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 є надзвичайно важливим екологічним фактором, і в першу чергу, через її вплив на швидкість хімічних реакцій у широкому розумінні цього слова.

За відношенням до температури виділяють дві екологічні групи рослин: теплолюбні - термофіли (гр. thermos - теплий і philos - люблю); холодолюбні - психрофіли (гр. psychros - холодний і philos). Теплолюбними називають рослини, що добре ростуть і розвиваються в областях тропічного, субтропічного та помірного поясів в умовах високих температур. До них належать види, що живуть у полярних і високогірних областях, або ті, що займають холодні екологічні ніші [6].

Більшість термофільних рослин в умовах тропічного і субтропічного клімату здатні перенести дуже високу температуру. Окремі частини рослини можуть нагріватися до +60…+65°С (інколи протягом тривалого періоду), наприклад, наскальні лишайники. Найвища температура, при якій знайдено живі синьо-зелені водорості в термальних водах, +85°C, бактерії +88°C. Вищі рослини в термальних водах відсутні. В природі ж уже при 40°C більшість видів виявляють ознаки пригніченості.

Рослини здатні витримувати і гранично низькі температури до ?80°C (водорості в товщі льоду в Антарктиді), в районах, де живуть вищі рослини, відмічена температура ?65°C (Якутія) - модринові ліси.

Для тваринних організмів температурний фактор визначає швидкість протікання біохімічних реакцій та активності ферментів, а відповідно й активності усього організму, особливо в пойкілотермних видів. Температура тіла останніх залежить від температури середовища і чим вища температура середовища, тим активнішими будуть пойкілотермні організми. Проте, зростання температури середовища може призвести до перегріву організму й загибелі тварини, тому нас цікавитимуть три основні аспекти температури як екологічного фактору: загрозливо низькі температури, загрозливо високі та проміжні. Якщо перші два інтервали температур, здебільшого, спричинюють смерть, то проміжне між ними значення вміщує зону оптимуму (закон оптимуму або толерантності Шелфорда), в межах якої при зростання температури на 10оС, у пойкілотермних тварин, швидкість метаболізму зростає у 2,5 рази. Окрім того температура може виступати як імпульсний або стимулюючий фактор - в розвитку багатьох видів комах помірної або полярної кліматичних зон, змінна температура спричинює прискорення розвитку ембріону, личинки чи німфи, тоді як постійна спричинює сповільнення цих процесів [3].

Світло - це важливий фактор середовища, який визначає біологічні ритми (добові, місячні, річні) у житті більшості тварин та здатність їх орієнтації у просторі. Джерелами світла на Землі є Сонце, Місяць, зірки і біолюмінесценція. Важливим аспектом світла, як екологічного фактору, є його інтенсивність та спектр, як у видимому, так і в ультрафіолетовому, й інфрачервоному діапазонах довжин хвилі.

Світло є основним джерелом енергії, яка засвоюється рослинами у вигляді хімічних зв'язків у цукрах, а ті з рослинною біомасою є їжею для тварин. Сонячна енергія, яку зелені рослини поглинають і використовують у процесі фотосинтезу, називається фізіологічно-активною радіацією (ФАР). Це промені з довжиною хвилі 0,4…071 мкм, проте рослина поглинає енергію в цих межах неоднаково. До того ж, в житті рослини поза якістю світлових променів велике значення має кількість світла, тобто інтенсивність освітлення, яка буває неоднаковою в різні місяці вегетаційного періоду і залежить також від широти місцевості. Рослини на нашій планеті ростуть у різних світлових умовах: від надмірно освітлених гір, пустель, степів до напівтемних печер та морських глибин. Тому в рослин у процесі природного добору виникли численні пристосування до життя відповідно до того чи іншого світлового режиму. За відношенням до світла рослини поділяються на три основні групи: світлолюбні, або геліофіти (гр. helios - сонце і phyton), тінелюбні, або сциофіти (гр. skia - тінь і phyton), та тіневитривалі.

Світло впливає на біологічні ритми тварин, у зв'язку із адаптацією тварин до природних джерел світла на поверхні планети. Добові зміни освітленості відзначаються високою регулярністю, оскільки відбуваються завдяки астрономічним процесам - обертання Землі довкола своєї осі, і спричинюють добові зміни активності поведінки тварин. Так само річні зміни освітленості зумовлені кутом нахилу планети до своєї осі, і зумовлюють виникнення річних біоритмів у тварин. Місячні біоритми тварин зумовлені циклічністю зміни фаз Місяця, а відповідно й наростання чи спадання рівня нічної освітленості. Сприйняття тваринами спектральних відмінностей світла називається зором, який може бути монохромним або чорно-білим (наприклад, деякі черви, двостулкові й черевоногі молюски), дихромним або двоколірним - сприймається синє та червоне (наприклад, більшість ссавців), трихромним або триколірним - сприймається синє, жовте і червоне (наприклад, примати і людина) та тетрахромним або чотириколірним - сприймається ультрафіолетове, синє, жовте і червоне (наприклад, більшість комах, птахи, плазуни, риби, головоногі молюски та ін.). Деякі тварини (наприклад, гримучі змії, комарі) сприймають ще й інфрачервоне випромінювання, яке вже є теплом, або тепловим випромінюванням [10].

Тривалість дня (фотоперіод) на екваторі більш постійна (12 годин), 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.

Важливе значення має інтенсивність освітлення. Наприклад, рослини за відношенням до освітленості поділяються на світлолюбні, тіньовитривалі і тіньолюбні. Є також рослини довгого (фотоперіод не менше 12 год.) і короткого (8-10 годин) дня та нейтральні.

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.

Велике значення для життя водних організмів має солоність води. Значні коливання цього фактора для багатьох організмів є згубними.

Вода - це один із трьох найважливіших абіотичних екологічних факторів суходолу, що мають визначальне вплив на живі організми. Вода є основою внутрішнього середовища усіх клітинних живих організмів, виступає універсальним розчинником і середовищем протікання біохімічних реакцій. Вода, як екологічний фактор, виступає в ролі зовнішнього середовища, питної води та вологості повітря. Для водних організмів вода виступає також і зовнішнім - оточуючим середовищем, з яким вони вступають у водо-, газо- та сольовий обміни. Суходільні організми потребують постійного надходження води ззовні, тому вони розвинули низку пристосувань для використання, економії та поповнення води у своєму внутрішньому середовищі. Вологість повітря має визначальне значення для життєдіяльності та поширення живих істот, і визначається абсолютним і відносним її показниками. Абсолютна вологість повітря - це кількість водяної пари в 1 м3 повітря. Відносна вологість повітря - це співвідношення абсолютної та максимально можливої за конкретної температури повітря.

Важливим фактором водного середовища є її хімічний склад, а насамперед її солоність. Відповідно водне середовище поділяють на прісне (ріки, озера, ставки тощо), солонувате (гирла річок, опріснені морські акваторії та ін.) та солоне (морські басейни, океан, солоні озера тощо). Солоність води визначається в проміле (‰) - це одиниця маси солі розчинена в одиниці об'єму води (1‰ = 1г (NaCl) /1л (H2O)). Середня солоність Світового Океану становить 3,5‰. Відповідно організми поділяють на прісноводні та морські або солоноводні, окрім них також є прохідні - це такі організми (виключно тварини), які частину життєвого циклу проводять у прісних водоймах, а іншу - у солоних, причому для розмноження повертаються у прісні водойми або морські.

Повітря як кліматичний фактор постійно впливає на рослини. Цей вплив викликаний рухом повітря (вітром). Крім того, повітря є одним із джерел живлення рослин. Повітряне живлення зеленої рослини - фотосинтез - тісно пов'язане з використанням вуглецю. Майже половина сухої маси рослини припадає на вуглець, засвоєний нею з повітря.

Хімічний склад повітря в різних зонах земної кулі досить одноманітний. Його основні складові частини - азот (78,08%), кисень (20.95%), аргон (0,93%), і оксид вуглецю (IV) (0,03%). Зустрічаються також у невеликій кількості й інші гази. Екологічно важливим для рослин є наявність чистого повітря без різних домішок, багато з яких згубно впливають на рослину. Це оксид сірки (IV), вихлопні гази, різні оксиди, похідні ацетилену, свинцеві сполуки тощо.

Певну роль у житті рослин відіграє також рух повітря. Вплив вітру може бути прямим і непрямим. Прямий вплив багатогранний, це перш за все механічна дія: вітролом, пошкодження дерев і кущів. Формотворча роль вітру помітна на багатьох рослинах відкритих місць - тундр, степів, напівпустель, пустель (прапороподібні, сланкі і карликові форми тощо). При побічному впливі змінюється обстановка для зростання рослин: видування ґрунту, оголення коренів, засипання рослин піском, снігові заноси, висушування надземної частини, температурні перепади, зниження фотосинтезу тощо [8].

Позитивний вплив вітру в житті рослин виявляється в перехресному запиленні великої групи анемогамних рослин, до якої належить понад 10% усіх голонасінних та покритонасінних рослин. Насамперед це дерева (сосна, дуб, ялина, ліщина, тис та ін.), майже всі злакові, осоки, хміль, коноплі, рослини тундри і високогірних поясів, де немає комах. Насіння та плоди рослин також переносяться на великі відстані (до 40 км) за допомогою вітру.

Електромагнітні коливання - виникають в атмосфері за різних причин (антропогенних у тому числі) і можуть негативно впливати на живі організми - сповільнювати їх розвиток, знижувати життєздатність і підвищувати смертність.

Іонізуюче випромінювання - будь-яке випромінювання (безпосереднє і опосередковане), взаємодія якого із середовищем зумовлює утворення електричних зарядів різних знаків, тобто спричинює іонізацію. З цим поняттям пов'язане поняття радіоактивності. Розпад ядер атомів радіоактивних елементів (радіонуклідів) супроводжується виділенням енергії у вигляді іонізуючого випромінювання. Усе живе на Землі з моменту зародження життя зазнає впливу іонізуючої радіації. Еволюція відбувається в умовах постійної дії радіоактивного випромінювання, що свідчить про пристосованість організмів до фонових доз і відсутність їх негативного ефекту. Основним джерелом опромінення живих організмів на Землі є вторинне космічне випромінювання. Серед радіонуклідів земного походження основний внесок у формування радіаційної дози роблять 40К, 235U, 238U, 232Th, 82Rb, 222Rn, 236Ra. Проте, за останнє століття створено штучні джерела іонізуючого випромінювання, які сприяють збільшенню природного рівня радіації, що негативно позначається на живих системах. До джерел штучного іонізуючого випромінювання, що забруднюють навколишнє середовище радіонуклідами, належать: випробування ядерної зброї, промислові ядерні вибухи, підприємства атомної енергетики (зокрема, аварії ядерних реакторів) тощо.

Дію іонізуючого випромінювання живі організми не відчувають, оскільки вони не мають специфічних рецепторів для сприймання радіації. Ефект впливу радіації на живі організми залежить не тільки від спричинених випромінюванням змін в окремих клітинах і тканинах, а й від порушень взаємозв'язку між ними і відхилень у перебігу реакцій, властивих організму як живій системі. Існує взаємозв'язок між рівнем розвитку організму й чутливістю до іонізуючого випромінювання. Так, багатоклітинні організми чутливіші, ніж одноклітинні; найбільшу чутливість мають ссавці, особливо людина.

Механізми біологічної дії іонізуючої радіації на живі організми досить складні і вивчені недостатньо. Але відомо, що в різних видів іонізуючого випромінювання вони схожі - від первинних процесів поглинання і передачі енергії випромінювання до морфологічних і фізіологічних порушень в опромінених організмах [5].

Ґрунт є одним із компонентів наземних екосистем і природною основою їх функціонування, а рослинність - важливим фактором ґрунтоутворення, проте ґрунт визначає досить часто тип рослинності. Всі рослини залежно від наявності в ґрунтах поживних речовин ділять на три групи: еутрофи, мезотрофи і оліготрофи.

Рельєф не здійснює прямого впливу на життя рослин, проте впливає на ґрунтотворення, а характер рельєфу, місцеположення в ньому рослин або рослинного угруповання значно впливає на життя рослин, регулює їх співвідношення і дію прямих екологічних факторів. Із зміною рельєфу змінюються кліматичні і ґрунтові умови. Таким чином, за рахунок рельєфу збільшується різноманітність умов зростання і відповідно урізноманітнюється флористичний склад. Залежно від величини форм рельєфу виділяють три категорії: макрорельєф (гори, низовини, міжгірські западини), мезорельєф (пагорби, яри, гряди, степові блюдця тощо), і мікрорельєф (мілкі западини, нерівності, пристовбурові підвищення та ін.). Цей поділ умовний. Макрорельєф створює на обмеженій площі широку амплітуду висот, що, в свою чергу, викликає зміну кліматичних комплексів і відповідно до висоти змінюється і характер рослинного покриву. Характер висотної поясності залежить насамперед від положення гір у системі широтних зон, висоти гір і експозиції схилів. Мезорельєф також впливає на розподіл рослинності. Прикладом може бути заплава. Велике значення для життя рослин має експозиція схилів та їх крутизна. Відомо, що на схилах південної експозиції освітлення більш інтенсивне і температура вища, режим зволоження інший, ніж на північних. У зв'язку з неоднаковими умовами на схилах різної експозиції помітно розрізняються склад рослинності, зовнішній вигляд і стан рослин. На південних схилах вище розміщується пояс деревної рослинності. Вплив експозиції виявляється не лише в горах, а й на невеликих горбах, підвищеннях і навіть на рівнинах.

2.2 Вплив факторiв середовища на популяцiї мiкроорганiзмiв

Волога. Активна життєдіяльність бактерій можлива лише в умовах достатнього зволоження. Надходження поживних речовин у клітину та виділення продуктів обміну в зовнішнє середовище можливі тільки при достатньому вмісті води. Найменша кількість води, при якій ще можливий розвиток прокаріотів, становить 20-30 % загальної маси організму. Менш вимогливі до умов зволоження цвілеві гриби. Вони можуть розвиватися навіть тоді, коли вміст вологи в субстраті дорівнює 10-15 %.

Більшість мікробів витримують висушування непогано. Наприклад, туберкульозні палички після висушування зберігають свою життєздатність протягом кількох місяців, а спори сибірки - упродовж 10 років. Молочнокислі бактерії і дріжджові гриби зберігають життєздатність після висушування протягом кількох років. Ця властивість мікробів широко використовується, наприклад, для отримання сухих заквасок, які застосовуються при виготовленні різних молочнокислих продуктів тощо, а також для зберігання музейних мікробів. При цьому культури піддаються заморожуванню в умовах вакууму (ліофілізація).

Температура. Мікроорганізми не регулюють температуру свого тіла, а тому існування їх визначається температурою оточуючого середовища. Розрізняють три основні температурні зони, які мають вирішальне значення для розвитку бактерій: мінімум, оптимум і максимум. Найменша температура, при якій можуть розвиватися дані мікроби, називається мінімальною. Найвища температура, при якій ці самі організми ще можуть жити, називається максимальною. Між двома крайніми точками є температура, при якій прокаріоти розвиваються найкраще. Така температура дістала назву оптимальної. Кардинальні температурні точки для деяких мікроорганізмів наведено в табл.3. Ці точки, хоча і є характерними для кожного виду мікроба, але вони можуть змінюватися під впливом інших чинників зовнішнього середовища.

Щодо температурних умов, усі мікроорганізми прийнято поділяти на три групи: психрофіли, мезофіли, термофіли. Психрофіли - холодолюбні мікроби. Мінімальні температури для них - у межах від - 10 до О°С, оптимальні - від 10 до 15°С і максимальні - близько ЗО°С. Психрофіли живуть у грунтах полярних країн, холодних морях і океанах, льодах, на заморожених продуктах тощо.

Мезофіли - мікроорганізми, мінімальні температури для яких перебувають у межах від 0 до 10°С, оптимальні - близько 25-35°С, максимальні - 40-50°С. До них належать більшість сапрофітних і патогенних мікроорганізмів, наприклад, кишкова паличка, протей, стафілокок та інші.

Термофіли - група теплолюбних мікробів, які можуть розвиватися при відносно високих температурах.

Природа термофілії досі ще не розкрита. Висловлюються припущення, що ліпіди відіграють певну роль у молекулярних механізмах термофілії, сприяючи термостабільності мембран, і що нижня температурна межа росту термофілів визначається температурою плавлення мембранних ліпідів. За іншою гіпотезою, визначальна роль у термофіла належить ферментним білкам, а саме: основні температурні точки термофілів залежать від конформації одного або декількох основних ферментів. Деякі вчені поділяють твердження, згідно з яким термофілія зумовлюється термостабільністю структурних компонентів клітин термофілів.

Зниження температури нижче оптимальної не так згубно впливає на прокаріотів, як її підвищення понад максимальну. На явищі впливу високих температур грунтуються поширені способи знезараження продовольчих продуктів, поживних середовищ, посуду та інструментів. Вони дістали назву пастеризації і стерилізації.

Низькі температури мікроби витримують порівняно легко. Наприклад, деякі види бактерій не втрачають життєздатності навіть при температурі рідкого водню (-253°С). При дії низьких температур прокаріоти можуть впадати в анабіотичний стан, зберігаючи тривалий час свою життєдіяльність. Низькі температури широко використовуються для зберігання різних продуктів, які швидко псуються. Використовують два способи зберігання продуктів на холоді: в охолодженому стані при температурі від 10°С до - 2°С і в замороженому стані при температурі від - 12 до - ЗО°С.

Випромінювання. Пряме сонячне світло шкідливо впливає на більшість видів бактерій. Тільки фототрофні мікроорганізми витримують вплив сонячної радіації порівняно легко. Вплив різних видів випромінювання на прокаріотів залежить від довжини хвилі, а також інтенсивності і тривалості випромінювання. Променева енергія поширюється в просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Це можуть бути радіохвилі, видимі, інфрачервоні й ультрафіолетові світлові промені, іонізуючі промені - рентгенівські і космічні промені, а також випромінювання, які виникають при ядерних реакціях.

Найбільшою довжиною характеризуються радіохвилі. Вони не викликають біологічного ефекту. Дещо меншу довжину хвилі мають інфрачервоні промені. При поглинанні живим організмом вони перетворюються на тепло. Видиме світло, з довжиною хвилі від 300 до 800 нм, поглинається фотосинтезуючими прокаріотами і перетворюється на хімічну енергію. Цей вид випромінювання індукує такі процеси у прокаріотів, як фотосинтез, фототаксис, фотореактивацію ДНК тощо.

Найбільш згубними для бактерій є короткохвильові промені, наприклад, ультрафіолетові (УФ) з довжиною хвилі 250-260 нм. Вони поглинаються ДНК, РНК і білками та зумовлюють зміни їхніх молекул, що призводить до пошкодження клітини. УФ-промені викликають також мутагенний ефект, спричиняючи спадкові зміни прокаріотів, а тому їх часто використовують для одержання мутантів різних мікроорганізмів. Штучні джерела УФ-променів - бактерицидні лампи - широко використовують для дезинфекції повітря, холодильних камер, лікувальних і виробничих приміщень тощо [7].

Іонізуюче випромінювання на мікроорганізми може діяти згубно (бактерицидна дія) або викликати мутагенний ефект. Ефективність дії іонізуючої радіації залежить від виду, дози і об'єкту опромінення. Наприклад, прокаріоти набагато витриваліші до дії ядерних випромінювань, ніж вищі організми. Тіонові бактерії, які живуть у покладах уранових руд, мають високу стійкість до радіації. Бактерії знаходили у воді атомних реакторів, де концентрація іонізуючої радіації перевищувала 20-30 тис. Гр (2-3 млн рад).

Щодо механізму дії радіації на живі організми, то вважають, що вона виявляє пряму і непряму дію. Пряма дія полягає в радіаційно-хімічних перетвореннях молекул у місці поглинання радіоактивних променів. Вплив останніх спричинює набуття молекулою збудженого стану, в результаті цього утворюються вільні радикали і переоксиди, які реагують з ДНК, РНК і білками. При непрямій дії радіації відбувається пошкодження молекул мембран, органел, клітин цими ж продуктами радіолізу води.

Ультразвук. Ультразвукові хвилі мають частоту коливання понад 16 000 Гц. Вони виявляють згубну дію на різні мікроорганізми: зумовлюють розпад високомолекулярних сполук, коагуляцію білка, інактивують ферменти, токсини, спричинюють розрив клітинної стінки тощо. Досі ще не розкрито механізм дії ультразвукових хвиль. Його зв'язують з кавітацією, тобто утворенням у рідині порожнин, при закриванні яких виникають гідравлічні удари, що руйнують клітини мікроорганізмів.

До дії ультразвуку чутливі (різною мірою) всі прокаріоти. Наприклад, до дуже чутливих належать протей, сальмонели, сирна паличка та інші, до дуже стійких - туберкульозна паличка та багато інших прокаріотів. Інтенсивні дослідження дії електрогідравлічного ефекту на живі об'єкти за допомогою спеціальних установок проводились І.О. Ситником (1982) та іншими дослідниками. Це відкрило широкі можливості для практичного використання електрогідравлічного ефекту при стерилізації молока, соків та інших харчових продуктів, виробництві вбитих вакцин, одержанні внутрішньоцитоплазматичного білка різних видів мікробів, а також для стерилізації питної і стічних вод.

Осмотичний тиск. Важливе значення для життя прокаріотів має осмотичний тиск, величина якого визначається концентрацією розчинених речовин у середовищі. Цитоплазматична мембрана бактеріальної клітини регулює проникнення в клітину і вихід із неї води і розчинених речовин, зберігаючи при цьому осмотичну рівновагу. Надходження води з довкілля у клітину можливе лише в тому випадку, коли осмотичний тиск в клітині буде більшим, ніж тиск зовнішнього розчину. При високому осмотичному тиску в середовищі клітина втрачає здатність поглинати з нього воду, що згубно діє на неї. Нормальний осмотичний тиск у клітині визначається в межах від 3 до 7 атм.

Мікроорганізми, які добре розвиваються при нормальному тиску, дістали назву осмотолерантних. Мікроби, що краще розвиваються при підвищеному осмотичному тискові, називаються осмофільними. Є також група бактерій (наприклад НаІоЬасІегіит), які потребують для свого росту і розвитку високої концентрації солей (КаСІ). Вони краще ростуть при концентрації солі в середовищі в межах 20-30 %. Ці прокаріоти дістали назву галофілів. Своєю чергою серед них розрізняють помірних і екстремальних галофілів. Галофіли потребують іонів Ка+ для стабільності клітинних мембран і активності ферментів.

Гідростатичний тиск. Прокаріоти по-різному реагують на дію гідростатичного тиску. Наприклад морські бактерії, що мешкають на глибині 1000-10 000 м, можуть витримувати тиск до 900 атм. Деякі бактерії, дріжджі, цвільові гриби витримують тиск до 3000 атм, а фітопатогенні віруси - до 5000 атм. Бактерії, які ростуть при звичайному та підвищеному тиску, називають баротолерантними.

Мікроорганізми, що краще розвиваються при високому тиску, належать до барофільних організмів. Під дією гідростатичного тиску змінюються активність ферментів і біохімічні властивості бактерій.

Для свого нормального розвитку і функціонування будь-який живий організм повинен мати - гомеостаз.

Зміна цієї сталості (гомеостаза) - дезадаптація може привести до загибелі організму. Найбільш жорстка константа - кислотна-лужна рівновага (зрушення рН на 0,4 призводить до загибелі). Тому будь-який організм повинен пристосовуватися (адаптуватися) в умовах зміни екологічних факторів. Під адаптацією розуміють сукупність морфологічних, фізіологічних, генетичних і поведінкових пристосувань до певних умов середовища.

Адаптація здійснюється за допомогою нервової й ендокринної систем.

У живих організмів є три види регуляції:

1. Гуморальна (рідинна) - регуляція через рідинне середовище організму (кров, лімфу, тканинну рідину). Це найдавніший вид регуляції. Він був характерний для давніх організмів.

Основні недоліки цього виду регуляції:

" уповільнена реакція - регуляція діється протягом певного часу (наприклад, при прийманні таблеток, уколах);

" відсутність конкретного адресата (впливає на багато органів і систем організму з появою побічних ефектів. Наприклад, при прийманні аспірину спостерігається внутрішньошлунковий крововилив - 1 таблетка - 0,5 мл крові).

2. Нервова регуляція. З'явилася у ході еволюції живих організмів. При цьому типі регуляції вплив фактора сприймають рецептори (нервові закінчення), що передають сигнал аналізаторам (групи рецепторів - органи чуттів), і далі в центральну нервову систему (головний і спинний мозок), яка приймає рішення і віддає виконавчу команду (відповідна реакція).

Переваги цього виду регуляції полягають в швидкості реакції (до 110 м/с), а також у впливі на конкретний орган.

3. Гормональна регуляція є різновидом гуморальної регуляції. Здійснюється за рахунок гормонів, тобто речовин, що виробляються в залозах внутрішньої секреції. Це цілеспрямований тип регуляції, проте вона відбувається поволі.

Розглянемо вплив абіотичних фізичних (кліматичних) факторів середовища на живі організми й їх пристосування (на прикладі адаптації до температури).

У відношенні до сонячного випромінювання організми стоять перед дилемою: з одного боку, пряме впливання світла на протоплазму смертельно для організму, з іншого боку - світло служить первинним джерелом енергії (про це окрема лекція про харчові ланцюги), без якого не можливе життя.

Ультрафіолетове випромінювання. Вищі і нижчі організми по-різному реагують на випромінювання цього діапазону. Вся ділянка ультрафіолетових променів згубна для бактерій. Знищувальна дія підсилюється за наявності у середовищі кисню. Ультрафіолетове випромінювання гальмує також розвиток грибів й вбиває їхні спори. Вищі рослини в принципі не вимагають ультрафіолетового випромінювання для нормального розвитку.

Тварини, що мають великі розміри тіла, передусім, птахи і ссавці (в тому числі і людина), потребують деякої кількості ультрафіолетового випромінювання у зв'язку із синтезом вітаміну Д (відповідає за міцність кісток скелету). Проте передозування випромінювання кварцовою лампою у людини призводить до опіків, а у дрібних тварин ультрафіолетове випромінювання може викликати загибель.

Видиме випромінювання. Є для організмів основним джерелом енергії і також летальним фактором середовища. Його дія залежить від адаптації організму до світла. Загальне ділення організмів з точки зору їх вимог до напруженості видимого випромінювання подібно у рослин і тварин. Світлолюбні чи світлостійкі рослини мають назву геліофіти, тварини - геліофіли, Затінковитривалі рослини мають назву скіофіти; тварини, що уникають світла - геліофоби.

Інфрачервоне випромінювання. Зелені рослини пропускають чи відбивають велику частину променів інфрачервоного діапазону.

Тварини використовують інфрачервоне випромінювання як джерело теплової енергії. Це випромінювання має велике екологічне значення, головним чином з причини щодо викликає мого їм теплового ефекту.

Адаптація до температури. Життя може існувати в температурному інтервалі від - 200° С до +100° С. В льодах Антарктиди температура повітря може знижуватися до позначки - 88° С, в африканських пустелях підійматися до +55° С На Землі є регіони з чималими річними коливаннями температури (наприклад, на північному сході України до 60° С), є країни з незначними (на Галапагоських островах цілий рік температура повітря приблизно +27° С). І в усіх регіонах земної кулі існує життя. Більшість видів і велика частина активності організмів приурочені до певних, достатньо вузьких діапазонів температур [9].

Розрізняють два типи живих організмів:

1. Пойкілотермні - організми, які не мають постійної температури тіла, тобто температура їх тіла змінюється залежно від температури навколишнього середовища (холоднокровні тварини - безхребетні, риби, земноводні і плазуни).

2. Гомойотермні - організми, які незалежно від температури навколишнього середовища, підтримують температуру тіла на одному рівні (теплокровні тварини - птахи і більшість ссавців). Це стає можливим завдяки процесам терморегуляції, що відбуваються в організмах.

Терморегуляція здійснюється шляхом зміни інтенсивності теплотворення (при окислювальних процесах в організмах) - хімічна терморегуляція і шляхом зміни тепловіддачі через шкіру (випарування поту та інш.) - фізична терморегуляція.

Температура тіла в цілому залежить від співвідношення між кількістю тепла, що виробляється, і тим, що віддається у навколишнє середовище.

Єдиним джерелом енергії в організмі є їжа, яка підлягає ряду обмінних процесів, відкладається про запас, а після цього, по мірі необхідності, йде розпад із виділенням енергії. Найбільш інтенсивно теплоутворення відбувається в м'язах, печінці, нирках. Значно менш - в з'єднувальних тканинах, кістках, хрящах.

Найбільш інтенсивні процеси тепловиділення відбуваються при скороченні м'язів (приблизно 80% енергії перетворюється на тепло, тремтіння збільшує теплотворення до 200%).

В організмах тварин на зміну температури навколишнього середовища реагують терморецептори, що знаходяться в шкірі, на роговій оболонці очей і в слизових оболонках.

Терморецептори поділяються на:

" ті, що сприймають холод (холодові);

" ті, що сприймають тепло (теплові).

Холодові рецептори залягають поверхнево (на глибині 0,17 мм), теплові - глибше (0,3 мм).

Кількість точок на поверхні тіла, де зосереджуванні холодові рецептори приблизно дорівнюється 250 тисячам, теплові - приблизно 30 тисячам.

В природних умовах зимою переважає хімічна, а літом - фізична терморегуляція.

Реакція організму вищих тварин на низькі температури відбувається за наступною спрощеною схемою:

"початково низька температура виступає збудливо, як стресорний фактор;

"при подальшому впливі температури навколишнього середовища відбувається зниження температури тіла і спрацювання механізмів опору (починаються процеси теплотворення - виділення енергії);

"при продовженні впливу фактора на організм і вичерпання резервів останнього наступає загибель (у людини цьому відповідає пониження температури тіла до +24° С, при який скипаються ферменти).

При впливі високої температури відбувається вихід крові з кров'яних депо в шкіру, розширення судин і збільшення інтенсивності тепловипромінювання.

Важливу роль у віддачі тепла з організму відіграє процес випарування вологи з поверхні шкіри (через потові залози) і легень. Протягом доби потові залози виділяють 500 мл вологи, з поверхні легень втрачається 350 мл (всього 850 мл). Враховуючи, що на випарування 1 мл води потребується 0,58 ккал, можна побачити, що таким шляхом організм може віддати в навколишнє середовище до 500 ккал на добу.

У тварин, які не мають потових залоз, процеси випарування зі шкіри відсутні і тепловіддача йде з інших поверхонь (наприклад, у собаки - з поверхні язика, у зайця - з поверхні вух).

Важливим є відношення поверхні тіла організму до його об'єму: чим воно менше, тим менше тепловіддача у тварини. Тому у теплокровних тварин, що схильні до географічної мінливості, розміри тіла особин статистично (в середньому) більше у популяцій, що проживають в більш холодних частинах ареалу виду - правило бергмана.

Важливим є також кількість вологи в тілі організму: чим її менше, тим легше переноситься холод.

Вологість середовища є важливим фактором, що визначає можливість виживання наземних тварин. За ставленням до вологості організми прийнято ділити на 4 екологічні групи:

1. Гідрофіти - організми, що проживають у воді.

2. Гелофіти - організми, що проживають на межі води і суходолу.

3. Гігрофіли - організми, що вимагають високої вологості середовища.

4. Ксерофіли - організми, що проявляють високу стійкість до усихання.

Атмосферний тиск робить чималий вплив на хід життєвих процесів тваринних організмів. Для рослин цей вплив поки що не встановлений.

Іспанські конкістадори змушені були перенести столицю Перу в розташовану на березі океану Ліму, тому що на висоті 3500 метрів коні і свині не розмножувалися. Осіле проживання людей на висоті понад 4000 метрів над рівнем моря призводить до вимирання поселень.

Гідростатичний тиск зупиняє процеси бродіння при 600 атм., а гнильні процеси при 700 атм. Риби поверхневих вод гинуть при 300 атм., але відома всім морська зірка витримує тиск до 600 атм.

Пристосування до нових кліматичних умов має назву акліматизація [4].

Розрізняють істинну акліматизацію, що супроводжується зміною генетичної структури (відбувається поволі і рідко) і натуральну, при якій відбуваються зміни у фізіології організму, але у межах норми.

Перелік лімітуючих факторів не обмежується тільки фізичними абіотичними факторами. Біологічні взаємовідносини, біотичні фактори не менш важливі як регулятори розподілу і чисельності організмів у природі.

2.4 Стiйкiсть систем органiзмiв