Все живые организмы, населяющие Землю, испытывают влияние экологических .

Все живые организмы, населяющие Землю, испытывают влияние экологических
факторов среды.
Экологические факторы – это отдельные свойства или элементы среды,
воздействующие прямо или косвенно на живые организмы, хотя бы на протяжении
одной из стадий индивидуального развития. Экологические факторы многообразны.
Важнейшие абиотические факторы для любого организма – свет, тепло и влага. С детства
знакомо: «Солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья!». Можно сюда добавить
кислород – для животного мира, и углекислый газ – для растений. Каково же влияние
каждого из них на живые организмы?
1. Свет в жизни организмов
Свет не только жизненно важный, но и лимитирующий фактор, как при минимальном
уровне, так и при максимальном. Под термином свет подразумевается весь диапазон
солнечного излучения, представляющий поток энергии с длинами волн от 0,05 до 3000 нм
(1 нанометр = 10-6мм). Но не вся лучистая энергия достигает земной поверхности.
До 19% рассеивается в атмосфере (парами и пылью, молекулами газов), около 34%
отражается от атмосферы (от облаков) в космическое пространство и только 47%
солнечной энергии достигает биосферы.
Ионизирующее излучение почти полностью задерживается верхними слоями атмосферы.
Доля ультрафиолетовых лучей составляет около 1%. Остальное количество поступающей
на землю лучистой энергии распределяется практически поровну на видимую и
инфракрасную части спектра. Экологическое значение невидимых лучей изучено еще
слабо.
Известно, что воздействие ионизирующего излучения связано с радиоактивностью;
особенно выражено в последние десятилетия в связи с техногенными загрязнениями и
катастрофами и проявляется на клеточном уровне (мутагенный эффект), влияет на обмен
веществ.
Ультрафиолетовые лучи в умеренных дозах стимулируют рост и размножение клеток,
способствуют синтезу биологически активных веществ, витаминов, антибиотиков и тем
самым повышают устойчивость к болезням. Короткие волны этого излучения (200-320 нм)
обладают канцерогенным действием – предположительно через нарушение молекулы
ДНК, но большая часть их тоже поглощается озоновым слоем атмосферы. До поверхности
Земли доходят в основном волны длиннее 300 нм. Они обладают высокой активностью,
главным образом химической, но и их значимость неодинакова. УФ с длиной волн 300320 нм выработке витамина D, регулирующего обмен витаминами С и Р. Этим
обеспечивается нормальное развитие скелета.
Наиболее велико влияние этих витаминов на растущее поколение. Многие звери по утрам
выносят из нор своих детенышей на солнце (барсуки, лисы, волки). У птиц – «солнечное
купание».
Передозировка УФ вредна, особенно для деления клеток, поэтому используют УФ для
дезинфекции помещений. Как защита от излишних доз УФ, при длине волны 320-330 нм в
коже человека и других млекопитающих образуется пигмент меланин (загар).
Инфракрасное излучение (ИК) воспринимается всеми организмами как тепло.
Воздействуя на тепловые центры нервной системы животных, эти лучи регулируют
окислительные процессы и двигательные реакции в отношении источников тепла.
Все лучи, оказывающие влияние на растительные организмы, особенно на фотосинтез,
называются физиологически активной радиацией (ФАР). Самое большое значение для
живых организмов и функционирования всей биосферы имеет видимая часть спектра,
состоящая из прямой (27%) и рассеянной (16%). Вместе они называются суммарной
радиацией. Только на свету идет процесс фотосинтеза растений, обеспечивающий планету
главным биологическим ресурсом – органическим веществом. Фотосинтез – главное
условие возникновения и развития жизни на Земле. Свет – источник энергии,
используемый пигментной системой организма, в основном хлорофиллом. На свету
происходит образование хлорофилла и уже с его участием осуществляется фотосинтез. В
процессе сложнейших фотохимических реакций молекулы воды (или другие молекулы с
элементами, заменяющими O2) расщепляются с выделением газообразного кислорода, а
углекислый газ превращается в углеводы:
Экологические группы растений по отношению к свету
По требованию к условиям освещения растения принято делить на экологические группы:
светолюбивые, или гелиофиты (от греч. "гелиос" - солнце, "фитон" - растение) - растения
открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний; таковы растения пустынь,
степей, тундр, безлесных горных вершин. Характерные признаки: листья плотные,
кожистые, иногда блестящие с толстой кутикулой, хвоя утолщенная, укороченные побеги,
опушение, на листьях и побегах сизый восковой налет – все это защищает лист от
перегрева и интенсивного испарения. Обычны темно-зеленый цвет листьев, для трав –
розеточные формы.
Тенелюбивые, или сциофиты /скиофиты/ (от греч. "сциа" - тень) - растения, которые в
природе никогда не растут на открытых местах; это растения нижних ярусов тенистых
лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение
прямыми солнечными лучами (примеры - папоротники, мхи, плауны, кислица, хвощи,
ветреница дубравная, майник двулистный, сочевичник весенний и др.). Характерные
признаки: нежные тонкие листья с тонкой кутикулой, обычно матовые, неопушенные,
более светлого цвета, чем у растений открытых мест, побеги вытянутые.
Теневые растения (сциофиты) не выносят сильного освещения и живут под пологом леса в
постоянной тени. Это в основном лесные травы. На вырубках при резком осветлении они
проявляют явные признаки угнетения и часто погибают.
Теневыносливые, или факультативные гелиофиты, - растения, которые могут жить
при полном солнечном освещении, но переносят и некоторое затенение; они легче других
растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения; к этой
группе относятся многие растения, обычно произрастающие на лугах, лесных полянах,
вырубках, ряд опушечных и даже некоторые типичные степные растения.
У гелиофитов листья «отворачиваются» от избыточного света, а у теневыносливых видов,
наоборот, «поворачиваются» к нему.
Свет для животных, в т.ч. и для человека, имеет в первую очередь информационное
значение. Он необходим им для ориентации в пространстве. Уже у простейших
организмов имеются в клетках чувствительные к свету органеллы. Пчелы своим танцем
показывают собратьям путь полета к источнику пищи. Установлено, что фигуры танца
(восьмерки) совпадают с определенным направлением по отношению к Солнцу. Доказана
врожденная навигационная ориентация птиц, выработанная в процессе естественного
отбора в течение длительной эволюции. При весенне-осенних перелетах птицы
ориентируются по звездам и Солнцу. В водной среде широко распространена
биолюминесценция – способность особей (рыбы, головоногие моллюски) светиться для
привлечения добычи, особей противоположного пола, отпугивания врагов и т.д.
Фототаксис – у животных и одноклеточных организмов – перемещение в сторону
наибольшей (положительный) или наименьшей (отрицательный) освещенности для
достижения наиболее подходящего местообитания (бабочки – красные и желтые цветки,
ночные бабочки летят на свет в поисках партнера). Фототаксис у растений заключается
лишь в перемещении хлоропластов в цитоплазме под влиянием света.
Таким образом, для растений свет необходим в первую очередь, как ресурс, для
фотосинтеза и транспирации. Для животных – для информационного обеспечения. И для
тех и других – как эволюционный фактор-синхронизатор биологических ритмов.
Свет в жизни гетеротрофов не является столь необходимым фактором, как для
фотоавтотрофов. Однако в жизни животных световая часть спектра солнечного излучения
играет важную роль.
Среди животных различают светолюбивые виды, или фотофилы, и тенелюбивые виды,
или фотофобы - относятся, напр., все подземные животные, а также обитатели
глубоководных зон Мирового океана. У Ф. отсутствует пигментация тела,
редуцированы (атрофированы) органы зрения, гипертрофированы органы
обоняния, осязания и др.; а также эврифотные, выносящие широкий диапазон
освещенности, и стенофотные, переносящие узкоограниченные условия освещенности.
Животные, активность которых зависит от времени суток, бывают с дневным, ночным и
сумеречным образом жизни.
Особенности зрения животных зависят от характера местообитания и образа жизни. У
постоянных обитателей пещер (троглобионтов) или почвенных животных (педобионтов)
глаза могут быть полностью или частично редуцированы (жужелицы, протеи, крот,
слепыш и др.). Многие глубоководные животные лишены глаз. В ряде случаев у
глубоководных организмов выработалось способность к биолюминесценции (холодное
свечение) за счет окисления сложных органических соединений (ночесветки,
глубоководные рыбы, головоногие моллюски и др.). Биолюминесценция используется как
средство для коммуникаций, а также хищниками для привлечения жертв и жертвами для
отпугивания хищников.
Важное значение для животных и для растений играет продолжительность освещения и
ритм чередования темного и светлого периодов суток. Реакция организмов на сезонные
изменения длины дня называется фотопериодизмом.
ЗАДАНИЕ 1 (5 баллов). Выберите из предложенных растений те, которые являются
светолюбивыми, тенелюбивыми и теневыносливыми. Ромашка, ель, одуванчик
лекарственный, василек, шалфей луговой, ковыль степной, папоротник орляк.
Задание 2.
ТЕСТ (за правильный ответ 1 балл)
1. Часть природы, в которой обитает живой организм, является его:
1) средой обитания; 2) видовым ареалом; 3) областью обитания; 4) местожительством.
2. Факторами, ограничивающими распространение растений и животных в условиях
тундры, являются:
1) недостаток тепла; 2) недостаток влаги и тепла; 3) недостаток пищи и влаги;
4) избыток влаги и недостаток пищи.
3. Биомасса и продукция экосистемы при смене одного биогеоценоза другим:
1) уменьшается;
2) увеличивается;
3) не изменяется;
4) в одних случаях уменьшается, в других - увеличивается.
4. К абиотическим факторам природной среды относятся:
1) только свет, температура и влажность;
2) свет, температура, влажность и почвенные грибы;
3) свет, температура, влажность и почвенные животные;
4) свет, температура, влажность и газовый состав атмосферы.
5. К биотическим факторам природной среды относятся:
1) солёность воды и освещённость в лесу;
2) образование и отложение в болотах торфа;
3) солёность воды и газовый состав атмосферы;
4) минеральный состав почвы и температура воды.
6. К антропогенным факторам природной среды относятся:
1) горообразование;
2) образование торфа;
3) образование каменного угля;
4) использование торфа как удобрения.
7. Наиболее эффективно проявляется действие экологического фактора на организм при
его значениях:
1) постоянных; 2) оптимальных; 3) экстремальных; 4) максимальных.
8. Как называются крайние значения интенсивности экологического фактора, при
которых ещё возможно функционирование организма?
1) норма реакции;
2) ограничивающие факторы;
3) пределы выносливости;
4) оптимальные значения.
9. Как сказывается изменение интенсивности одного экологического фактора на
пределах выносливости организма по отношению к другому фактору?
1) пределы выносливости не изменяются;
2) изменяются в ту или иную сторону;
3) всегда сужаются;
4) всегда расширяются.
10. Как называется экологический фактор, выходящий за пределы выносливости
организма?
1)абиотический; 2) ограничивающий; 3) биотический; 4) оптимальный.