Взаимодействие растений и животных с факторами окружающей среды

Окружающая среда служит источником необходимых веществ для процессов обмена в организме.

Комплекс факторов естественной среды обитания воздействует на живой организм. Поэтому любой организм адаптируется к факторам среды.

Любые внешние факторы, которые оказывают прямое или опосредованное влияние на численность (обилие), географическое распространение животных и растений, называют экологическими факторами.

По происхождению экологические факторы условно подразделяют на три большие группы:

·        Абиотические ― это факторы неживой природы.

·        Биотические факторы, к которым относятся всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга.

·        И антропогенные факторы, обусловленные влиянием деятельности человека на природу.

Абиотические факторы — это факторы неживой природы.

К наиболее важным абиотическим факторам, определяющим условия существования организмов практически во всех средах жизни, относятся климатические: температура, влажность и солнечный свет.

Сегодня на занятии мы более подробно рассмотрим влияние абиотических факторов на организмы.

Температура.

Любой вид организмов способен жить только в пределах определённого интервала температур.

Некоторые виды способны выносить значительные колебания температуры. Например, лишайники и многие бактерии могут жить при самой различной температуре. Среди животных наибольший диапазон температур выдерживают теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей.

Некоторые организмы обитают в условиях только низких температур. Такие животные наращивают густой мех с подшёрстком и накапливают питательные вещества в виде жиров.

Многие в начале зимы, когда температура понижается, впадают в зимнюю спячку. Это медведи, сурки, бурундуки, ежи.

Земноводные с понижением температуры впадают в оцепенение. Длительность оцепенения в значительной степени зависит от климатических условий.

С приближением зимы относительное содержание воды в теле животных уменьшается.

В зимнее время останавливается развитие большинства растений. Ещё до наступления холодов они накапливают сахара, которые действуют как «антифриз». А также различные аминокислоты, что и помогает им переживать зимние холода.

Для теплокровных животных очень важно поддерживать постоянную температуру тела. А для поддержания температуры животному необходима пища, которая зимой становится труднодоступной. Многие птицы решают эту проблему просто — они улетают на зиму в тёплые края.

Однако не только низкая, но и высокая температура определяет поведение живых организмов.

Виды, которые обитают в условиях повышенной температуры, называют термофилами. К ним относят микроорганизмы, клещей, нематод, личинок насекомых, они могут жить в засушливых областях, в горячих источниках и даже на склонах вулканов. Предпосылкой выживания термофилов является то, что они имеют ферменты, которые могут функционировать при высоких температурах.

В условиях тропического климата в самое жаркое время года, которое обычно совпадает и с наибольшей сухостью, животные находятся в состоянии замедленной жизни.

Летняя спячка наблюдается и у рыб. Например, у протоптеров, двоякодышащих рыб, обитающих в пресных водоёмах Тропической Африки. Животные всегда ищут места с наиболее благоприятным микроклиматом.

Многие животные, населяющие засушливые места, имеют большие уши, пронизанные огромной сетью капилляров. Например, как у зайцев, которые проживают в пустынях. Обдувающий эти уши ветер охлаждает омывающую их кровь.

Ещё одним важным климатическим фактором, от которого зависит жизнь большей части организмов на Земле, является влажность.

Вода — составная часть каждого живого организма, она необходима для его нормального функционирования.

Разнообразный животный и растительный мир отмечается там, где достаточно тепла и воды, к примеру, в области экватора.

Растения извлекают нужную им воду из почвы, а иногда и из воздуха при помощи корней.

Пустынные растения имеют очень длинные корни, что связано с глубоким расположением грунтовых вод. Например, длина корней ежовника безлистного — 15 м.

Растения без развитой корневой системы приспособлены к поглощению влаги из тумана с помощью стеблей и листьев. Например, как вельвичия удивительная, которая произрастает на юго-западе Африки. Её гигантские листья, достигающие 3 метров, пронизаны большим количеством пор, которые поглощают воду из тумана.

В очень засушливых регионах — австралийских пустошах и саваннах Тропической Африки ― произрастает баобаб ― одно из самых толстых деревьев (диаметр ствола достигает 8 м). Такая толщина вовсе не для красоты — это настоящие природные резервуары с водой. Пористая древесина дерева подобно губке впитывает в себя живительную влагу. Только представьте — баобаб способен накапливать и хранить до 120 тысяч литров воды. В период засухи баобаб постепенно теряет накопившуюся жидкость, сбрасывает листья.

Среди животных также есть те, которые не могут обходиться без воды, обитают вблизи воды или находятся в ней постоянно, и те, кто может существовать без воды долгое время.

Есть животные, получающие воду довольно сложным путём — в процессе окисления жиров. Это, например, верблюд и некоторые виды насекомых. 

Для существования земноводных вода необходима ещё больше, чем тепло. Так, почти все земноводные проводят личиночные стадии в воде. Живут они исключительно в пресных водах, избегая морской или вообще солёной воды. Ни одна амфибия не пьёт воду обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или сырость.

Ещё одним важным климатическим фактором для живых организмов является солнечный свет — основной источник энергии организмов на Земле.

От количества света, проникшего через толщу воды, зависит жизнь растений в водоёмах. И не только в воде, но и на суше.

При помощи фотосинтетических пигментов растения улавливают энергию света и преобразовывают её в удобную для использования в клетке форму (АТФ).

Образованные в процессе фотосинтеза органические вещества используются растительноядными животными в качестве непосредственного источника пищи. И далее через промежуточные звенья — хищными животными. Следовательно, образование всех видов пищевого материала прямо либо косвенно связано с деятельностью фотосинтезирующих организмов.

Свет важен не только для растений, но и для животных. Он выступает в качестве сигнального фактора внешней среды, информирующего организмы обо всех сезонных и суточных изменениях в природе.

Под влиянием света у животных возрастает активность ферментов, улучшается работа органов пищеварения, повышается уровень обменных процессов.

Для растений и животных относительно высоких широт обычно характерен фотопериодизм. Фотопериодизм — это реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между тёмным и светлым временем суток.

Фотопериодизм позволяет организмам сочетать определённые виды активности с теми или иными временами года: цветение и прорастание у растений, миграцию и впадение в спячку у животных и так далее.

Многие насекомые слетаются на свет, другие избегают его.

Наибольшее экологическое значение играет смена дня и ночи. Большинство животных ведут дневной образ жизни (большинство птиц), а некоторые — исключительно ночной (это многие мелкие грызуны, летучие мыши).

Мелкие рачки, парящие в толще воды, держатся ночью в поверхностных водах, а днём опускаются на глубину, избегая слишком яркого света.

Организмы способны выживать только в пределах определённого диапазона изменчивости экологического фактора.

В условиях с крайними значениями, например, в среде со слишком высокой и слишком низкой температурой, животный и растительный мир очень скуден… Однако в среде со средними значениями климатических факторов численность организмов заметно увеличивается.

Если нарисовать на графике кривую, которая характеризует скорость того или иного процесса (например, роста) в зависимости от фактора внешней среды (конечно, при условии, что этот фактор оказывает влияние на основные жизненные процессы), то кривая почти всегда будет иметь форму колокола.

Такие кривые называют кривыми толерантности. Толерантность — это выносливость организмов по отношению к колебаниям какого-либо экологического фактора, способность организма выдерживать отклонения этого фактора от оптимальных значений.

Кривая толерантности имеет две критические точки: нижнюю критическую точку и верхнюю критическую точку, определяемые минимальным и максимальным значениями экологического фактора. Заключённый между ними интервал изменчивости фактора является диапазоном экологической толерантности. Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, то есть толерантность к тому или иному воздействию. Организмы с широким диапазоном толерантности (то есть с широкими границами устойчивости ко многим факторам) имеют шансы на более широкое распространение.