,5% за об'ємом), які містять величезну кількість органічної речовини, в тому числі незначну частку живих організмів -- не більше 3 млрд. т, або 0,15%.
Головним джерелом тепла, яке надходить у водні шари, є сонячна енергія. Сонячне проміння, проникаючи крізь водну поверхню, поглинається і розсіюється водою, розчиненими в ній речовинами і зваженими частинками.
Зрозуміло, що зі зростанням у воді зважених частинок і дрібних організмів планктону зростає коефіцієнт затухання і, відповідно, погіршується прозорість води, а отже, зменшується інтенсивність фотосинтезу водяних рослин.
Сонячне тепло завдяки малій теплопровідності води майже не передається на глибину. Переміщення теплих мас з поверхні на глибину відбувається за рахунок вертикального переміщення (вітрового, конвективного, турбулентного у прісних порівняно мілководних водоймищах), а також за рахунок глибинних течій у морських водах. Прогрівання шарів води як у внутрішніх водоймах, так і в морях має сезонний характер.
Важливими фізичними властивостями води є її висока щільність, яка послаблює земне тяжіння, що дає змогу гідробіонтам мікроскопічних розмірів перебувати у зваженому стані. Крупніші гідробіонти для полегшення плавання знижують свою щільність, включаючи до складу тіла велику кількість води (медузи), жирових крапель (діатомові водорості), повітря (ламінарії і молюск наутілус), а також утворюючи різні відростки.
Водне середовище сформувало планктонні організми з характерною формою тіла, що дає можливість їм легко утримуватись "на плаву" або "ширяти" у водному просторі (медузи, лангусти, молюски). Цьому також сприяє розмір організмів: невеликі тіла зоопланктону мають теж здатність "ширяння" у водній товщі.
Для організмів, зокрема членистоногих, які живуть на поверхні води, має значення поверхневий натяг рідини (для чистої води становить 76 дін/см при 0°С і 73 дін/см при 20°С). Коли сила поверхневого натягу більша маси тварини, остання буде утримуватись завдяки поверхневому натягу. У комах, "ковзаючих по поверхні", тіло несуть передні і задні лапки, а середні кінцівки служать веслами.
До прісних вод, з одного боку, належать стоячі води, або стрічкові фації, з другого -- проточні, або лотичні, фації. Рух води приводить до вирівнювання температури у всій її товщі, а також до збагачення киснем.
Текучі води в процесі адаптації формували тіло риб, яке, наприклад у форелі, в поперечному розрізі є округле, тоді як у риб стоячих вод (ставків, озер) воно плоске (короп, карась, окунь). Своєрідним для тварин швидкотекучих вод є етологічне пристосування -- реотропізм: тварини приймають певне положення відносно течії і намагаються подолати її.
Вода, яка містить речовини у завислому стані, стає каламутною. З екологічної точки зору такий стан води через погане проникнення в її товщу сонячного проміння веде до зниження продуктивності автотрофної рослинності. Як правило, в такій воді менше кисню і багато організмів перебувають у пригніченому стані. Причина каламутності -- змив дощовими чи талими водами дрібних частинок ґрунту, особливо гумусу.
У воді в розчиненому стані присутні гази і мінеральні солі. Велике екологічне значення має кількість розчиненого у воді кисню. У солоній воді розчинність кисню на 20% нижча, ніж у прісній. Перенасиченість киснем можна спостерігати у водах озер і ставків, багатих на рослинність, що містить хлорофіл.
Залежно від кількісного вмісту і розподілу у воді стоячих водойм кисню, а також характеру і чисельності у них організмів, що населяють їх, водойми поділяють на три групи:
1) оліготрофні (небагаті на корм) -- глибоководні озера з низькою температурою в нижніх шарах водяної товщі, багатої на кисень. У цій воді добре розвиваються лососеві, форель (озера -- Пісочне на Поліссі, Синє-вир у Карпатах). Тут повільніше розкладається органічний відпад і вода в них голуба і прозора;
2) еутрофні (багаті на корм) -- неглибокі, придонні води мають більшу температуру, ніж оліготрофні. Тут добре розвиваються різноманітні організми, а також добре перебігають процеси їх відпаду і розпаду. Вода в таких водоймах зелена. Риби тут задовольняються невеликою кількістю кисню.
3) дистрофні (бідні на корм). В їхніх водах нагромадилась велика кількість гумінових кислот, що робить їх кислими і коричнюватими (Янівське озеро біля Львова).
Відомі групи риб, які відрізняються за своєю потребою у кисні: перша -- висока потреба (7-11 см3/л) -- форель; друга -- середня (5-7 см3/л) -- звичайний піскар або коблики; третя -- невимогливі (4 см3/ л) -- плотва, йорж; четверта -- можуть жити при вмісті кисню близько 0,5 см3/л -- корол, лин.
У прісній і особливо морській воді значно більша кількість вуглекислого газу. Наприклад, у морській воді його міститься від 40-50 см3/л (у вільній або зв'язаній формі, що в 150 разів перевищує його концентрацію в атмосферному повітрі). Вуглекислий газ відіграє значну роль у забезпеченні процесу фотосинтезу водяних зелених рослин, а також формуванні вапнякових утворень (раковин, панцирів) безхребетних.
У природних водах концентрація солей різна. Наприклад, у прісних водах вища карбонатність (близько 80%), у морських більше хлоридів (в Чорному морі їх 80,7%), а в Аральському і Каспійському морях, крім хлоридів (близько 60%), присутні сульфати (30%).
Важливою складовою прісних вод є кальцій, який часто відіграє роль обмежуючого фактора. Розрізняють води "м'які" (кальцію 9 мг/л) і "жорсткі" (понад 25 мг/л). Від концентрації кальцію у воді залежить розмноження молюсків і ракоподібних, які завдяки такому складу води формують свої панцирі. В морській воді кальцій присутній у достатній кількості (1,52-1,82% загального вмісту солей).
Надзвичайно різноманітний склад морської води: 13 металоїдів і майже 40 металів. Середня солоність морської води 33-37%, а в Червоному морі -- 41%. Значно нижча солоність закритих морів, в які впадають прісноводні річки (Чорне море -- 29%, Балтійське -- 12%). З рівнем солоності морів пов'язані розміщення видового складу морських тварин і рослин.
Розрізняють води слабо солонуваті (0,5-5,0 г/л солей), солонуваті (5-16 г/л), солоні (16-40 г/л), пересолені (понад 40 г/л). Прикладом стеногалинних видів є радіолярії, медузи, їстівні мідії, корали. Стійкість до солоності змінюється з температурою. Наприклад, краби при високій температурі води переходять у дещо холодніші води малосолоних водоймищ. У солонуватих водах чисельність водної фауни дуже велика, але її видовий склад, як правило, збіднений. Р. Дажо наводить приклад з озером Ваккаре (солоність тут змінюється у межах 2-7%), яке населяють, з одного боку, прісноводні риби (короп, лин, щука, судак), а з іншого -- морські, наприклад, кефаль, яка належить до видів, що населяють води достатньо солоні.
Особливе значення у водних екосистемах мають фосфати і нітрати, які необхідні для синтезу живої речовини. Вони нагромаджуються в основному в глибинних зонах, де утворюються внаслідок розкладу бактеріями рослин і тварин, що загинули.
Важливо знати рН води, оскільки кислотність відіграє суттєву роль у поширенні рослинних і тваринних організмів (рис.1, 2). Наприклад, рогіз добре росте в лужних умовах (8,4-9,0 рН.
Рис. 1. Наслідки підкислення планктону моря
Рис. 2. Вплив підкислення моря на рибу
Кислі води торф'яників сприяють розвитку сфагнових мохів. Риби найкраще сприймають кислотність у межах 5-9 рН. При рН нижче 5 можна очікувати масової загибелі риб, хоч окремі з них витримують кислотність до 3,7. Там, де рН вище 10, вода згубно впливає на всі види риб.
Максимально продуктивні води з рН у межах 6,5-8,5, рН в межах 4,0-4,5 є згубним для більшості риб, тоді як щука при цій кислотності добре розмножується.
Встановлено, що найбільша чутливість до дефіциту кисню збігається з чутливістю до органічного забруднення. Це явище пов'язане з процесом евтрофікації -- збагачення водойм органічними поживними речовинами під впливом антропогенних факторів (спускання стічних вод тощо). Домішка органічних речовин сприяє швидкому росту аеробної бактеріальної флори, яка інтенсивно поглинає кисень. Щодо стійкості до органічних забруднень і дефіциту кисню розрізняють такі індикаторні групи організмів:
1) полісапроби -- організми, які витримують сильний ^ступінь дефіциту кисню (личинка комара Chaoborns, мухи-бджоловидки Fristalis tenax);
2) мезосапроби -- організми, що витримують лише середній ступінь забруднення (інфузорія парамеція, карась, короп, лин);
3) олігосапроби -- організми, які витримують лише слабкий ступінь забруднення, вимогливі до кисню (форель, багато видів личинок мошок).
2.3 Організми по відношенню до води
Якщо для водних організмів вода є середовищем їх життя, то для наземних рослин і тварин -- надзвичайно необхідною умовою існування, оскільки без неї неможливі процеси метаболізму. Вода як екологічний фактор одночасно належить до групи кліматичних та едафічних факторів, бо багато організмів (особливо рослини) одночасно використовують вологу з атмосфери і ґрунту.
Тіла живих організмів, рослин і тварин містять багато води. Наприклад, у рослин цей показник коливається в межах 40 - 98%, а у стовбурах дерев - 50 - 55%, в листях -- 79-82%, в листях трав -- 83 - 86%, в плодах томатів і огірків - 94-95%, у водоростях -- 96-98%. Вміст води в тілі тварин змінюється не лише залежно від виду, але і від віку (миша новонароджена -- 83%, доросла -- 79%; жаба пуголовок -- 93%, доросла -- 77 - 80%)
Втрата тілом тварин і рослин вологи (дегідратація) призводить до падіння життєдіяльності, а згодом -- і до загибелі. Витривалість до зневоднення тканин залежить від екології виду, його пристосованості до тих чи інших умов місцезростання. В зв'язку з цим усі наземні організми поділяють на три групи: 1) гігрофільні (вологолюбні); 2) мезогігрофільні (помірно вологолюбні); 3) ксерофільні (сухолюбні).
Рослини і тварини повинні постійно підтримувати баланс між споживанням води організмом і випаровуванням, з одного боку, і наявністю вологи в оточуючому середовищі і її фактичним надходженням до організму -- з іншого. Ця екологічна рівновага залежить від адаптивності виду і характеру місцезростання. Водні організми, як правило, забезпечені водою, тоді як наземні часто відчувають її нестачу. Тому наземні організми виробили такі адаптивні механізми, які мають добру пластичність щодо вологозабезпечення, значно ширшу, ніж стосовно температури.
Витрати води на продукування продукції є значними: в помірній зоні, наприклад, на продукування 1 г фітомаси (у повітряно-сухому вигляді) витрачається 250-400 г води. Багато води рослини використовують для забезпечення нормального водообміну, оскільки одночасно з притоком води відбувається її витрата, причому у різних екологічних груп по-своєму. Наприклад, гігрофіти (лісові піднаметові рослини, болотяні та водяні рослини) мають спеціальні пристосування, які дають їм змогу забезпечуватися вологою чи звільнятися від зайвої. Вони мають продихи не лише на нижній, але й на верхній частині листової пластинки, яка має досить слабкий зовнішній покрив. Натомість ксерофіти пристосувалися до сухих місцезростань: мають соковиті м'ясисті тіла з щільною покривною тканиною (кактуси, агави, заяча капуста, молодило).
Рослини одержують основну масу води з ґрунту. Кількість вологи в ґрунті, її доступність визначають перебіг багатьох фізіологічних процесів рослин, ритм їх розвитку впливає на їх вигляд. Тому при вивченні екологічної ролі води важливо враховувати не просто її кількість, доступну для рослин, але і співвідношення між її надходженнями і витратою. Прибуткова частина балансу вологи у рослин представлена, головним чином, водою, поглиненою з ґрунту з участю коріння і, частково, через поверхню надземних органів (листя, стебла). Витрата вологи здійснюється через транспірацію, і, якщо надходження води не перевищує її витрат, то рослина може скоро засохнути. Це часто буває при суховіях або ж у сухі спекотні дні. Наслідок -- зів'яле листя, виляглі стебла. Нічна більш інтенсивна робота коріння може допомогти клітинам відновити тургор, і рослини відновлять свій попередній стан. Якщо ж цього не станеться, рослини загинуть.
Посуха може бути атмосферною і ґрунтовою. Спекотні вітри висушують і рослину, і ґрунт. Під час ґрунтової посухи у ґрунті різко зменшується вміст води, доступної для рослини, яка може настати або внаслідок сильної атмосферної засухи, або ж через тривалу відсутність дощу.
Водний дефіцит, який настає під час посухи, порушує всі біохімічні і фізіологічні процеси у рослин. Перша ознака -- послаблення тургору і пов'язана з ним в'ялість тканин, внаслідок чого порушуються процеси фотосинтезу і нагромадження органічної речовини. Припинення транспірації через продихи і перехід до кутикулярної транспірації призводять до пересушення листової пластинки, некрозів і відмирання, що часто спостерігається у вуличних дерев великих міст.
Як відомо, всмоктувальна сила клітин коріння являє собою різницю між осмотичним тиском і тургорним. Як правило, осмотичний тиск клітин коріння вищий за осмотичний тиск ґрунтового розчину, а тому коріння всмоктує воду. Особливо високий він у рослин, що ростуть на засолених ґрунтах. У тундрі він вищий, ніж у теплих районах лісостепу, тобто залежить від природно-кліматичних умов. У суху погоду він вищий, ніж у дощову. Чим ширша амплітуда коливання величини всмоктувальної сили, тим краще рослина витримує зміни коливання вологості ґрунту.
Гідростабільні види (дерева, тіньовитривалі рослини, багато злаків тощо) характеризуються досконалою регуляцією продихової радіації. Гідролабільні види здатні витримувати різкі зміни температур. У першому випадку випаровування води досягає свого максимуму до встановлення максимуму денної температури. У другому -- спостерігається одновершинний добовий хід транспірації із максимумом опівдні. Вночі в обох випадках транспірація мінімальна.
3 Ґрунтовий фактор в класифікації організмів
У залежності від відношення до реакції ґрунтового розчину рослини поділяють на наступні групи:
1. Ацидофільні рослини - рослини-індикатори кислих ґрунтів. До цієї групи відноситься сфагнум і такі рослини верхівкових боліт, як багно болотне, мирт болотний, подбелолистник, журавлина болотна, лохина і ін. Сюди ж відносяться рослини вологих і кислих лугів, хвойних лісів, полів, наприклад луговик звивистий, белоус, вереск, брусниця, чорниця, щавелек і ін.
2. Індикатори нейтральних і близьких до них ґрунтів; сюди входять найбільш пінні в кормовому відношенні злаки і бобові заплавних луків: овсянниця лучна, овсянниця червона, тимофіївка лучна, трясунка, конюшина лучна, конюшина гірська, люцерна серповидна; із зонтичних - борщівник сибірський, кмин і багато представників інших сімейств.
3. Базифільні рослини - індикатори лужних ґрунтів. До них відносяться рослини вапняків і крейдових оголень, більшість рослин сухих степів і пустель. У лісостепу й у південній частині лісової зони до кальпієфілів відносяться сон-трава, вітрогонка дібровна, мордовник звичайний і ін.
4. Індиферентні рослини; типовий приклад - конвалія.
Деревні породи, так само як мохи і трав'янисті рослини, по-різному відносяться до кислотності ґрунтів: дуб звичайний, наприклад, віддає перевагу нейтральні і слабощелочные ґрунтам, а ялина звичайна - помірковано кислі.
Висновок
Незважаючи на те, що всі абіотичні фактори навколишнього середовища впливають на живі організми комплексно, дія кожного з них нерівноцінна. Розглянемо більш детально кожний фактор окремо.
Температура - один із найважливіших факторів, який впливає на живі організми. Від цього фактора залежить нормальний перебіг усіх життєвих процесів в організмі - обмін речовин, ріст, розвиток та ін. Температура більш-менш закономірно змінюється впродовж доби і від сезону до сезону. Температурний режим також залежить від географічної широти, висоти місцевості над рівнем моря та ін.
Температура - важливий обмежуючий фактор. Межами толерантності для будь-якого виду є максимальна і мінімальна летальні температури, за межами яких вид смертельно уражують спека або холод. Адаптаційні процеси в тварин стосовно до температури привели до появи пойкілотермних (холоднокровних) тварин - температура їх власного тіла змінюється зі зміною температури навколишнього середовища і гомойотермних (теплокровних) - вони мають постійну температуру тіла, яка не залежить від температури зовнішнього середовища. І пойкілотермні, і гомойотермні тварини в процесі еволюції набули здатності регулювати температуру свого тіла. Ця здатність називається терморегуляцією.
Світло - це первинне джерело енергії для фотосинтезу, без якого неможливе життя на Землі. Також світло є важливим екологічним фактором, який істотно впливає на біоту в цілому і на адаптаційні процеси і явища в організмах.
Тривалість дня (фотоперіод) на екваторі більш постійна (12 год), але в більш високих широтах вона змінюється залежно від пори року. Для рослин і тварин таких широт характерна реакція на фотоперіод, яка синхронізує їх активність із порою року. Прикладами можуть бути цвітіння і проростання насіння в рослин, міграція, зимова сплячка і розмноження тварин. Світло впливає на структуру угруповань живих організмів.
Вода необхідна для життя і може бути важливим лімітуючим фактором у наземних екосистемах. Вода надходить з атмосфери у вигляді опадів. Розподілення по суші залежить від гідрологічного циклу (кругообігу води). Важливе значення має вологість повітря. Вологість здатна змінювати ефекти температури: зниження вологості нижче деякої межі при даній температурі приводить до висушуючої дії повітря, що особливо впливає на рослини.
Залежно від способів адаптації рослин до вологості виділяють кілька екологічних груп: гігрофіти (наземні рослини, що живуть у дуже вологих ґрунтах і в умовах підвищеної вологості), мезофіти (переносять значну посуху), ксерофіти (рослини сухих степів і пустель). У тварин також за ставленням до води виділяються свої екологічні групи: гігрофіли (вологолюбні) і ксерофіли (сухолюбні) та проміжна група - мезофіли.
У живих організмів є різні пристосування до перенесення дефіциту води: поведінкові (переміщення в більш вологі місця, перехід до нічного способу життя, відвідування водопою та ін.), морфологічні (пристосування до затримання води в організмі рогові покриви, раковини в наземних молюсків та ін.) і фізіологічні (утворення метаболічної води). Велике значення для життя водних організмів має солоність води. Значні коливання цього фактора для багатьох організмів є згубними.
По відношенню до реакції ґрунтового покриву рослини поділяються на: ацидофільні, нейтрофільні, базифільні, індиферентні.
Список використаної літератури
Білявський Г.О. Основи екології. - К.: Вища шк., 2004. - 289 с.
Білявський Г.О. та інші. Основи екологічних знань: Навч. посібник. - К.: Либідь, 2002. - 346 с.
Бойчук Ю.Д., Солошенко Е.М., Бугай О.В. Екологія і охорона навколишнього природного середовища: навчальний посібник. - Суми, 2002. - 284 с.
Гайнріх Д., Гергт М. Екологія. - К.: Знання-прес, 2001. - 287 с.
Голубець М.А., Кучерявий В.П., Генсірук С.А. та ін. Конспект лекцій з курсу "Екологія і охорона природи". - К., 1990.
Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. - К.: Т-во „Знання”, КОО, 2000. - 203 с.
Запольський А.К., Салюк А.І. Основи екології. - К.: Вища школа, 2003. - 358 с.
Злобін Ю.А., Кочубей Н.В. Загальна екологія: Навч.посібник. - Суми: ВТД «Університетська книга», 2003. - 416 с.
Злобін Ю.Л. Основи екології. - К.: Лібра, 1998. - 248 с.
Кучерявий В.П. Екологія. - Львів: Світ, 2001. - 500 с.
Новиков Г.А. Основи общей экологии. Л., 1979.
Новиков Ю.В. Природа и человек. - М.: Просвещение, 1991. - 223 с.
Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: ФАИР, 1998. - 320 с.
Одум Ю. Экология. В 2 т., М., 1986., Т 1,2.
Степановских А.С. Экология. - М.: ЮНИТИ, 2001. - 703 с.
Подобные документы
Вплив екологічних факторів на живі організми. Закони дії екологічних факторів. Стенотопні та евритопні види в біогеоценозі. Класифікація екологічних факторів. Основні групи рослин. Температурний режим, вологість. Гомотипові реакції. Антропогенні фактори.
презентация [2,9 M], добавлен 27.12.2012Поняття середовища існування. Водне, ґрунтове, повітряне середовище. Класифікація екологічних факторів, їх вплив на живі організми: енергія сонця; температура. "Закон мінімуму" Лібіха. Взаємодія екологічних факторів. "Закон толерантності" Шелфорда.
курсовая работа [41,2 K], добавлен 16.11.2010Предмет, завдання і види сучасної екології. Загальні закономірності впливу екологічних факторів на живі організми. Біосфера як глобальна екосистема. Забруднення навколишнього природного середовища та його охорона. Проблеми відходів людської діяльності.
курс лекций [2,9 M], добавлен 14.12.2011Транспорт як великий споживач палива та джерело забруднення довкілля. Раціональне використання земельних ресурсів. Шумове забрудненнями від транспорту. Особливості розв'язання екологічних проблем на автомобільному, авіаційному та водному транспорті.
контрольная работа [23,6 K], добавлен 15.11.2015Аутекологія - наука про екологічні фактори: їх класифікація та вплив на життєдіяльність організмів. Абіотичні, біотичні та антропогенні фактори. Поток енергії їжі у екологічній системі. Основні закони біогеохімічного кругообігу за В. Вернадським.
лекция [1,9 M], добавлен 01.07.2009Пристосування організмів до середовища. Зміни факторів середовища. Закон оптимуму. Неоднозначність дій фактора на різні функції. Мінливість, варіабельність та різноманіття відповідних реакцій на діяльність факторів середовища у окремих особин виду.
курсовая работа [47,1 K], добавлен 21.02.2009Ультрафіолетове випромінювання Сонця. Озонові діри, причини їх появи та наслідки. Вплив опромінення на живі організми. Стан озонової діри над південним полюсом. Міжнародне співробітництво України в сфері охорони атмосферного повітря та озонового шару.
реферат [823,3 K], добавлен 23.05.2009Характеристика наземного середовища існування людини, його особливостей в порівнянні з іншими середовищами. Вплив температури на життєві процеси організму людини, механізми терморегуляції. Класифікація біотичних факторів в залежності від видів організмів.
реферат [36,7 K], добавлен 19.06.2010Пошук і вивчення токсинів з водоростей та морських безхребетних. Синьо-зелені водорості та їх токсини. Негативна дія та вплив синьо-зелених водоростей на живі організми. Морські безхребетні та їх типи. Токсин мікроцистин, продуцент афантотоксинів.
реферат [1,3 M], добавлен 13.02.2011Предмет і завдання екології. Закономірності життєдіяльності різних співтовариств живих істот. Контроль стану середовища. Найвпливовіші хімічні, фізичні фактори. Абіотичні чинники середовища: світло і вологість, температура, радіація, хімічне забруднення.
реферат [27,5 K], добавлен 15.11.2010
