Абіотичні фактори середовища. Основні абіотичні фактори

До абіотичних факторів середовища відносять субстрат та його склад, вологість, температуру, світло та інші види випромінювань у природі, та його склад, і мікроклімат. Слід зазначити, що температуру, склад повітря, вологість та світло можна умовно віднести до «індивідуальних», а субстрат, клімат, мікроклімат та ін. – до «комплексних» факторів.

Субстрат (буквально) – це місце прикріплення. Наприклад, для деревних та трав'янистих форм рослин, для ґрунтових мікроорганізмів це ґрунт. У ряді випадків субстрат можна вважати синонімом довкілля (наприклад, грунт - це едафічна довкілля). Субстрат характеризується певним хімічним складом, який впливає на організми. Якщо субстрат розуміється як місце існування, то він у цьому випадку є комплексом характерних для нього біотичних і абіотичних факторів, до яких пристосовується той чи інший організм.

Характеристика температури як абіотичного фактора середовища

Роль температури як екологічного фактора зводиться до того, що вона впливає на обмін речовин: при низьких температурах швидкість біоорганічних реакцій сильно сповільнюється, а при високих - значно збільшується, що призводить до порушення рівноваги у протіканні біохімічних процесів, а це викликає різні захворювання, а іноді та летальний кінець.

Вплив температури на рослинні організми

Температура не тільки є фактором, що визначає можливість проживання рослин на тій чи іншій території, але для деяких рослин впливає на процес їх розвитку. Так, озимі сорти пшениці та жита, які при проростанні не зазнали процесу «яровізації» (впливу низьких температур), не дають насіння при їх виростанні в найсприятливіших умовах.

Для перенесення дії низьких температур рослини мають різні пристосування.

1. У зимовий період цитоплазма втрачає воду і накопичує речовини, що мають ефект «антифризу» (це моноцукор, гліцерин та інші речовини) - концентровані розчини таких речовин замерзають тільки при низьких температурах.

2. Перехід рослин в стадію (фазу), стійку до впливу низьких температур - стадія спор, насіння, бульб, цибулин, кореневищ, коренеплодів і т. д. а живих клітинах накопичуються речовини-антифризи.

Вплив температури на тваринні організми

Температура по-різному впливає на пойкілотермних та гомойотермних тварин.

Пойкілотермні тварини активні тільки в період оптимальних для їхньої життєдіяльності температур. У період низьких температур вони впадають у сплячку (земноводні, плазуни, членистоногі та ін.). Деякі комахи перезимовують або у вигляді яєць, або у вигляді лялечок. Знаходження організму в сплячці характеризується станом анабіозу, при якому процеси обміну дуже загальмовані і організм може тривалий часобходитися без їжі. У сплячку пойкілотермні тварини можуть впадати під впливом високих температур. Так, тварини в нижніх широтах у спекотний час дня перебувають у норах, а період їхньої активної життєдіяльності припадає на ранок або пізній вечір (або вони ведуть нічний спосіб життя).

У сплячку тварини організми впадають не тільки за рахунок впливу температури, а й за рахунок інших факторів. Так, ведмідь (гомойотермна тварина) впадає в сплячку взимку через нестачу їжі.

Гомойотермные тварини меншою мірою у своїй життєдіяльності залежить від температури, але температура впливає ними з погляду наявності (відсутності) кормової бази. Ці тварини мають такі пристосування для подолання впливу низьких температур:

1) тварини переміщаються з холодніших областей в тепліші (перельоти птахів, міграції ссавців);

2) змінюють характер покриву (літнє хутро чи оперення замінюються більш густий зимовий; накопичують великий шар жиру - дикі свині, тюлені та інших.);

3) впадають у сплячку (наприклад, ведмідь).

Гомойотермні тварини мають пристосування зниження впливу температур (як підвищених, і знижених). Так, у людини є потові залози, які змінюють характер секреції при підвищених температурах (кількість секрету збільшується), змінюється просвіт кровоносних судин у шкірі (при низьких температурах він зменшується, а при високих - збільшується) і т.д.

Випромінювання як абіотичний фактор

І в житті рослин, і в житті тварин величезну роль відіграють різні випромінювання, які або потрапляють на планету ззовні (сонячне проміння), або виділяються з надр Землі. Тут розглянемо переважно сонячні випромінювання.

Сонячні випромінювання неоднорідні і складаються з електромагнітних хвиль різної довжини, а отже, мають і різну енергію. Поверхні Землі досягають промені як видимого, і невидимого спектра. До променів невидимого спектра відносяться інфрачервоні та ультрафіолетові промені, а промені видимого спектру мають сім найбільш помітних променів (від червоного до фіолетового). квантів випромінювань збільшується від інфрачервоного до ультрафіолетового (тобто ультрафіолетові промені містять кванти найбільш коротких хвиль та найбільшої енергії).

Сонячні промені мають кілька екологічно важливих функцій:

1) завдяки сонячним променям на поверхні Землі реалізується певний температурний режим, що має широтний та вертикальний зональний характер;

За відсутності впливу людини склад повітря, тим не менш, може різнитися залежно від висоти над рівнем моря (з висотою вміст кисню та вуглекислого газу зменшується, оскільки ці гази важчі за азот). Повітря приморських районів збагачене парами води, в яких містяться морські солі в розчиненому стані. Повітря лісу відрізняється від повітря полів домішками сполук, що виділяються різними рослинами (так, повітря соснового бору містить велику кількість смолистих речовин та ефірів, що вбивають хвороботворні мікроорганізми, тому це повітря є цілющим для хворих на туберкульоз).

Найважливішим комплексним абіотичним чинником є ​​клімат.

Клімат - це сукупний абіотичний фактор, що включає певний склад і рівень сонячної радіаціїпов'язаний з ним рівень температурного та вологого впливу та певний режим вітрів. Клімат залежить також від характеру рослинності, що росте на даній території, та від рельєфу місцевості.

На Землі спостерігається певна широтна та вертикальна кліматична зональність. Розрізняють вологий тропічний, субтропічний, різко континентальний та інші різновиди клімату.

Повторіть інформацію про різних видахклімату за підручником з фізичної географії. Розгляньте особливості клімату тієї території, де ви живете.

Клімат як сукупний фактор формує той чи інший тип рослинності (флори) та тісно пов'язаний з ним тип фауни. Великий вплив на клімат мають поселення людей. Клімат великих міст відрізняється від клімату заміських зон.

Порівняйте температурний режим міста, де ви живете, і режим температур області, де знаходиться місто.

Як правило, температура в межах міста (особливо в центрі) завжди вища, ніж в області.

З кліматом тісно пов'язаний мікроклімат. Причиною виникнення мікроклімату є відмінності у рельєфі на даній території, наявність водойм, що призводить до зміни умов на різних територіях цієї кліматичної зони. Навіть на відносно невеликій території дачної ділянки на окремих її частинах можуть виникати різні умови для росту рослин через різні умови освітлення.

Абіотичні фактори – компоненти неживої природи. До них відносять: кліматичні (світло, температура, вода, вітер, атмосфера та ін.), що діють на всі довкілля живих організмів: водну, повітряну, ґрунтову, тіло іншого організму. Їхня дія завжди буває сукупною.

Світло– один із найважливіших біотичних факторів, це джерело життя для всього живого на землі. У житті організмів важливі як видимі промені, а й інші, досягають земної поверхні: ультрафіолетові, інфрачервоні, електромагнітні. Найважливіший процес, що протікає у рослин Землі з участю сонячної енергії: фотосинтез. У середньому 1-5% падаючого на рослину світла використовується для фотосинтезу і у вигляді накопиченої енергії передається далі харчовим ланцюжком.

Фотоперіодизм- Пристосування рослин і тварин до певної довжини дня.

У рослин: розрізняють світлолюбні та тіньовитривалі види. Одні види ростуть на освітленій місцевості (злаки, береза, соняшник), інші при нестачі світла (лісові трави, папороті), тіньовитривалі види можуть рости в різних умовах, але при цьому змінюють свій зовнішній вигляд. Сосна, що самотньо виросла, має густу широку крону, в деревостої – крона формується у верхній частині, а стовбур голий. Існують рослини короткого та довгого дня.

Серед тварин світло є засобом орієнтації у просторі. Одні пристосовані жити при сонячному світлі, інші ведуть нічний чи сутінковий спосіб життя. Є тварини, такі як кроти, яким сонячне світло не потрібно.

ТемператураДіапазон температур при яких можливе життя дуже невеликий. Більшість організмів він визначається від 0 до +50С.

Температурний фактор має яскраво виражені сезонні та добові коливання. Температура визначає швидкість біохімічних процесів у клітині. Вона визначає зовнішній вигляд організму та широту географічного поширення. Організми, здатні витримувати широкий діапазон температур, називають евритермними. Стенотермні організми живуть за вузького діапазону температур.

Одні організми краще пристосувалися переносити несприятливу (високу чи низьку) температуру повітря, інші температуру ґрунту. Є велика група теплокровних організмів, які здатні

- підтримувати температуру тіла на стабільному рівні. Здатність організмів припиняти свою життєдіяльність за несприятливих температур називають анабіозом.

ВодаЖивих організмів, які містять воду у своїх тканинах землі немає. Вміст води в організмі може сягати 60-98%. Кількість води, необхідне нормального розвитку змінюється залежно від віку. Особливо чутливі організми до дефіциту води під час розмноження.

По відношенню до водного режиму рослини поділяються на 3 великі групи:

Гігрофіти- Рослини вологих місць. Вони не переносять дефіцит води.

Мезофіти- Рослини помірно зволожених місцепроживання. Вони здатні переносити ґрунтову та повітряну посуху короткий період. Це більшість сільськогосподарських культур, лугових трав.

Ксерофіти- рослини сухих місцепроживання. Вони пристосовані тривалий час переносити нестачу води з допомогою спеціальних пристосувань. Листя перетворюється на колючки або як, наприклад, у сукулентів - клітини розростаються до величезних розмірів, запасаючи в собі воду. Для тварин також є аналогічна класифікація. Лише змінюється закінчення фіти на філи: гігрофіли, мезофіли, ксерофіли.

АтмосфераШаркова атмосфера, що покриває землю, і озоновий шар, що знаходиться на висоті 10-15 км, захищають від потужного ультрафіолетового випромінювання і космічної радіаціївсе живе. Газовий склад сучасної атмосфери – 78% азоту, 21% кисню, 0,3-3% водяної пари, 1% посідає інші хімічні елементи.

Ґрунтові чи едафічні чинники. Ґрунт – це біокосне природне тіло, що сформувалися під впливом живої та неживої природи. Вона має родючість. З ґрунтів рослини споживають азот, фосфор, калій, кальцій, магній, бор та ін мікроелементи. Від наявності поживних речовин у ґрунті залежить зростання, розвиток та біологічна продуктивність рослин. Як недолік, так і надлишок поживних речовин може стати фактором, що лімітує. Деякі види рослин пристосувалися до надлишку будь-якого елемента, наприклад кальцію і отримали назву кальцієфілів.

Ґрунт характеризується певною структурою, яка залежить від гумусу – продукту життєдіяльності мікроорганізмів, грибів. Ґрунт у своєму складі має повітря та воду, які взаємодіють з іншими елементами біосфери.

При вітровій, водній чи іншій ерозії відбувається руйнація ґрунтового покриву, що веде до втрати ґрунтової родючості.

Орографічні чинники – рельєф місцевості.Рельєф місцевості не є прямодіючим фактором, але має велике екологічне значення як непрямого фактора, який перерозподіляє кліматичні та інші абіотичні фактори. Найяскравішим прикладом впливу рельєфу є вертикальна зональність, властива гірським районам.

Розрізняють:

нанорельєф – це купки біля нір тварин, купини на болотах тощо;

мікрорельєф – невеликі вирви, барханчики;

мезорельєф - яри, балки, долини річок, височини, зниження;

макрорельєф – плоскогір'я, рівнини, гірські хребти, тобто. значні географічні рубежі, які суттєво впливають на переміщення повітряних мас.

Біотичні фактори.На живі організми впливають як абіотичні чинники, а й самі живі організми. До групи даних факторів входять: фітогенні, зоогенні та антропогенні.

Вплив біотичних чинників на довкілля дуже різноманітний. В одному випадку за впливу різних видіводин на одного вони не надають жодної дії (0), в іншому випадку дії сприятливі (+) або несприятливі (-).

Типи взаємин видів

Нейтралізм (0,0) - види не впливають один на одного;

Конкуренція (-,-) – кожен вид надає несприятливий вплив, придушуючи інший і витісняючи слабший;

Мутуалізм (+,+) – один із видів може нормально розвиватися лише у присутності іншого виду (симбіоз рослин та грибів);

Протокооперація (+,+) – співпраця, взаємовигідний вплив, не такий жорсткий як при мутуалізмі;

Коменсалізм (+, 0) один вид отримує користь від спільного існування;

Аменсалізм (0,-) – один вид зазнає пригнічення, інший вид не пригнічується;

Антропогенний вплив вписується у цю класифікацію видових взаємин. Серед біотичних факторів це найпотужніший. Він може бути прямої дії або непрямої, позитивної чи негативної спрямованості. Антропогенний вплив на абіотичне та біотичне середовище у посібнику розглядається далі з точки зору охорони природи.

Все живе на Землі пов'язане із середовищем проживання, яке включає різноманітні географічні області й спільноти живих організмів, що їх населяють. За характером дії зв'язку організму із середовищем можуть бути абіотичними(сюди відносяться фактори неживої природи - фізичні та хімічні умови середовища) та біотичними(Фактори живої природи - міжвидові та внутрішньовидові взаємини).

Життєдіяльність організмів неможлива без постійного припливу енергії ззовні. Її джерелом є Сонце. Обертання Землі навколо своєї осі призводить до нерівномірного розподілу енергії Сонця, його теплового випромінювання. У зв'язку з цим атмосфера над сушею та океаном нагрівається неоднаково, а відмінності в температурі місцевості та тиску викликають переміщення повітряних мас, зміна вологості повітря, що впливає на перебіг хімічних реакцій, фізичних перетворень і прямо чи опосередковано – на всі біологічні явища (характер розселення життя) , біоритми тощо). Регулюючий вплив на щільність життя надає комплекс факторів: світло, температура, вода, мінеральні поживні речовини та ін. собою і з довкіллям вивчає наука екологи я.Розглянемо значення окремих екологічних факторів.

Світло- основне джерело енергії Землі. Природа світла двояка: з одного боку він являє собою потік елементарних фізичних частинок - корпускул, або фотонів, що не мають заряду, з іншого - має хвильові властивості. Чим менше довжинахвилі фотона, тим вища його енергія, і навпаки. Енергія фотонів є джерелом забезпечення енергетичних потреб рослин при фотосинтезі, тому зелена рослинане може існувати без світла.

Світло (освітленість) є потужним стимулом активності організмів - фотоперіодизмуу житті рослин (зростання, цвітіння, опадання листя) і тварин (линяння, накопичення жиру, міграції та розмноження птахів та ссавців, настання стадії спокою - діапаузи, поведінкові реакції та ін.). Тривалість світлового дня залежить від географічної широти. З цим пов'язано існування рослин довгого дня, цвітіння яких настає при тривалості світлого періоду доби 12 год і більше (картопля, жито, овес, пшениця та ін.), та рослин короткого дня з фотоперіодом 12 год і менше (більшість тропічних квіткових рослин, соя , просо, коноплі, кукурудза та багато інших рослин помірної зони). Але є рослини, цвітіння яких не залежить від довжини дня (томати, кульбаба та ін.). Ритми освітленості викликають у тварин різну активність у денний та нічний час доби або в сутінки, а також сезонні явища: навесні – підготовку до розмноження, восени – до зимової сплячки, линяння.

Короткохвильова радіація Сонця (290 нм) є ультрафіолетовим промінням (УФ). Більшість їх поглинається шаром озону у верхніх ділянках атмосфери; на Землю проникають УФ-промені з меншою енергією (300-400 нм), які згубні для багатьох мікроорганізмів та їх суперечка; в організмі людини і тварин ці промені активують синтез вітаміну Д з холестерину та утворення пігментів шкіри та ока. Середньохвильова радіація (600-700 нм) є помаранчевою частиною спектра і поглинається рослиною при фотосинтезі.

Як прояв пристосувальних реакцій на зміну дня та ночі у тварин та людини спостерігається добова ритмічність інтенсивності обміну речовин, частоти дихання, серцевих скорочень та рівня кров'яного тиску, температури тіла, клітинних поділів тощо. Людина виявлено понад сто фізіологічних процесів біоритмологічного характеру, завдяки яким у здорових людей спостерігається узгодженість різних функцій. Дослідження біоритмів має велике значення для розробки заходів, що полегшують адаптацію людини до нових умов при далеких перельотах, переселенні людей до районів Сибіру, Далекого Сходу, Півночі, Антарктиди.

Вважають, що порушення регуляторних механізмів щодо підтримки внутрішнього середовища організму (гомеостазу) - наслідок урбанізації та індустріалізації: чимдовше організм ізольований від зовнішніх кліматичних факторів і знаходиться у комфортних умовах мікроклімату приміщення, тим помітніше знижуються його пристосувальні реакції до зміни погодних факторів, порушується здатність до терморегуляції, частіше виникають розлади серцево-судинної діяльності.

Біологічний ефектфотонів полягає в тому, що їх енергія в організмі тварин викликає збуджений стан електронів у молекулах пігментів (порфіринів, каротиноїдів, флавінів), які надлишок своєї енергії передають іншим молекулам, і таким шляхом запускається ланцюг хімічних перетворень. Білки та нуклеїнові кислоти поглинають УФ-промені з довжиною хвилі 250-320 нм, що може спричинити генетичний ефект (генні мутації); промені меншої довжини хвилі (200 нм і менше) як збуджують молекули, а й можуть зруйнувати.

В останні роки велика увага приділяється вивченню процесу фотореактивації - здатності клітин мікроорганізмів послаблювати і повністю усувати ушкоджуючий ефект УФ-опромінення ДНК, якщо опромінені клітини вирощувати потім не в темряві, а на видимому світлі. Фотореактивація – явище універсальне, здійснюється за участю специфічних клітинних ферментів, дія яких активується квантами світла певної довжини хвилі.

Температуранадає регулюючий вплив на багато процесів життя рослин і тварин, змінюючи інтенсивність обміну речовин. Активність клітинних ферментів лежить у межах від 10 до 40 ° С, за низьких температур реакції йдуть уповільнено, але при досягненні оптимальної температури активність ферментів відновлюється. Межі витривалості організмів щодо температурного фактора для більшості видів не перевищують 40-45 ° С, знижені температури мають менш несприятливий вплив на організм, ніж високі. Життєдіяльність організму здійснюється у межах від -4 до 45 °С. Однак невелика група нижчих організмів здатна мешкати в гарячих джерелах при температурі 85 ° С (сірчані бактерії, синьо-зелені водорості, деякі круглі черв'яки), багато нижчих організмів легко витримують дуже низькі температури (їх стійкість до замерзання пояснюється високою концентрацією солей та органічних речовин у цитоплазмі) .

У кожного виду тварин, рослин та мікроорганізмів виробилися необхідні пристрої як до високих, так і до низьких температур. Так, багато комах при настанні холодів ховаються в ґрунті, під корою дерев, у тріщинах скель, жаби зариваються в мул на дні водойм, деякі наземні тварини впадають у сплячку і заціпеніння. Пристосування від перегріву в жарку пору року у рослин виявляється у збільшенні випаровування води через продихи, у тварин - у вигляді випаровування води через дихальну систему та шкірні покриви. Тварини, що не мають системи активної терморегуляції (холоднокровні, або пойкілотермні), коливання зовнішньої температури переносять погано, тому їх ареали на суші відносно обмежені (амфібії, рептилії). З настанням холодів у них знижується обмін речовин, споживання їжі та кисню, вони поринають у сплячку або впадають у стан анабіозу(Різке уповільнення життєвих процесів при збереженні здатності до пожвавлення), а за сприятливих погодних умов прокидаються і знову починають активне життя. Суперечки та насіння рослин, а серед тварин – інфузорії, коловратки, клопи, кліщі та ін. – можуть багато років перебувати у стані анабіозу. Теплокровність у ссавців та птахів дає їм можливість переносити несприятливі умови в активному стані, користуючись сховищами, тому вони меншою мірою залежать від навколишнього середовища. У період надмірного підвищення температури в умовах пустелі тварини пристосувалися переносити спеку шляхом занурення у літню сплячку.Рослини пустель і напівпустель навесні за дуже короткий термін завершують вегетацію і після дозрівання насіння скидають листя, вступаючи у фазу спокою (тюльпани, тонконіг цибулинний, ієрихонська троянда та ін.).

Вода.Енергією Сонця вода піднімається з поверхні морів та океанів і повертається на Землю у вигляді різноманітних опадів, надаючи різнобічний вплив на організми. Вода - найважливіший компонент клітини, її частку припадає 60-80% її маси. Біологічне значення води зумовлено її фізико-хімічними властивостями. Молекула води полярна, тому вона здатна притягуватися до інших молекул і послаблювати інтенсивність взаємодії між зарядами цих молекул, утворюючи з ними гідрати, тобто виступати в якості розчинника. Багато речовин вступають у різноманітні хімічні реакції тільки в присутності води.

Діелектричні властивості, наявність зв'язків між молекулами зумовлюють велику теплоємність води, що створює живих системах "тепловий буфер", оберігаючи нестійкі структури клітини від пошкодження при місцевому короткочасному звільненні теплової енергії. Поглинаючи тепло при переході з рідкого в газоподібний стан, вода охолоджує; ефект випаровування, який використовується організмами для регуляції температури тіла. Завдяки великій теплоємності вода відіграє роль основного терморегулятора клімату. Її повільне нагрівання та охолодження регулюють коливання температури океанів та озер: влітку та вдень у них накопичується тепло, яке вони віддають узимку та вночі. Стабілізації клімату сприяє також постійний обмін діоксидом вуглецю між повітряною та водною оболонками земної кулі та гірськими породами, а також рослинним та тваринним світом. Вода виконує транспортну роль у переміщенні речовин ґрунту зверху вниз та у зворотному напрямку. У грунті вони служить місцем існування для одноклітинних організмів (амеби, джгутикові, інфузорії, водорості).

Залежно від режиму вологи рослини в місцях і звичайного зростання поділяються на гігрофіти-рослининадмірного зволожених місць, мезофіти-рослинидостатньо зволожених місць та ксерофіти -рослини сухих місць проживання. Є ще група водних квіткових рослин. гідрофіти,які мешкають у водному середовищі (стрілолист, елодея, роголістник). Нестача вологи служить обмежуючим фактором, що визначає межі життя та його зональний розподіл. При нестачі води у тварин та рослин виробляються пристосування до її добування та збереження. Одна з функцій листопада – пристосування проти надмірної втрати води. У рослин посушливих місць листя дрібне, іноді у формі лусочок (у цьому випадку стебло приймає на себе функцію фотосинтезу); тієї ж мети служить розподіл продихів на листі, яке може зменшувати випаровування води. Тварини в умовах сильно зниженої вологості, щоб уникнути втрати води, активні вночі, вдень вони ховаються в норах і навіть впадають у заціпеніння або сплячку. Гризуни не п'ють воду, а поповнюють її із рослинною їжею. Своєрідним резервуаром води для тварин пустель є жирові відкладення (горб у верблюда, підшкірні відкладення жиру у гризунів, жирове тіло у комах), з яких надходить вода, що утворюється в організмі при окисних реакціяхпід час розщеплення жиру. Таким чином, усі факти пристосованості організмів до умов життя – яскрава ілюстрація доцільності у живій природі, що виникла під впливом природного відбору.

Іонізуюче випромінювання. Випромінювання з дуже високою енергією, яке здатне призводити до утворення пар позитивних та негативних іонів, називається іонізуючим. Йогоджерелом є радіоактивні речовини, содерспрагли в гірських породах; крім того, воно надходить із космосу. З трьох видів іонізуючого випромінювання, що мають важливе екологічне значення, два являють собою корпу-скулярне випромінювання (альфа-і бета-частинки), а третє- електромагнітне (гамма.-випромінюванняі близьке йому рентгенівське випромінювання). Гамма-випромінювання легко проникає у живі тканини; це випромінювання може пройти крізь організм, не надавши ніякого впливу, або може викликати іонізацію на великому відрізку свого шляху.

У цілому нині іонізуюче випромінювання надає більш високорозвинені і складні організми найбільш, згубне дію; людина відрізняється особливою чутливістю.
Забруднюючі речовини. Ці речовини можна розділити на дві групи: природні сполуки, що є відходами технологічних процесів, та штучні сполуки, які не зустрічаються в природі.

До 1-ї групи відносяться сірчистий ангідрид, вуглекислий газ, оксиди азоту, вуглецю, вуглеводні, сполуки міді, цинку та ртуті та ін, мінеральні добрива.

У 2-ю групу входять штучні речовини, що володіють спеціальними властивостями, що задовольняють потреби людини: пестициди, використовуються для боротьби з тваринами-шкідниками сільськогосподарських культур, антибіотики, що застосовуються в медицині та ветеринарії для лікування інфекційних захворювань. До пестицидів відносяться інсектициди - засоби для боротьби зі шкідливими комахами та гербіциди --. засоби боротьби з бур'янами.

Всі вони мають певну токсичність (отруйність) для людини.

До абіотичних факторів належать також атмосферні гази, мінеральні речовини, барометричний тиск, рух повітряних мас та гідросфери (протягом), мінеральна основа ґрунту, солоність води та ґрунту.

Зупинимося на значенні мінеральних елементів. Ряд неорганічних речовин знаходиться в організмі у складі солей, а при дисоціації утворюють іони (катіони та аніони): Na+, Mg2+, РО43-, Сl-, К+, Са2+, СО32-, NO3-. Значення іонного складу у клітині виявляється на багатьох сторонах її життєдіяльності. Наприклад, калій вибірково взаємодіє зі скоротливим білком м'язів - міозином, знижуючи в'язкість клітинного соку та викликаючи розслаблення м'язів. Кальцій посилює в'язкість цитоплазми та стимулює м'язове скорочення, знижує поріг збудливості нервів та звільняється з мембранної системи при м'язовому скороченні. У великих дозах кальцій споживається молюсками та хребетними, яким він необхідний для росту раковини та кісток. Натрію багато у тварин переважно у позаклітинній рідині, а калію – усередині клітини; їхнє взаємопереміщення створює різницю електричних потенціалів між рідинами всередині та поза клітинами, що лежить в основі передачі нервових імпульсів.

Іони магнію впливають на агрегацію рибосом: при зниженні їхньої концентрації рибосома розпадається на дві частини. Магній входить до складу молекули хлорофілу та деяких ферментів. Для здійснення фотосинтезу рослин необхідні Mn, Fe, Cl, Zn; для азотистого обміну – Мо, В, З, Сu, Si. До складу молекули гемоглобіну входить залізо, до складу гормону щитовид. ноїзалози – йод. Цинк бере участь у багатьох реакціях гідролізу, розриваючи зв'язки між атомами вуглецю та кисню. Відсутність чи недолікNa+, Mg2+, К+, Са2+ , веде до втрати збудливості клітини та її загибелі.
У природних умовНестача тих чи інших мікроелементів призводить до розвитку ендемічних (властивих тільки певної місцевості) захворювань людини: ендемічного зоба (недолік йоду в питній воді), флюорозу і крапчастості зубів (надмірне надходження в організм фтору) та ін. Недолік міді в травах і торф'яних ґрунтах, веде до анемії у великої рогатої худоби, розладу травної системи, ураження центральної нервової системи, зміни кольору вовни і т.д.

Небажаний також надлишок мікроелементів. Зокрема, у деяких місцевостях відомий стронцієвий рахіт і хронічний молібденовий токсикоз у тварин (пронос у великої рогатої худоби, падіння надою, зміна кольору вовни). Багато питань про роль мікроелементів у виникненні тих чи інших фізіологічних порушень вивчено поки що недостатньо.

Ціль: розкрити особливості абіотичних факторів середовища та розглянути їх вплив на живі організми

Завдання: познайомити учнів із екологічними чинниками середовища; розкрити особливості абіотичних факторів, розглянути вплив температури, світла та зволоження на живі організми; виділити різні групиживих організмів залежно від впливу на них різних абіотичних факторів; виконати практичне завдання щодо визначення груп організмів, залежно від абіотичного фактора.

Устаткування: комп'ютерна презентація, завдання з груп з картинками рослин та тварин, практичне завдання.

ХІД УРОКУ

Всі живі організми, що населяють Землю, зазнають впливу екологічних факторів середовища.

Екологічні фактори- Це окремі властивості або елементи середовища, що впливають прямо або опосередковано на живі організми, хоча б протягом однієї зі стадій індивідуального розвитку. Екологічні чинники різноманітні. Є кілька кваліфікацій, залежно від підходу. Це вплив на життєдіяльність організмів, за рівнем мінливості у часі, за тривалістю дії. Розглянемо класифікацію екологічних чинників, засновану з їхньої походження.

Ми розглянемо вплив перших трьох абіотичних факторівсередовища, тому що їх вплив більш значний – це температура, світло та вологість.

Наприклад, у травневого жука личинкова стадія проходить у ґрунті. На нього впливають абіотичні фактори середовища: ґрунт, повітря, побічна вологість, хімічний склад ґрунту – зовсім не впливає на світло.

Наприклад, бактерії здатні вижити в найекстремальніших умовах – їх знаходять у гейзерах, сірководневих джерелах, дуже солоній воді, на глибині Світового океану, дуже глибоко в ґрунті, у льодах Антарктиди, на найвищих вершинах (навіть Евересті 8848 м), у тілах живих організмів.

ТЕМПЕРАТУРА

Більшість видів рослин та тварин пристосовані до досить вузького діапазону температур. Деякі організми, особливо у стані спокою чи анабіозу здатні витримувати досить низькі температури. Коливання температури у воді зазвичай менше, ніж на суші, тому межі стійкості до температури у водних організмів гірші, ніж у наземних. Від температури залежить інтенсивність обміну речовин. В основному організми живуть при температурі від 0 до +50 на поверхні піску в пустелі і до – 70 у деяких областях Східного Сибіру. Середній діапазон температур знаходиться в межах від +50 до –50 у наземних місцеперебуваннях і від +2 до +27 – у Світовому океані. Наприклад, мікроорганізми витримують охолодження до -200, окремі види бактерій і водоростей можуть жити і розмножуватися в гарячих джерелах за температури + 80, +88.

Розрізняють тваринні організми:

1. із постійною температурою тіла (теплокровні);
2. з непостійною температурою тіла (холоднокровні).

Організми з непостійною температурою тіла (риби, земноводні, плазуни)

У природі температура непостійна. Організми, які живуть у помірних широтах і зазнають коливання температур, гірше переносять постійну температуру. Різкі коливання – спека, морози – несприятливі для організмів. Тварини виробили пристосування для боротьби з охолодженням та перегрівом. Наприклад, з настанням зими рослини та тварини з непостійною температурою тіла впадають у стан зимового спокою. Інтенсивність обміну речовин вони різко знижується. При підготовці до зими в тканинах тварин запасається багато жиру, вуглеводів, кількість води в клітковині зменшується, накопичуються цукри, гліцерин, що перешкоджає замерзанню. Так морозостійкість організмів, що зимують, збільшується.

У спеку року навпаки, включаються фізіологічні механізми, що захищають від перегріву. У рослин посилюється випаровування вологи через продихи, що призводить до зниження температури листя. У тварин посилюється випаровування води через дихальну систему та шкіру.

Організми із постійною температурою тіла. (птахи, ссавці)

У цих організмів відбулися зміни у внутрішній будові органів, що сприяло їх пристосованості до постійної температури тіла. Це, наприклад – 4-х камерне серце та наявність однієї дуги аорти, що забезпечують повний поділ артеріального та венозного кровотоку, інтенсивний обмін речовин завдяки постачанню тканин артеріальною кров'ю, насиченою киснем, пір'яним або волосяним покривом тіла, що сприяє збереженню тепла, добре розвинена нервова . Все це дозволило представникам птахів та ссавцям зберігати активність при різких перепадах температур і освоїти всі місця проживання.

У природних умовах температура дуже рідко тримається лише на рівні сприятливості життя. Тому у рослин та тварин виникає спеціальні пристосування, які послаблюють різкі коливання температури. У тварин, наприклад слонів, велика вушна раковина, порівняно з його предком мамонтом, який живе в холодному кліматі. Вушна раковина крім органу слуху виконує функцію терморегулятора. У рослин для захисту від перегріву утворюється восковий наліт, щільна кутикула.

СВІТЛО

Світло забезпечує всі життєві процеси, які відбуваються Землі. Для організмів важлива довжина хвилі випромінювання, що сприймається, його тривалість і інтенсивність впливу. Наприклад, у рослин зменшення довжини світлового дня та інтенсивність освітлення призводить до осіннього листопаду.

за по відношенню до світла рослиниділять на:

1. світлолюбні– мають дрібне листя, пагони, що сильно гілкуються, багато пігменту – хлібні злаки. Але збільшення інтенсивності освітлення понад оптимальне пригнічує фотосинтез, тому в тропіках важко отримувати добрі врожаї.
2. тінелюбивіе – мають тонке листя, велике, розташоване горизонтально, з меншою кількістю продихів.
3. тіньовитривалі– рослини здатні жити в умовах хорошого освітлення, так і в умовах затінення

Важливу роль регуляції активності живих організмів та його розвитку грає тривалість і інтенсивність вплив світла - Фотоперіод.У помірних широтах цикл розвитку тварин та рослин приурочений до сезонів року, і сигналом для підготовки до зміни температури служить тривалість світлового дня, яка на відміну від інших факторів завжди залишається постійною у певному місці та у певний час. Фотоперіодизм - це пусковий механізм, що включає фізіологічні процеси, що призводять до зростання і цвітіння рослин навесні, плодоношення влітку, скидання листя восени у рослин. У тварин до накопичення жиру до осені, розмноження тварин, їх міграції, перельоту птахів та настання стадії спокою у комах. ( Повідомлення учнів).

Окрім сезонних, є ще й добові зміни режиму освітленості, зміна дня та ночі визначає добовий ритм фізіологічної активності організмів. Важливе пристосування, яке забезпечує виживання особини – це свого роду «біологічний годинник», здатність відчувати час.

Тварини, активність яких залежить від часу доби, бувають з денним, нічним та сутінковим способом життя.

ВОЛОГІСТЬ

Вода - це необхідний компонент клітини, тому її кількість у тих чи інших місцях проживання є обмежуючим фактором для рослин і тварин і визначає характер флори та фауни даної місцевості.

Надлишок вологи в ґрунті призводить до заболочування ґрунту та появи болотної рослинності. Залежно від вологості ґрунту (кількість опадів) видовий склад рослинності змінюється. Широколистяні ліси змінюються дрібнолистяними, потім лісостеповою рослинністю. Далі низькотрав'я, і ​​за 250 мл на рік – пустеля. Опади протягом року можуть випадати не рівномірно, живим організмам доводиться переносити тривалі посухи. Наприклад, рослини і тварини саван, де інтенсивність рослинного покриву, а також інтенсивне харчування копитних тварин залежить від сезону дощів.

У природі відбуваються добові коливання вологості повітря, які впливають на активність організмів. Між вологістю та температурою є тісний зв'язок. Температура сильніше впливає на організм при вологості висока або низька. У рослин та тварин з'явилися пристосування до різної вологості. Наприклад, у рослин – розвинена потужна коренева система, потовщена кутикула листа, листова пластинка зменшена або перетворена на голки та колючки. У саксаула фотосинтез іде зеленою частиною стебла. Зростання у період посухи у рослин припиняється. Кактуси запасають вологу в розширеній частині стебла, голки замість листя зменшують випаровування.

У тварин теж з'явилися пристосованості, що дозволяють переносити нестачу вологи. Дрібні тварини – гризуни, змії, черепахи, членистоногі – добувають вологу з їжі. Джерелом води може стати жироподібна речовина, наприклад, у верблюда. У спеку деякі тварини – гризуни, черепахи впадають у сплячку, що тривала кілька місяців. Рослини - ефемери до початку літа, після короткочасного цвітіння, можуть скидати листя, відмирати наземні частини і так переживати період посухи. При цьому до наступного сезону зберігаються цибулини, кореневища.

за по відношенню до води рослиниділять:

1. водні рослинипідвищеної вологості;
2. навколоводні рослини,наземно-водні;
3. наземні рослини;
4. рослини сухих та дуже сухих місць,мешкають у місцях із недостатнім зволоженням, можуть переносити нетривалу посуху;
5. сукуленти- Соковиті, накопичують воду в тканинах свого тіл.

По відношенню до води тваринділять:

1. вологолюбні тварини;
2. проміжна група;
3. сухолюбні тварини.

Види пристосованостей організмів до коливань температури, вологості та світла:

1. теплокровність – підтримка організмом постійної температури тіла;
2. Зимова сплячка -тривалий сон тварин у зимову пору року;
3. анабіоз -тимчасовий стан організму, при якому життєві процеси уповільнені до мінімуму і відсутні всі видимі ознаки життя (спостерігається у холоднокровних і у тварин взимку та в спекотний період);
4. морозостійкістьь - здатність організмів переносити негативні температури;
5. стан спокою -пристосувальна властивість багаторічної рослини, для якої характерне припинення видимого росту та життєдіяльності, відмирання наземних пагонів у трав'янистих форм рослин та опадання листя у деревних форм;
6. літній спокій- Пристосувальна властивість ранньоквітучих рослин (тюльпан, шафран) тропічних районів, пустель, напівпустель.

(Повідомлення учнів.)

Зробимо висновок,попри всі живі організми, тобто. на рослини та тварини діють абіотичні фактори середовища (чинники неживої природи), особливо температура, світло та зволоженість. Залежно від впливу факторів неживої природи, рослини та тварин ділять на різні групи та у них з'являються пристосованості до впливу цих абіотичних факторів.

Практичні завдання щодо груп:(Додаток 1)

1. ЗАВДАННЯ: З перелічених тварин назвіть холоднокровних (тобто з непостійною температурою тіла).

2. ЗАВДАННЯ: З перелічених тварин назвіть теплокровних (тобто з постійною температурою тіла).

3. ЗАВДАННЯ: виберіть із запропонованих рослин ті, які є світлолюбними, тінелюбними та тіньовитривалими та запишіть у таблицю.

4. ЗАВДАННЯ: виберіть тварин, які ведуть денний, нічний та сутінковий спосіб життя.

5. ЗАВДАННЯ: виберіть рослини, що стосуються різних груп по відношенню до води.

6. ЗАВДАННЯ: виберіть тварин, що належать до різних груп по відношенню до води.

Завдання на тему «Абіотичні фактори середовища», відповіді(