Навколишнє середовище впливає на організми, що мешкають на Землі. Температура, світло, вологість – це екологічні фактори середовища. Їх зміни призводять до зміни біологічних властивостей живих організмів. Змінюється географія проживання, розмноження, харчування.
Фактори середовища
До екологічних чинників відносять навколо умови, що роблять вплив на організми. Розрізняють абіотичні фактори неживої природи і біотичні. Біотичні фактори – взаємодію живих організмів, які впливають на їх вид. Також на живі організми впливають антропогенні фактори – наслідки людської діяльності.
Живі організми вміють пристосовуватися до змін – це називається адаптацією. Зовнішній вигляд організму, що відображає його взаємодія з навколишнім середовищем, є життєвою формою.
До біотичних екологічних факторів відноситься температура за умови виникнення особливого мікроклімату або середовища проживання. Фізичні і хімічні зміни навколишнього середовища відносяться до абіотичних.
Температура як екологічний фактор
Відносне сталість температури є основною умовою існування живих організмів. Основне джерело тепла – сонячне випромінювання. Фізіологічні процеси відбуваються тільки при певній температурі.
Вплив температури залежить від географічного розташування конкретного виду. Клімат визначає рослини і тварин, які мешкають у даній місцевості. У Всесвіті діапазон температур досить великий. Життя може існувати тільки від -200 до + 100 оС. Але більшість видів мешкають в більш вузькому температурному режимі.
Для будови білків потрібна температура від 0 до +50 оС. Деякі організми можуть існувати за цими межами. Температура як екологічний фактор характеризується сезонними і добовими коливаннями. Зміни температури, що виходять за діапазон, при якому живі організми можуть існувати, призводить до їх масової загибелі. Менш значуща зміна впливає на ріст, розвиток і поведінка багатьох тварин.
Терморегуляції організмів
Світло і температура як екологічні фактори впливають на пристосованість живих організмів. Це відбувається завдяки біохімічним та фізіологічних перебудов організму і підтримки ними постійної температури тіла. Розрізняють два види організмів:
- пойкилотермные;
- гомойотермные.
Пойкилотермные організми змінюють температуру тіла залежно від навколишнього середовища. До них належать рослини, гриби, риби, земноводні, плазуни і безхребетні. Вони впадають у заціпеніння при низьких або дуже високих температурах.
Гомойотермные вміють підтримувати відносно постійну температуру тіла при зміні умов навколишнього середовища. Деякі теплокровні вміють при зниженні температури впадати в заціпеніння, при цьому їх температура тіла теж стає близькою до нуля. Це спостерігається у деяких птахів і дрібних гризунів. Сезонна сплячка характерна для ведмедів, їжаків, ховрахів та кажанів.
Біохімічна адаптація рослин
Температура – найважливіший екологічний фактор для рослин. При зміні навколишнього середовища рослини не можуть піти в іншу місцевість, тому вони пристосовуються іншим чином.
Більшість рослин для адаптації до занадто низьким або високим температурам підвищують концентрацію соку, накопичують цукру в клітинах, знижують тепловіддачу, підвищують рівень антоціанів.
При впливі высококритичных температур в цитоплазмі рослин збільшується кількість захисних речовин, концентрація органічних кислот, солей і слизу. Завдяки цьому знижується ризик згортання цитоплазми і відбувається нейтралізація токсичних речовин.
У рослин, пристосованих до зниження температури, накопичуються вуглеводи, найчастіше глюкоза, в клітинах зменшується кількість води. Це сприяє зниження точки замерзання.
Фізіологічна адаптація рослин
Зміни температури, екологічного фактора середовища, змушують живі організми пристосовуватися наступним чином:
- зниження власних розмірів, збільшення репродуктивних органів;
- формування укорочених пагонів;
- збереження відмерлого листя на кронах;
- опушення пагонів;
- покриття листя воском;
- оплетення корінням теплих каміння;
- занурення частини рослини в грунт.
Також фізіологічної захистом від зміни температури є посилене випаровування води. Таку форму захисту рослини використовують в жарких вологих районах. У пустелях і степах короткий цикл розвитку захищає від впливу високих температур. Весь цикл відбувається навесні, а літо рослини переживають в стані спокою цибулин або кореневищ. Мохи і лишайники при високих температурах впадають у стан анабіозу.
Морфологічна адаптація рослин до температури
Температура як екологічний фактор змушує рослини пристосовуватися до високих і низьких температур навколишнього середовища.
У субтропічному і тропічному поясі рослини посилюють відображення сонячних променів. Цьому сприяє світла блискуча забарвлення. Таким чином рослини знижують вплив високої температури. Окремі особини здатні зменшувати поверхню, яка поглинає світло, за рахунок колючок, розсічених або згорнутих листя. Вертикальні листя знижують перегрів рослини. Лист може повертатися протягом доби, щоб уникнути прямих сонячних променів.
У холодному кліматі для збереження тепла формуються карликові форми рослин. Дерева можуть досягати у висоту 50 див. Кущі приймають стелющуюся форму. Високогірні та арктичні рослини мають форму подушки. Вони менш чутливі до вітру, добре ховаються під снігом взимку і максимально використовують тепло ґрунту влітку.
Біохімічні адаптації тварин
Такі екологічні фактори, як світло, температура, вологість, впливають на адаптаційні механізми тварин. Різноманітність адаптаційних факторів з’явилося завдяки пойкилотермным і гомойотермным організмам.
У холоднокровних тварин для виключення замерзання в крові накопичуються так звані біологічні антифризи. Їх формування дозволяє знизити точку замерзання і не загинути в критичних умовах. У риб речовини називаються гликопротеиды, у комах накопичується гліцерин або висока концентрація глюкози.
Теплокровні тварини уникають переохолодження за рахунок збільшення обміну речовин. Жирові запаси сприяють появі додаткової енергії, яка витрачається на обігрів організму. У деяких ссавців, наприклад, у бурого ведмедя, є особлива жирова тканина – бурий жир. Він багатий мітохондріями і кровоносними судинами.
Фізіологічна адаптація тварин до температури
На процес адаптації до нових умов впливає температура як екологічний фактор. Коротко процес можна описати наступними словами: у холоднокровних тварин процеси життєдіяльності залежать від навколишнього середовища, у теплокровних регулюються всередині організму.
Теплообмін у холоднокровних тварин відбувається завдяки особливостям кровоносної системи. Судини, м’язи і шкіра тісно стикаються між собою, кров шкіри нагрівається і йде до м’язів, зігріваючи їх. Якщо температура навколишнього середовища збільшується, то прискорюється кровотік.
У всіх тварин перегрів знімається за рахунок випаровування вологи з поверхні тіла. У деяких випаровування інтенсивніше відбувається через слизові і верхні дихальні шляхи. Такий спосіб притаманний теплокровним тваринам з вовною.
При зниженні температури навколишнього середовища тварини, в тому числі і людина, відчувають м’язову тремтіння. Окремі види їх впадають у сплячку. Якщо тварина володіє рідкісною і короткою шерстю, то терморегуляція відбувається за допомогою розширення і звуження судин шкіри.
Морфологічна адаптація тварин
Температура як екологічний фактор впливає на тварин і морфологічну адаптацію. Помічено, що холоднокровні тварини тим більша, чим ближче до екватора. Теплокровні ж – навпаки. Їх розмір збільшується по мірі наближення до арктичного полюса.
Чим більше поверхня тіла, тим інтенсивніша віддача тепла в навколишній простір. З цієї причини південні тварини мають довгими вухами, довгим хвостом і кінцівками. Це особливо видно при розгляді близьких видів гризунів.
Зменшення втрат тепла сприяють різні покриви тіла: у плазунів – роговий покрив, у птахів – пір’я, у ссавців – хутро. Збереженню тепла при зниженні екологічного фактора – температури води – у тварин півночі, що живуть у воді, сприяє підшкірний жир. Важливу роль відіграє колір шкірного покриву. Світла забарвлення тропічних тварин дозволяє уникати перегрівання.
Поведінкові адаптації тварин
Поведінкові адаптації залежать від температури як екологічного фактора. У холоднокровних тварин виділяють такі типи поведінкових реакції:
- вибір місць з найкращою температурою;
- зміна пози.
Холоднокровні тварини відшукують місця, де достатньо сонячного світла. Після нагрівання тіла вони переміщуються в тінь або ховаються в норах. Температуру тіла вони підтримують за рахунок м’язових скорочень.
Теплокровні тварини вибирають місця для захисту від холоду або спеки. Характерні масові скупчення тварин для підтримки тепла, сезонні міграції, вміння створювати нори і зариватися в сніг. В норі, виритій під снігом, температура може бути вище на 15-18 оС, ніж навколо. Для багатьох тварин північних широт характерні запасання корму, сплячка і міграція.
Відхилення температури від нормативних показників призводить до незворотних наслідків для організму. Поведінкова адаптація характерна тільки для тварин. Рослини цей фактор не використовують.
Різноманітність температурних умов на Землі
Вегетаційний період рослин залежить від того, в якому поясі вони мешкають. У тропічному поясі він триває цілий рік, у помірному – від весни до осені, в полярному поясі Північної півкулі – до 2 місяців.
На полюсі Північного півкулі зимова температура – 71,2 оС. У Південній півкулі найменша зафіксована температура -89,2 оС. Найспекотніші місця знаходяться в Африці, в районі екватора. Температура в тіні сягає 58 оС, а грунт прогрівається до 70-80 оС. В межах одного поясу виявляються розходження температурних умов. Більш темні ґрунти краще прогріваються. Влітку в лісі прохолодніше, ніж на відкритій місцевості.
Кожен вид живих істот вибирає прийнятний температурний режим. Для одного і того ж рослини в різний період життя потрібно різну кількість тепла.
