Абіотичні фактори середовища: температура, радіаційний фон
Температура. Цей кліматичний фактор визначає швидкість біохімічних реакцій в клітинах, впливаючи на більшість фізіологічних процесів від проходження нервових імпульсів до травлення. Занадто високі або занадто низькі температури згубні для організму. Висока температура руйнує біополімери (білки крові людини денатуруються вже при 41-42 С), надмірно низька – згубна для тканин.
У зв’язку з сезонними змінами клімату істоти наділені властивістю аклімації – можливістю змінювати межі витривалості. З настанням осені морозостійкість рослин поступово підвищується накопиченням в клітках вуглеводів. Навесні вона різко знижується (у разі заморозків рослини можуть загинути). У тварин при аклімації до зими міняється шерсть або пір’яний покрив, збільшується жировий прошарок, запасається підшкірний жир. У теплу пору року включаються фізіологічні механізми, що захищають від перегріву, збільшується кількість випарів через покриви і дихальну систему. Сезонна аклімації відмінна від акліматизації – пристосування до нового чи змінилося круглогодичному комплексу біотичних і абіотичних факторів місцевості.
Комахи, плазуни, багато звірів і рослини переходять з настанням осені в стан зимового спокою, що супроводжується сплячкою. Для захисту від переохолодження кількість води в їх організмах знижується. Щоб уникнути утворення льоду, в тканинах підвищується осмотичний тиск внутрішніх рідин, накопичуються холодозащітние речовини, – в результаті точка замерзання рідин може опускатися до -20 С. Обмін речовин сповільнюється. Частота серцевих скорочень у ховраха – близько 300 ударів на хвилину, а під час сплячки – всього 3 удари, температура тіла падає до +5 ° С. Пустельні комахи, гризуни і черепахи з настанням спеки впадають у літню сплячку.
Деякі істоти здібні до анабіозу – тимчасовому і обратимому сильному уповільнення метаболічних процесів. Енергія витрачається гранично економно, обмін речовин майже припиняється. При відновленні сприятливих умов життя організму поновлюється. Мухи, коловертки і нематоди витримують у стані анабіозу тривалі пониження температури до -190 С. Анабиоз в порівнянні з заціпенінням (зниженою активністю внаслідок нестачі тепла, вологи, їжі) і сплячкою супроводжується більш глибоким придушенням життєдіяльності.
Організми, здатні жити в широкому діапазоні факторів середовища, називають Еврібіонтность (<грец. Eurys широкий), вузькому – стенобіонтних (<грец. Stenos вузький). Види, що мешкають у високих широтах, як правило, Еврібіонтность. Тундрові песці переносять коливання температур від +30 до -55 С, даурская модрина поблизу Верхоянська витримує температуру до -70 С. Велика частина тропічних тварин і рослин – Стенобіонти, зниження температури до +5 С для них згубно. Для більшості організмів сприятливим є діапазон від +15 до +30 С.
У воді завдяки її високій теплоємності коливання температури істотно менше, ніж на суші. Тому водні види зазвичай стенобіонтних. Діапазон пристосованості деяких видів антарктичних риб складає всього 4 С (від -2 до +2 С). З підвищенням температури до 0 С інтенсивність обміну речовин у них виростає, а при +2 С різко падає, і риби впадають в теплове заціпеніння.
Температура тіла безхребетних і хордових (за винятком птахів і ссавців) змінюється залежно від навколишнього середовища, тому їх називають пойкілотермнимі (<грец. Poikos мінливий). Птахи і ссавці гомойо-термних (<грец. Homoios подібний) – завдяки більш високій інтенсивності обмінних процесів і істотних витрат енергії температура їх тіла залишається відносно постійною (35-40 С). Для кращої теплоізоляції вони наділені оперенням, густою шерстю або підшкірним жиром.
У популяціях теплокровних тварин з просуванням на північ зменшуються виступаючі частини і збільшуються середні розміри тіла. Наприклад, уссурійський тигр крупніше індійського, а полярний вовк – червоного південно-азіатського. Європейський бурий ведмідь важить 150-280 кг, камчатський – від 400 до 500 кг, а ведмеді Аляски і острова Вадьяк – близько 800 кг. Справа в тому, що теплоп-тери пропорційні площі поверхні тіла, їх питома величина (на кілограм ваги) падає зі збільшенням обсягу тваринного (S / V = 3 / г – із зростанням радіуса втрати знижуються).
Багато північні види наділені, за висловом біологів, “чудовою мережею” кровоносних судин. У ластах китів і лапах птиць вени розташовані впритул до артерій. Тепло артерій передається венам і повертається в тіло, температура кінцівок і тепловтрати різко знижуються.
Арктичні рослини – в основному сланких форм, їх листя підвушковидні. Завдяки такій конфігурації рослини уловлюють більше сонячного світла і максимально використовують тепло нагрітої грунту.
Спільноти наземних організмів характеризуються широтной зональністю – зміною видів при просуванні від екватора до полюсів. Вологі тропічні ліси переходять в субтропіки і далі в листопадний ліс помірного клімату і низькорослу тундрову рослинність. Типи природних співтовариств певних ландшафтно-географічних зон називають біома (наприклад, биом тундри або хвойних лісів). Гірські ланцюги і басейни великих річок сприяють проникненню теплолюбивих видів далеко на північ. Гори захищають від холодних вітрів, а водні маси служать резервуаром тепла, що підвищує середню температуру грунту і повітря. Вода має велику теплоємність, вона запасає тепло і тривалий час зігріває довкілля. Створюваний мікроклімат формує поєднання видів, деколи не характерних для даного біома.
Радіаційний фон. Високоенергетичних радіація здатна іонізувати атоми, тому її називають іонізуючим випромінюванням. Частина цього випромінювання приходить з космічного простору, інша – від радіоактивних порід планети. Це ядра гелію (а-частинки), потік електронів ф-частинки), гамма – і рентгенівське випромінювання. Радіаційний фон іонізуючого випромінювання в різних місцях планети відрізняється в 3-4 рази. Найменше він на поверхні моря, а максимальний на вершинах гранітних гір із-за меншої товщини атмосфери і більшої кількості радіоактивних елементів в гранітних породах.
Найбільш чутливі до радіації людина і високоорганізовані тварини. Навіть невелике підвищення фону призводить до помітного зростання частоти мутацій. У вищих рослин найбільш чутливо до радіації клітинне ядро, що містить генетичну інформацію. У тварин визначальну роль відіграє чутливість окремих систем. Навіть низькі дози викликають у ссавців пошкодження швидко делящейся тканини кісткового мозку, оскільки в період ділення генетичний матеріал особливо уразливий. Неделящіеся нервові клітини пошкоджуються лише при високих рівнях опромінення.
Розсіяні в довкіллі радіоактивні елементи потрапляють в організми також при русі по харчових ланцюгах (грунт ^ рослина ^ рослиноїдна тварина ^ хижак). Помірна радіація стимулює ріст ряду рослин, але в цілому радіація призводить до зростання частоти мутацій і каліцтв, збіднення видового складу біоценозів.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)