Адаптація живих організмів до впливу абіотичних факторів

Світло, температура і вологість є найбільш важливими факторами зовнішнього середовища. Ці фактори закономірно змінюються як протягом року і доби, так і у зв’язку з географічної зональністю. До цих факторів організми виявляють зональний і сезонний характер пристосування.
Атмосферний тиск, можливо, не відноситься до лімітуючим фактором безпосереднього впливу, але воно має пряме відношення до погоди і клімату.
2.4.1. Світло
Сонячне випромінювання є основним джерелом енергії для всіх процесів, що відбуваються на Землі. У спектрі сонячного випромінювання можна виділити три області, різні по біологічній дії: ультрафіолетову, видиму і інфрачервону.
Близько 45% сонячної енергії випромінюється в інфрачервоній області, 45% – у видимій, 10% – в ультрафіолетовій і рентгенівській областях.
Для живих організмів важливі якісні ознаки світла – довжина хвилі, інтенсивність і тривалість впливу.
Ультрафіолетова (УФ) частину спектру характеризується найвищою енергією квантів і високої фотохімічної активністю.
Короткі УФ-промені з довжиною хвилі 150-400 нм згубні для живого. Вони практично повністю поглинаються озоновим екраном, який являє собою тонкий шар атмосфери, що містить молекули озону. Озоновий екран знаходиться на висоті близько 25-35 км від поверхні Землі.
До поверхні Землі доходить лише невелика частина довших ультрафіолетових променів (290-380 нм).
Ці промені володіють високою хімічною активністю – при великій дозі можуть пошкоджувати живі організми. У невеликих кількостях, однак, вони необхідні. У тварин і людини довгохвильові УФ-промені сприяють синтезу вітаміну D. Вони мають Загарное і бактерицидну дію. Комахи зорово розрізняють ці промені, т. Е. Бачать в ультрафіолетовому світлі. Вони можуть орієнтуватися по поляризованому світла.
У рослин довгохвильові УФ-промені сприяють синтезу деяких біологічно активних сполук (вітамінів, пігментів).
Інфрачервоні промені (800-1000 нм) очей людини не сприймає, але вони є основним джерелом теплової енергії.
Ці промені поглинаються тканинами тварин і рослин, внаслідок чого тканини нагріваються. Багато холоднокровні тварини (ящірки, змії, комахи) використовують сонячне світло для підвищення температури тіла.
Інфрачервоні промені прискорюють ферментативні й імунобіологічні реакції, ріст клітин і регенерацію тканин. У рослин під їх впливом здійснюється транспірація, створюються оптимальні умови для роботи устьічного апарату.
Видимі промені з довжиною хвилі 400-750 нм, що досягають поверхні Землі, мають особливо велике значення для організмів.
З областю видимої радіації, яка сприймається оком людини, практично збігається область фізіологічної радіації (300-800 нм). При цьому межа 380-710 нм відноситься до зони високої фотосинтетичної активності.
Область фізіологічної радіації можна умовно розділити на ряд зон:
– УФ більше 400 нм;
– Синьо-фіолетове від 400 до 500 нм;
– Жовто-зелену – 500-600 нм;
– Оранжево-червону – 600-700 нм;
– Дальню червону – більше 700 нм.
Видиме світло забезпечує фотосинтез, має сигнальне та умовно-рефлекторне значення для орієнтування в просторі, посилює біохімічні процеси, імунобіологічних реактивність.
Світло має різне екологічне значення для автотрофних і гетеротрофних організмів.
Рослинам світло необхідне для:
1) утворення хлорофілу;
2) освіти гран хлоропластів;
3) регуляції роботи устьічного апарату;
4) газообміну і транспірації;
5) активації ряду ферментів;
6) біосинтезу нуклеїнових кислот і білків;
7) впливу на терміни розмноження, росту, цвітіння, плодоношення і формоутворення.
Інтенсивність фотосинтезу залежить від зміни довжини хвилі світла. Наприклад, при проходженні світла через воду червона і синя частини спектру фільтруються, а получающийся зеленуватий світло слабо поглинається хлорофілом. Однак червоні водорості мають додаткові пігменти (фикоеритрини), що дозволяють їм використовувати цю енергію і жити на великих глибинах, ніж зелені водорості.
У деяких рослин, наприклад у евкаліпта, фотосинтез не інгібує прямим сонячним світлом. У даному випадку має місце компенсація факторів, так як окремі рослини і цілі співтовариства пристосовуються до різних интенсивностям світла, стаючи адаптованими до тіні (діатомові, фітопланктон) або до прямого сонячного світла.
Світловий режим окремих рослинних видів залежить від:
– Географічного положення місцевості;
– Висоти над рівнем моря;
– Рельєфу місцевості;
– Стану атмосфери;
– Часу доби;
– Сезону року;
– Сонячної активності.
По відношенню до світла виділяють 3 групи рослин.
1. Світлолюбні – рослини відкритих місць з хорошою освітленістю. Це рослини степів, пустель, напівпустель (ковила, полин, злаки) або верхніх ярусів лісів (сосна, береза).
2. Тіньовитривалі – рослини, які можуть виростати в умовах гарного освітлення або легко переносити деяке затінення. Наприклад, дуб, ялина, береза, осика, сосна, звіробій, суниця.
3. Тіньолюбні – рослини, які не виносять прямого світла і нормально розвиваються в умовах затінення. Сюди відносять рослини нижніх ярусів лісів – мох, папороті, конвалії, звездчатку.
Чітких кордонів між трьома розглянутими раніше екологічними групами рослин не існує, тому що серед них є і перехідні форми.
Для багатьох рослин важливі не тільки спектральний склад і інтенсивність світла, але й тривалість світлового часу.
Фотоперіодизм – це регуляція біоритмів живих істот за допомогою світла. Він буває добовий і сезонний. З фотопериодизмом у рослин пов’язано явище фототропізму – це рух окремих органів рослини до світла.
Наприклад, рух суцвіть соняшнику протягом дня по ходу руху Сонця, розкриття суцвіть кульбаби вранці і закриття їх ввечері, зростання кімнатних рослин в освітлену сторону. Це приклади добового фотопериодизма.
Розмір співвідношення тривалості дня і ночі зростає від тропіків до полярного кола. У високих широтах мешкають рослини довгого дня, для початку їх цвітіння потрібен фотопериод більше 14-15 ч. У тропіках ростуть рослини короткого дня – фотопериод менше 10-11 ч.
Сезонний фотопериодизм добре виражений в середніх і північних широтах, пов’язаний зі зміною пір року. З настанням довгого дня і потеплінням (навесні) в рослинах починається рух соку, набухають і розкриваються нирки. З настанням осені, коли рослини реагують на зміну довжини світлового дня, а не на температуру, починається листопад, підготовка до зими.
Для тварин світло не є таким необхідним чинником, як для рослин. Сонячна енергія безпосередньо тваринами не засвоюється, але є джерелом їх життєдіяльності.
1. Сонячне світло визначає добовий фотопериодизм життя тварин та їх розподіл за екологічних нішах.
Усіх тварин можна поділити на денних і нічних. Більшість проявляє найбільшу активність днем ​​(жайворонки, вовки, зайці). Деякі види (кажани, сови) пристосувалися до нічного способу життя. Є також види, що живуть у постійній темряві і не виносять яскравого сонячного світла (наприклад, у грунті, глибоких печерах).
Денний і нічний спосіб життя майже виключає конкуренцію між тваринами за джерела їжі.
2. Сонячне світло дозволяє тваринам легко орієнтуватися в просторі. Еволюційно він сприяв розвитку органів зору. Кольорове зір поширене в різних групах тварин, воно не однаково: добре розвинене у деяких видів членистоногих, риб, птахів і ссавців, але у інших видів цих же груп воно може бути відсутнім.
3. Світло визначає і сезонний фотопериодизм. Зміна довжини світлового дня є пусковим механізмом послідовності фізіологічних процесів, що призводять до линяння і накопиченню жиру, розмноженню у птахів і ссавців і до наступу діапаузи у комах.
Зміна довжини дня тварини сприймають за допомогою органів зору. А рослини – за допомогою спеціальних пігментів, розташованих в листі рослин. Їх рецептори сприймають подразнення і викликають ряд біохімічних реакцій (активація ферментів або виділення гормонів), а пізніше проявляються фізіологічні або поведінкові реакції. Тварини, для яких характерні міграції (перельоти птахів), готуються до них, мігрують, незважаючи на ще достатня кількість тепла і кормової бази.
Вивчення фотопериодизма рослин і тварин показало, що їх реакція на світло заснована не на кількості одержуваного світла, а на чергуванні протягом доби періодів світла і темряви певної тривалості. Всі організми (від одноклітинних до людини) здатні вимірювати час, т. Е. Мають “біологічним годинником”. “Біологічний годинник” також управляються сезонними циклами та іншими біологічними явищами.
“Біологічний годинник” визначають добовий ритм активності як цілих організмів, так і процесів, що відбуваються навіть на рівні клітин, зокрема клітинних поділів.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Адаптація живих організмів до впливу абіотичних факторів