Влияние сезонных изменений на растения и животных

Введение

Среда — это совокупность элементов, которые способны оказывать  прямое или косвенное воздействие  на организмы. Элементы окружающей среды, оказывающие влияние на живые  организмы» называются экологическими факторами. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы - это  прямо или косвенно действующие  на организм факторы неживой природы. Биотическими факторами являются живые организмы (бактерии, грибы, растения, животные), вступающие во взаимодействие с данным организмом. К антропогенным факторам относятся особенности среды, обусловленные трудовой деятельностью человека.

К числу абиотических факторов относятся элементы неживой природы: свет, температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, радиационный фон, химический состав атмосферы, воды, почвы и т. п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1.Абиотические факторы.

Свет (солнечная радиация) - экологический фактор, характеризующийся интенсивностью и качеством лучистой энергии Солнца, которая используется фотосинтезирующими зелеными растениями для создания растительной биомассы. Солнечный свет, достигающий поверхности Земли, - основной источник энергии для поддержания теплового баланса планеты, водного обмена организмов, создания и превращения органического вещества автотрофным звеном биосферы, что в конечном итоге делает возможным формирование среды, способной удовлетворять жизненные потребности организмов.

Биологическое действие солнечного света обусловливается его спектральным составом , интенсивностью ,  суточной и сезонной периодичностью .  Сезонные и суточные изменения освещенности являются самыми точными часами, ход которых четко закономерен и практически не изменился в течение последнего периода эволюции.

С участием света у растений и животных протекают важнейшие  процессы: фотосинтез, транспирация, фотопериодизм, движение, зрение и т.д.

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.

Температура- один из важнейших абиотических факторов, от которого в значительной степени зависит существование, развитие и распространение организмов на Земле.  Значение температуры состоит прежде всего в непосредственном ее влиянии на скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах. Поскольку суточные и сезонные колебания температур возрастают по мере удаления от экватора, растения и животные, приспосабливаясь к ним, проявляют различную потребность в тепле.

Влажность- экологический фактор, характеризующийся содержанием воды в воздухе, почве, живых организмах. В природе существует суточный ритм влажности: она повышается ночью и понижается днем. Вместе с температурой и светом влажность играет важную роль в регуляции активности живых организмов. Источником воды для растений и животных служат главным образом атмосферные осадки и подземные воды, а также роса и туман.

Барометрическое давление и состав атмосферного воздуха.

 Большинство живых  существ на нашей планете приспособлено  к существованию при барометрическом  давлении 720—740 мм рт. ст. (на уровне  Мирового океана). При подъеме  на высоту давление воздуха  падает, что, неблагоприятно сказывается  на снабжении организмов кислородом.

Главной составной частью воздуха является кислород (21 %), который  необходим для нормального протекания окислительных процессов в клетках  большинства живых существ (аэробов). Некоторые организмы (в основном бактерии) могут существовать в бескислородной среде (анаэробы). Даже один и тот  же организм на разных этапах своего развития может менять отношение к кислороду. Содержание диоксида углерода составляет всего 0,03— 0,04 %, но он имеет существенное значение для жизни на Земле, так как непосредственно используется в процессе фотосинтеза. Больше всего в атмосфере содержится азота (70,09 %), однако он не имеет особого биологического значения, так как непосредственно не усваивается растениями. В атмосфере содержится также небольшое количество инертных газов, газообразных и пылевидных примесей, микроорганизмов.

Соленость среды обитания является важным экологическим фактором и зависит от концентрации растворимых солей. Минеральные соли почвы служат источником питания растений, однако их избыток, наблюдающийся на засоленных почвах, действует на растения губительно (солончаки). В природе преобладают животные, приспособленные к обитанию только в пресной воде (карповые рыбы) или только в соленой (сельдеобразные рыбы). Однако отдельные виды животных в разные периоды развития нуждаются в разных условиях солености (взрослые угри обитают в пресных водоемах, а их личинки — в морях, лососевые рыбы — наоборот).

Вывод по главе

 

Есть много факторов ,которые влияют на условия жизни растений и животных. К  сезонным изменениям относятся смена температуры, длительность светового дня , количество осадков, давление и соленость среды.

 

 

 

Глава.2.Влияние на растения и животных.

Приспособленность к сезонному  изменению продолжительности светового  дня привела к появлению длиннодневных  и короткодневных растений. Длиннодневные  зацветают в начале лета, до осени  успевают созреть плоды и семена - это растения средней полосы и северных зон ( злаки - рожь, пшеница, овес), короткодневные (астры, георгины, хризантемы) - растения южного происхождения, где продолжительность светового дня около 12 часов, поэтому они у нас зацветают при коротком дне осенью.

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.

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 -0С. 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 -700С, 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 0 С, 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 0С. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52 0С обитает рыба – пятнистый ципринодон, в одах горячих ключей на Камчатке постоянно живут сине-зеленые водоросли при температуре 75-80 0С.

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.

Беспозвоночные, рыбы, амфибии  и рептилии лишены способности поддерживать температуру тела в узких границах. Их называют пойкилотермными. Данных животных часто называют также эктотермными, так как они больше зависят от тепла поступающего извне, чем от того тепла, которое образуется в обменных процессах. Для них характерны низкая интенсивность обмена и отсутствие механизмов сохранения тепла.

Птицы и млекопитающие  способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры. Этих животных называют гомойотермными. Гомойотермные животные относительно мало зависят от внешних источников тепла. Благодаря высокой интенсивности  обмена у них вырабатывается достаточное  количество тепла, которое может  сохраняться. Поскольку эти животные существуют за счет внутренних источников тепла, в настоящее время их часто  называют эндотермными. Такое разделение имеет несколько условный характер, так как многие организмы не являются абсолютно пойкилотермными или гомойотермными. Многие пресмыкающиеся, рыбы и насекомые (пчелы, бабочки, стрекозы) могут в течение определенного времени регулировать температуру тела, а млекопитающие при необычно низких температурах ослабляют или приостанавливают эндотермическую регуляцию температуры тела. Так, даже у таких "классических" гомойотермных животных, как млекопитающие, во время зимней спячки температура тела понижается. Несмотря на известную условность деления всех живущих на Земле организмов на эти две большие группы, оно показывает, что существует два стратегических варианта адаптации к условиям температуры среды.

 

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 100С, а реальная в данный момент температур воздуха 250С, то эффективная температура будет 15 0С (250-100).

 

Сумму эффективных температур для каждого вида растений и эктотермных животных, как правило, величина постоянная, притом, если другие условия среды находятся в оптимуме, отсутствуют осложняющие факторы. Например, в Северо-западном регионе России цветение мать-и-мачехи начинается при сумме эффективных температур 770, кислицы – 43,50, земляники – 500, желтой акации – 700. Именно сума эффективных температур, которую нужно набрать для завершения жизненного цикла, нередко является ограничивающим фактором географического распространения видов. Так, северная граница древесной растительности в целом совпадает с июльскими изотермами +10, +120. Севернее уже не хватает тепла для развития деревьев, и зона лесов сменяется безлесыми тундрами.

 

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, много подушковидных  растений, растений с прикорневыми розетками листьев, стелющихся форм. Стелющиеся побеги зимуют под снегом и не подвергаются губительном действию низких температур.

Биохимическая адаптация  живых организмов к температуре  проявляется, прежде всего, в изменении  биохимического состава клеток и  тканей.

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.

Важное место в преодолении  воздействия низких температур, особенно в зимний период, занимает выбор  животными места для убежищ, утепление  жилища, гнёзд.

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.