22. Абиотические факторы

Стр. 133. Вспомните.

1. Что такое среда обитания?

Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие.

2. Какие факторы относят к факторам неживой природы?

В процессе исторического развития организмы приспосабливаются к определённому комплексу абиотических факторов, которые становятся обязательными условиями их существования. При этом в процессе жизнедеятельности организмы сами участвуют в формировании абиотической (неживой) среды. В ходе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород, животные-фильтраторы очищают воду, зелёные насаждения препятствуют эрозии почвы, а растения из семейства бобовых обогащают почву азотом – подобных примеров можно приводить множество.

Стр. 136 – 137. Вопросы для повторения и задания.

1. Какие приспособления к изменениям температуры окружающей среды существуют у растений и животных?

Хорошо выдерживают температурные перепады покоящиеся стадии организмов – цисты, куколки насекомых, семена растений. Споры некоторых бактерий способны переносить колебания температур от -273 до +140 oС. Теплокровные животные – птицы и млекопитающие – поддерживают постоянную температуру тела при помощи высокого уровня обмена веществ, совершенной терморегуляции и хорошей теплоизоляции. К примеру, некоторые китообразные и ластоногие, благодаря наличию толстого слоя подкожного жира, живут в северных морях, где температура воды постоянно около 0 oС. На зиму многие млекопитающие отращивают более плотный мех, часть из них (например, сурки) впадают в спячку. У птиц увеличивается масса перьев, многие виды мигрируют в более теплые зоны. Способны организмы защитить себя и от повышенных температур. Днем в пустыне температура превышает 60 oС, поэтому многие животные прячутся в норах и выходят на поверхность лишь в ночное время. В жару растения увеличивают испарение с поверхности листьев. У многих млекопитающих защитой от перегрева служит активное выделение пота. Наиболее впечатляющим примером адаптации к высоким температурам являются водоросли и бактерии горячих источников, где температура воды превышает 70 oС. Благодаря особой структуре их белки способны противостоять денатурации.

2. Расскажите о приспособлениях живых организмов к недостатку воды.

Вода – необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в том или ином местообитании определяет характер растительности и животного мира в данной местности. В некоторой зависимости от количества воды в окружающей среде находится и содержание ее в теле растений и животных и их устойчивость к высыханию.

Засухоустойчивые растения (верблюжья колючка, саксаул, пустынная полынь) обладают очень длинной, уходящей в глубину на 10 и более метров корневой системой. Их листья обычно узкие и жесткие, с восковым налетом на поверхности, что снижает потери воды при испарении. У некоторых растений (кактусы, молочаи) образуется толстый стебель с хорошо развитой фотосинтезирующей и водозапасающей тканью, а листья превращаются в колючки или чешуйки. Ряд трав успевает вырасти и отцвести за влажный весенний период, а затем переживает засуху в состоянии семян, луковиц, клубней. В жаркий день листья некоторых растений могут поворачиваться к падающим лучам солнца "ребром", например, как это происходит у дикого салата (отрицательный гелиотропизм). Эвкалипт для снижения транспирации тоже поворачивает листья ребром к солнцу. Такая ориентация пластинок защищает организм от чрезмерной потери воды и перегрева. Многие животные также хорошо приспособлены к условиям пониженной влажности. Часть из них никогда не пьет, используя метаболическую воду и воду из пищи. Членистоногих защищает от испарения плотный хитиновый панцирь, а пресмыкающихся – ороговевшие покровы, утратившие кожные железы. Продуктом выделения у многих животных является практически безводная мочевая кислота. Существует и множество поведенческих адаптации: ночной образ жизни, спячка в засушливый период и т.д.

3. Благодаря какой части спектра солнечного излучения у растений осуществляется фотосинтез?

Для осуществления фотосинтеза растения используют видимую часть спектра. При этом водоросли и высшие растения, обладающие зеленым светочувствительным пигментом (хлорофиллом), более эффективно используют крайние участки спектра – красно-оранжевый и сине-фиолетовый. Зеленый цвет листьев обусловлен тем, что именно эту составляющую солнечного излучения хлорофилл поглощает слабее (а значит, сильнее отражает). Бурые и красные водоросли, обладающие несколько иными светочувствительными пигментами, настроены преимущественно на сине-зеленую часть спектра.

4. Расскажите, что вам известно о биологических ритмах живых организмов.

Поведенческая и физиологическая активность очень многих организмов характеризуется ритмичностью: дыхание и сердцебиение, деятельность, синхронная с приливами и отливами (т.е. с фазами луны), и т.д. Наиболее распространенный фактор, определяющий биологические ритмы, – это освещенность, которая меняется в течение суток и сезонно. Растения и животные реагируют на соотношение между продолжительностью периода освещенности и темноты в течение суток или времени года. Это явление называется фотопериодизмом. Фотопериодизм регулирует суточные и сезонные ритмы жизнедеятельности организмов, а также представляет собой климатический фактор, который определяет жизненные циклы многих видов. У растений фотопериодизм проявляется в синхронизации периода цветения и созревания плодов с периодом наиболее активного фотосинтеза; у животных – в совпадении периода размножения с обилием пищи, в миграциях птиц, смене шерстного покрова у млекопитающих, впадении в спячку, изменениях в поведении и т.д. Многие цветы открываются и закрываются в определенное время; животные также организуют свой распорядок дня в зависимости от освещенности (дневная либо ночная активность). Целый ряд биохимических и физиологических процессов в организме человека изменяется с ритмом в 24 часа (сон и бодрствование, температура тела, артериальное давление, выделение гормонов). Для сезонных ритмов определяющей является длина светового дня. От нее зависят сроки цветения и созревания плодов, а также начало листопада у растений, миграция птиц, смена шерстного покрова у млекопитающих, начало брачного сезона, подготовка к спячке и т.д.

Подумайте и выполните.

1. Какие климатические условия и почва характерны для вашего региона?

Климат Урала переходит от умеренно-континентального к континентальному. Континентальность повышается при движении с запада на восток и с севера на юг. Огромная протяженность Урала с севера на юг проявляется в зональной смене типов его климата (Северные и южные районы имеют разные циркуляционные и радиационные режимы). Север лежит в субарктике; юг – в центральных аридных областях. Контрасты между севером и югом усиливаются летом. Средняя температура июля на севере 60С – 80С, на юге – 220С; 240С. Зимой контрасты температур сглаживаются -220С;-200С на севере; -150С на юге. Урал пересекают следующие почвенно-растительные зоны: тундра, лесотундра, лесная, лесостепная, степная, полупустынная. Зональность здесь горно-широтная (отличается смещением почвенно-растительных зон к югу). В предгорьях сказывается барьерная роль Урала (на Южном Урале вместо степных и южнолесостепных ландшафтов распространены лесные и северолесостепные). Горные почвы Урала всех типов обладают общими чертами: 1. Они не имеют сплошного распространения, а прерываются скалистыми выступами и курумами; 2. Имеют укороченный профиль и большую насыщенность обломочным материалом. Имеются значительные различия в почвенном покрове при движении с запада на восток (состав горных пород).

2. Как вы думаете, почему при постоянном направленном изменении абиотических условий среды приспособление живых организмов к этим изменениям не может быть бесконечным?

Абиотичeскиe – знaчит нeподходящиe для жизни, a со врeмeнeм свои рeсурсы исчeрпaются, окружaющиe условия могут измeнится, a приспособлeния к ним нe окaжeтся.

3. Почему на птицефермах и в тепличном хозяйстве применяют дополнительное искусственное освещение, увеличивающее длину светового дня?

На птицефермах используется дополнительное искусственное освещение для увеличения производительности продукции. Птица, живущая в естественных условиях, очень чувствительна к сезонным изменениям окружающей среды. Осенью и зимой световой период довольно короткий, из-за чего куры практически перестают нестись. Их обманывают, чтобы те давали больше яиц, искусственно увеличивая длину светового дня.