 |
|
Температура и адаптации к ней организмов.
ЛЕКЦИЯ 4 АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И
АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ
1. Свет и его значение в жизнедеятельности животных и растений.
2. Температура и адаптации к ней организмов.
3. Влажность и отношение к ней животных и растений.
Свет и его значение в жизнедеятельности животных и растений.
Важнейший экологический фактор, обуславливающий фотосинтез (основа жизни на Земле). Более 50% поступающего на Земля света – видимый спектр, менее 50% - инфракрасные лучи (тепло), 1% - УФО (стимулирует обменные процессы, в больших дозах – губительно).
Главное значение – необходимое условие фотосинтеза – образование органической продукции в хлоропластах зеленых растений:
6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2↑ (необходимое условие – наличие света и пигмента хлорофилла)
- Влияет на скорость роста и развитие растений;
- Влияет на активность животных;
- Вызывает изменение влажности и температуры среды;
- Является сигнальным фактором, обеспечивающим суточные и сезонные биоциклы.
Световой режим каждого местообитания характеризуется следующими характеристиками:
1) Интенсивность (сила) света – количество энергии, приходящийся на 1 см2 горизонтальной поверхности в минуту. Самый интенсивный – прямой свет, но растения более полно используют рассеянный свет.
2) Количество света – суммарная радиация от полюсов к экватору.
3) Количество отражаемого света (альбедо) – выражается в % от обшей радиации и зависит от угла падения и свойств отражающей поверхности (снег – 85%, зеленые листья – 10%).
Таблица 1 – Экологические группы растений и животных
| Экологическая группа | Характеристика | Примеры | |
| Растения | Гелиофиты (светолюбивые) | имеют мелкие блестящие или густо опушенные листья, расположенные под большим углом, иногда почти вертикально; образуют разряженные насаждения | луговые злаки, растения тундр, эфемеры, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки |
| Сциофиты (теневыносливые) | способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света | ель, клен, граб, лещина, боярышник, земляника, герань, многие комнатные растения | |
| Сциофиты (теневые) | отличаются крупными, нежными, подвижными листьями темно-зеленого цвета, характерна так называемая листовая мозаика | зеленые мхи, плауны, кислица, копытень, седмичник, барвинок, майник и др. | |
| Животные | Дневные | активно бодрствуют и охотятся днем. Это самая большая группа животных | булавоуcые бабочки, заяц, лось, барсук, горностай и др. |
| Сумеречные | животные, активный период суточной жизнедеятельности которых припадает на сумерки (вечерние или утренние) | в первую очередь летучие мыши, козодои, некоторые совы, жуки-навозники, жабы | |
| Ночные | животные, ведущие ночной образ жизни | большинство сов, бабочки-бражники, некоторые тропические древесные лягушки, хомяки |
С влиянием света связано явление фотопериодизма – ритмическое изменение морфологических, биохимических и физиологических свойств и функций организмов под влиянием чередования световых и темновых фаз. Фотопериод – это длина светового дня. В отличие от других факторов, это величина постоянная для данной местности.
Свет для животных необходим, прежде всего, как условие ориентации. Ориентация на свет осуществляется в результате фототаксисов:
1) Положительные фототаксисы – перемещение в сторону наибольшей освещенности;
2) Отрицательные фототаксисы – перемещение в сторону наименьшей освещенности.
Кроме того, световой режим влияет на:
1) географическое распространение животных;
2) ориентацию птиц во время миграций;
3) суточную активность животных.
Т.о., свет необходим прежде всего для осуществления фотосинтеза, для животных он имеет информационное значение.
Температура и адаптации к ней организмов.
Один из важнейших факторов, определяющих существование и развитие организмов. От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном организмы могут существовать при температуре от 0 до +50°С, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток (если температура живой клетки падает ниже точки замерзания, клетка обычно физически повреждается и гибнет в результате образования кристаллов льда, а в случае слишком высокой температуры, происходит денатурация белков). Верхним температурным пределом жизни является +120-140°С (споры, бактерии), нижним – от -190 до -273°С (споры, семена).
По отношению к температуре организмы условно делят на криофилов(обитающих в условиях низких температур) и термофилов(обитающих в условиях высоких температур).
Температура – важнейший ограничивающий фактор, т.к. чем выше температура, тем короче время необходимое для развития организма.
Пример: развитие икринок форели начинается при 00С; при температуре воды +20С до имаго проходит 205 дней; +50С – 82 дня; +100С – 41 день.
Для животных характерно 3 способа приспособлений к изменениям температуры:
1) Пойкилотермия– неустойчивый уровень обмена веществ, непостоянная температура тела, отсутствие механизмов терморегуляции (насекомые, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Для этих организмов характерен пассивный путь приспособления к неблагоприятным температурам – подчинение жизненных функций ходу внешних температур.
2) Гомойотермия – высокий уровень обмена веществ, в процессе которого осуществляется терморегуляция и обеспечивается постоянная температура тела (птицы, млекопитающие). Для таких организмов характерен активный путь приспособления к неблагоприятным температурам – усиление сопротивляемости организма неблагоприятным температурам (развитие регуляторных процессов, позволяющих перенести неблагоприятные температуры).
3) Гетеротермия – промежуточное положение – избегание неблагоприятных температурных воздействий – выработка жизненных циклов, при которых стадии развития проходят в благоприятные температурные сезоны года (животные, впадающие в спячку).
Уживых организмов различают три механизма терморегуляции:химическая(изменение величины теплопродукции за счет измененияинтенсивности обмена веществ), физическая(изменение величины теплоотдачи) и этологическая(избегание условий с неблагоприятными температурами).
Морфологические адаптации животных по отношению к температуре подчиняются нескольким правилам, распространяющимся на организмы, обитающие в разных широтах:
- правило Бергмана:по мере удаления от полюсов к экватору размеры близких в систематическом отношении животных с непостоянной температурой тела увеличиваются, а с постоянной – уменьшаются;
- правило Аллена:у животных с постоянной температурой тела в холодных климатических зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела.