Влияние основных абиотических факторов на живые организмы

Федеральное Государственное  Образовательное  Учреждение

Высшего Профессионального  образования

«Московская Государственная  Академия Ветеринарной Медицины и Биотехнологий  им. К.И.Скрябина» 
 
 
 
 

Реферат

на тему: «Влияние основных абиотических факторов на живые организмы» 
 
 

Выполнила:

Студентка I курса ВБФ 3 группа

Гулина А.А

Проверила:

Кораблёва Т.И 
 
 
 
 

Абиотические  факторы среды  и их влияние на живые организмы

Анализ состояния  экосистем, который является обязательным  элементом  всякого современного экологического исследования, требует  рассмотрения экологических факторов. Однако не все они одинаково важны, кроме того, они также различаются  и по интенсивности воздействия  на экосистему. Так, в наземных экосистемах  наиболее существенными считают  интенсивность солнечной радиации, температуру и влажность воздуха, количество атмосферных осадков, скорость ветра. Следует подчеркнуть, что выполнение любых экологических работ в современных условиях, например, экологической экспертизы и оценки риска, требует, наряду с анализом воздействия антропогенных факторов, и анализа различных природных экологических факторов. Рассмотрим более подробно некоторые лимитирующие физические факторы.

1.Свет, с одной стороны, служит для организмов первичным источником энергии, без которого невозможна жизнь. С другой стороны, прямое воздействие света на клетку смертельно для организмов. Эволюция биосферы в целом была направлены на «укрощение» поступающего солнечного излучения, использование его полезных составляющих и защиту от вредных. Следовательно, свет – это не только жизненно важный, но и лимитирующий фактор, как на минимальном, так и максимальном уровнях. Солнечный свет представляет собой электромагнитное излучение с различными длинами волн. Этот поток можно разделить на несколько областей, различающихся физическими свойствами и экологическим значением для различных групп организмов. Границы этих областей приближенно можно представить следующим образом:

•        <150 нм - зона ионизирующей радиации,

•        150 - 400 (390) нм - ультрафиолетовая (УФ) радиация,

•        400 (390) - 800 (760) нм - видимый свет (границы диапазона различаются для разных организмов),

•        800 (760) - 1000 нм - инфракрасная (ИК) радиация,

•        >1000 нм - зона т.н. дальней ИК - радиации - мощного фактора теплового режима среды. 

Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губительный для живых клеток, до поверхности Земли не доходит, так как отражается озоновым экраном. Мягкий ультрафиолет с длиной волны от 290 до 390 нм несет много энергии и вызывает образование витамина D в коже человека, он же воспринимается органами зрения многих насекомых; эти лучи в умеренных дозах стимулируют рост и размножение клеток, повышают содержание витаминов, увеличивают устойчивость к болезням. Видимый свет с длиной волны от 390 до 760 нм используется для фотосинтеза фототрофными организмами (растениями, фотосинтезирующими бактериями, сине-зелеными водорослями) и животными для ориентации. Инфракрасная часть солнечного спектра (тепловые лучи) с длиной волны более 750 нм вызывает нагревание предметов, особенно важна эта часть спектра для животных с непостоянной температурой тела - пойкилотермных.

На биосферу из космоса падает солнечный свет с энергией. Эта так называемая солнечная постоянная. Этот свет, проходя  через атмосферу, ослабляется и  до поверхности Земли в ясный  полдень может дойти не более 67% его энергии. Проходя через  облачный покров, воду и растительность, солнечный свет еще больше ослабляется, и в нем значительно изменяется распределение энергии по разным участкам  спектра. Лучистая энергия, достигающая земной поверхности в ясный день, состоит примерно на 10% из ультрафиолетового излучения, на 45%— из видимого света, на 45% — из инфракрасного излучения. Меньше всего при прохождении через облака и воду ослабляется видимый свет. Следовательно, фотосинтез может идти и в пасмурные день, и под слоем чистой воды некоторой толщины. Свет необходим всем живым организмам. Но, некоторые организмы могут развиваться в полной темноте. Например, многие грибы и бактерии .Особое значение в жизни всех организмов имеет видимый свет. С участием света у растений и животных протекают важнейшие процессы: фотосинтез, транспирация, фотопериодизм, движение, зрение и т.д. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется процесс фотосинтеза, т.е. синтез органических веществ из неорганических. Фотосинтезирующая деятельность зеленых растений обеспечивает планету органическим веществом. Все организмы зависят в питании от земных фотосинтезирующих растений. Растения для фотосинтеза используют, в основном, синие и красные лучи. По отношению к свету их принято делить на светолюбивые (растения степей), теневыносливые (большинство лесообразующих пород) и теневые (мхи, папоротники).

Движение  Земли вокруг Солнца вызывает закономерные изменения длины дня и ночи по сезонам года. Сезонная ритмичность в жизнедеятельности организмов определяется, в первую очередь, сокращением световой части суток осенью и увеличением весной. Продолжительность светового дня является важным регулирующим фактором в жизни живых организмов. Сезонные изменения физиологической активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи называют фотопериодизмом.  Длина светового дня, в отличие от других абиотических факторов, для каждой местности изменяется строго закономерно (известно, что самый короткий день 22 декабря, а самый длинный - 22 июня, известна продолжительность любого дня года). В результате естественного отбора выживали организмы, чьи физиологические функции регулировались продолжительностью светового дня. Если продолжительность светового дня искусственно поддерживать более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост прекращается, они сбрасывают листву и у них наступает состояние зимнего покоя. Уменьшение светового дня в конце лета ведет к прекращению роста, стимулирует отложение запасных питательных веществ организмом, вызывает у животных осенью линьку, определяет сроки группирования в стаи, миграции, переход в состояние покоя и спячки. Увеличение длины светового дня стимулирует половую функцию у птиц, млекопитающих, определяет сроки цветения растений.

2.Температура. Тепловой режим – важнейшее условие существования всех живых организмов, так как все физиологические процессы в них возможны при определенных условиях. Главным источником тепла является солнечное излучение. Сила и характер солнечного излучения зависят от географического положения и являются важными факторами, определяющими климат региона. Климат же определяет наличие и обилие видов животных и растений в данной местности. Диапазон существующих во Вселенной температур равен тысячам градусов.

По сравнению  с ними пределы, в которых может  существовать жизнь, очень узки - около 300 0С, от -200 0С до +100 0С. На самом деле большинство видов и большая  часть активных физиологических  процессов приурочены к более узкому диапазону температур. Как правило, это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков, - от 0 0С до +50 -С. Однако существуют организмы, обладающие специализированными ферментными системами, что обеспечивает им возможность активного существования при температуре тела, выходящей за указанные пределы. Значение температуры заключается в том, что она изменяет скорость протекания биохимических процессов в клетках, и это отражается на жизнедеятельности организма в целом.

По отношению  к температуре как к экологическому фактору все организмы подразделяются на две группы: холодолюбивые и теплолюбивые. 

Холодолюбивые организмы, или криофилы, способны жить в условиях относительно низких температур и не выносят высоких. Так, древесные и кустарниковые породы Якутии не вымерзают при -70С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники, ногохвостки, пингвины.  

У теплолюбивых, или термофилов, жизнедеятельность приурочена к условиям довольно высоких температур. Это преимущественно обитатели жарких тропических районов Земли. Они не переносят низких температур и нередко гибнут уже при 0С, хотя физического замораживания их тканей и не происходит. Причиной их гибели, как правило, является нарушение обмена веществ, приводящее к образованию в растениях несвойственных им продуктов, в том числе и вредных, вызывающих отравление.

Многие организмы  обладают способностью переносить очень  высокие температуры. Например, пресмыкающиеся, некоторые виды жуков и бабочек выдерживают температуру до 45-50 С. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52 С обитает рыба – пятнистый ципринодон, в одах горячих ключей на Камчатке постоянно живут сине-зеленые водоросли при температуре 75-80 С. Температурный оптимум для большинства живых организмов находится в пределах 20-25 С, и лишь у обитателей жарких сухих районов температурный оптимум жизнедеятельности находится выше 25-28 0С.

Изменчивость  температуры является мощным экологическим  фактором среды. Живые организмы  приспосабливаются к различным  температурным условиям; одни могут  жить при постоянной или относительно постоянной температуре, другие лучше  адаптированы к колебаниям температуры.

Температуры, лежащие выше нижнего порога развития и не выходящие за пределы верхнего, получили название эффективных температур. Для растений и эктотермных животных количество тепла, необходимое для развития, определяется суммой эффективных температур или суммой тепла. Зная нижний порог развития, легко определить эффективную температуру – по разность наблюдаемой и пороговой температур. Так, если нижний порог развития организма равен 10С, а реальная в данный момент температур воздуха 25С, то эффективная температура будет 15 С (250-100). Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к температуре, среди них морфологические, биохимические, физиологические, поведенческие и т.д. Одно из важнейших приспособлений к температуре у растений – форма их роста. Там, где мало тепла – в Арктике, в высокогорье, - много подушковидных растений, растений с прикорневыми розетками листьев, стелющихся форм. Стелющиеся побеги зимуют под снегом и не подвергаются губительному  действию низких температур.

У животных есть разнообразные поведенческие адаптации к температуре. Они проявляются в миграциях животных в места с более благоприятными температурами, в изменении сроков активности и т.д. В пустынях, где днём поверхность может нагреваться до 60-70С, на раскаленном песке животных почти не увидишь. Насекомые, рептилии и млекопитающие проводят жаркое время, спрятавшись в норы. В глубине почвы температура не так резко колеблется и сравнительно невысокая. При понижении температуры большинство животных переходит на питание более калорийной пищей. Белки в теплое время года поедают более 100 видов кормов, зимой же питаются, главным образом, семенами хвойных, богатых жирами..

При всём многообразии приспособлений живых организмов к  воздействию неблагоприятных температур, выделяют три основных пути: активный, пассивный и избегание неблагоприятных температурных воздействий.

Активный  путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных способностей, дающих возможность осуществления жизненных функций организма, несмотря на отклонения от температурного оптимума.

Пассивный путь – это подчинение жизненных функций организма ходу внешних температур.

•        Зимняя спячка наблюдается у некоторых  грызунов, летучих мышей. При этом резко замедляется интенсивность  обмена веществ, уменьшается частота  дыхательных движений и частота  сердечных сокращений, понижается температура  тела.

•        Зимний сон. Осенью животные накапливают  большое количество жировых запасов  и засыпают на несколько месяцев. При этом не происходит глубокого  изменения обмена веществ, животное можно разбудить, например, можно  разбудить медведя в берлоге. Такое состояние помогает перенести  отсутствие пищи в зимнее время.

•        Анабиоз. Временное состояние организма, при котором все жизненные  процессы замедлены до минимума, отсутствуют  все видимые признаки жизни.

•        Состояние зимнего покоя. Наблюдается  у многолетних растений, направлено на перенесение низких температур. Растения накапливают различные "антифризы", чтобы в цитоплазме клеток не образовались кристаллики льда и не разрушили клеточные структуры. Избегание неблагоприятных температурных воздействий – общий способ для всех организмов. Выработка жизненных циклов, когда наиболее уязвимые стадии проходят в самые благоприятные по температурным режимам периоды года. Реакция конкретного вида на температуру не постоянна и может изменяться в зависимости от времени воздействия температуры окружающей среды и ряда других условий. Другими словами, организм может приспосабливаться к изменению температурного режима. Этот процесс называют акклиматизацией.