Характеристика основных экологических факторов

Свет

В спектре солнечного света выделяют области, различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи — основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи — основной источник тепловой энергии.

По отношению к условиям освещенности растения делят на следующие экологические группы:

• — гелиофиты (светолюбивые) — растения, обитающие в условиях хорошего освещения; они имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, значительное количество пигментов в листьях;
• — сциофиты (тенелюбивые) — растения, плохо переносящие прямые солнечные лучи; для них характерны крупные, тонкие листья, расположенные горизонтально, с меньшим количеством устьиц;
• — факультативные гелиофиты (теневыносливые) — растения, способные обитать как в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения.

Для животных свет — это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.

По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт). Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов (листопад, перелёты птиц).

Температура

От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до + 50 ^оС, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является 120−140 ^оС (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним — (- 190 -273^оС (переносят семена).

По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитающих в условиях высоких температур).

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ).

В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных.

Пойкилотермные организмы — организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные. Температура их тела обычно на 1−2^оС выше температуры окружающей среды или равна ей.

Гомойотермные организмы — организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие. Среди гомойотермных организмов выделяют группу гетеротермных организмов — организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами её понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши).

У живых организмов различают три механизма терморегуляции. Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения величины теплопродукции за счёт изменения интенсивности обмена веществ. Физическая терморегуляция связана с изменением величины теплоотдачи. Этологическая (или поведенческая) терморегуляция заключается в избегании условий с неблагоприятными температурами.

Вода

Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70%. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной 95% всей воды клетки) и связанной (4−5% связаны с белками).

Наиболее важные функции и свойства воды следующие:

вода является лучшим растворителем, в ней растворяется большинство веществ;

в качестве реагента вода участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза;

вода является термостабилизатором и терморегулятором, эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоёмкость, высокая теплопроводность, высокая теплота испарения;

вода осуществляет транспортную функцию, способствуя передвижению веществ к различным частям организма и выведению ненужных продуктов из организма;

вода выполняет структурную функцию — цитоплазма клеток содержит от 60 до 95% воды, и именно вода придает клеткам их нормальную форму.

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).

В частности среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов.

Гигрофиты — растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. К ним, в частности, относятся водные растения — гидрофиты и гидатофиты. Гидатофиты — водные растения, целиком или большей своей частью погруженные в воду (например, кувшинка). Гидрофиты — водные растения, прикрепленные к грунту и погруженные в воду только нижними частями (например, тростник).

Ксерофиты — растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. К ним относятся суккуленты и склерофиты. Суккуленты — ксерофитные растения с сочными, мясистыми листьями (например, алоэ) или стеблями (например, кактусовые), в которых развита водозапасающая ткань. Склерофиты — ксерофитные растения с жёсткими побегами, благодаря чему при водном дефиците у них не наблюдается внешней картины завядания (например, ковыли, саксаул).

Мезофиты — растения умеренно увлажненных местообитаний; промежуточная группа между гидрофитами и ксерофитами.

Рельеф

Рельефом (формами рельефа) называют совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба.

По размерам рельеф делят на макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф. Макрорельеф — формы рельефа с разностью высот от десятков до тысяч метров (горы, равнины, возвышенности, речные долины).

Мезорельеф — формы рельефа с разностью высот в пределах 10−20 м (холмы, лощины, долины, террасы, склоны разной крутизны, овраги, балки).

Микрорельеф — формы рельефа с разностью высот от нескольких сантиметров до 1 м (бугорки, западины, борозды, кочки, небольшие промоины).

Рельеф оказывает косвенное воздействие на живые организмы, перераспределяя солнечную радиацию и осадки в зависимости от экспозиции и крутизны склонов. Так в северном полушарии на южных склонах произрастают более светолюбивые и теплолюбивые растения, чем на северных, в понижениях обитают более требовательные к влаге растения.

Эдафические (почвенно-грунтовые) экологические факторы

Важнейшими экологическими факторами, характеризующими почву как среду обитания, являются кислотность, содержание питательных элементов, содержание органических веществ, структура, плотность, засоленность, гранулометрический состав.

По отношению к кислотности почвы растения делят на следующие экологические группы: ацидофилы (растут на почвах с рН 7,0); индифферентные виды (могут обитать на почвах с разным значением рН).

По отношению к содержанию питательных элементов в почве среди растений различают олиготрофов (растения, довольствующиеся малым количеством зольных элементов), эвтрофов (нуждаются в большом количестве зольных элементов) и мезотрофов (требуют умеренного количества зольных элементов).

По другим признакам среди растений выделяют такие группы как галофиты (растения засоленных почв), нитрофилы (растения, предпочитающие почвы, богатые азотом), литофиты, или петрофиты (растения каменистых почв), псаммофиты (растения песков).

По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы. Геобионты — животные, постоянно обитающие в почве, весь цикл развития которых протекает в почвенной среде. Геофилы — животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. Геоксены — животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.