Владимир Иванов - Основы экологии

Дневной и ночной образ жизни почти исключает конкуренцию между животными за источники пищи.

2. Солнечный свет позволяет животным легко ориентироваться в пространстве.Эволюционно он способствовал развитию органов зрения. Цветовое зрение распространено в разных группах животных, оно не одинаково: хорошо развито у некоторых видов членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но у других видов этих же групп оно может отсутствовать.

3. Свет определяет и сезонный фотопериодизм.Изменение длины светового дня является пусковым механизмом последовательности физиологических процессов, приводящих к линьке и накоплению жира, размножению у птиц и млекопитающих и к наступлению диапаузы у насекомых.

Изменение длины дня животные воспринимают с помощью органов зрения. А растения – с помощью специальных пигментов, расположенных в листьях растений. Их рецепторы воспринимают раздражения и вызывают ряд биохимических реакций (активация ферментов или выделение гормонов), а позднее проявляются физиологические или поведенческие реакции. Животные, для которых характерны миграции (перелеты птиц), готовятся к ним, мигрируют, несмотря на еще достаточное количество тепла и кормовой базы.

Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что их реакция на свет основана не на количестве получаемого света, а на чередовании в течение суток периодов света и темноты определенной длительности. Все организмы (от одноклеточных до человека) способны измерять время, т. е. обладают «биологическими часами». «Биологические часы» также управляются сезонными циклами и другими биологическими явлениями.

«Биологические часы» определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.

Температура является наиболее важным абиотическим климатическим фактором. От нее зависит интенсивность обмена веществ организмов и их географическое распространение.

Температура связана со средней кинетической энергией движения частиц, выражается в градусах различных шкал. Наиболее распространена шкала температур в градусах Цельсия (°С). В ее основу положена величина расширения воды, для которой температура кипения равна 100 °C. В системе СИ принята абсолютная шкала температур в Кельвинах: Т кипения воды = 373 К.

Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. И хотя у эвритермных и стенотермных видов эти интервалы различны, для большинства из них зона оптимальных температур, при которых жизненные функции осуществляются наиболее активно и эффективно, сравнительно невелика. Диапазон температур, в которых может существовать жизнь, составляет примерно от 0 до 5 °C, т. е. когда возможно поддержание нормальной структуры и функций белков.

Выделяют 2 экологические группы организмов, сохраняющих активное существование при температуре за пределами этого диапазона:

1. Криофилы– виды, предпочитающие холод. Существуют при температуре до минус 8–10 °C, когда жидкости их тела находятся в переохлажденном состоянии. Например, бактерии, грибы, лишайники, мхи, членистоногие и т. д.

2. Термофилы– виды, живущие при высоких температурах. Например, нематоды, личинки насекомых и клещей. Отдельные виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться при температурах, близких к точке кипения.

В состоянии полного покоя (анабиоза), когда происходит приостановка всех жизненных процессов организма, споры некоторых растений могут выдерживать температуру до 180 °C, цисты простейших – до –271,16 °C. Затем они могут возвращаться к нормальной активности.

Очень часто температура выступает в качестве лимитирующего фактора.

Растения являются неподвижными организмами и существуют при том тепловом режиме, который создается в местах их произрастания. Высшие растения умеренного пояса эвритермны. В активном состоянии они переносят колебания температур, достигающие 60 °C.

По степени адаптации растений к условиям крайнего дефицита тепла можно выделить три группы:

1. Нехолодостойкие растения:сильно повреждаются или гибнут при температуре выше точки замерзания воды. Например, растения дождевых тропических лесов, водоросли теплых морей.

2. Неморозостойкие растения:переносят низкие температуры, но гибнут, когда в их тканях начинает образовываться лед. При наступлении холодного времени года у них повышается концентрация осмотически активных веществ в клеточном соке и цитоплазме, что понижает точку замерзания до минус 5–7 °C.

Например, вечнозеленые растения субтропиков. В период вегетации все листостебельные растения неморозостойки.

3. Морозоустойчивые, или льдоустойчивые растения:произрастают в областях с сезонным климатом и холодными зимами. Во время сильных морозов надземные органы деревьев и кустарников промерзают, но сохраняют жизнеспособность.

После окончания ростовых процессов эти растения проходят предварительную закалку. Они накапливают в клетках сахара (до 20–30 %), производные углеводов и аминокислот, которые связывают воду. При этом перестраиваются ультраструктура и ферментные системы клеток, которые могут переносить обезвоживание при образовании льда. По степени адаптации к высоким температурам бывают:

1. Нежаростойкие видыповреждаются при температуре от 30 до 40 °C. Это эукариотические водоросли, водные цветковые, наземные мезофиты.

2. Жаровыносливые эукариотыпереносят нагревание до 50–60 °C в течение 30 мин. Например, растения сухих мест обитания с сильной инсоляцией (степей, пустынь, саванн, сухих субтропиков).

3. Жароустойчивые прокариотымогут жить в горячих источниках при 85–90 °C. Это термофильные растения и некоторые виды синезеленых водорослей.

По характеру поддержания температуры тела всех животных можно разделить на две группы:

1. Пойкилотермные(холоднокровные) – их температура тела зависит от температуры окружающей среды и является практически такой же, как и температура среды (одноклеточные и многоклеточные животные до класса птиц).

2. Гомойотермные(теплокровные) – их температура тела не зависит от температуры внешней среды и является более или менее постоянной. Если температура и изменяется, то в небольших пределах – на доли градуса. Сюда относят классы птиц и млекопитающих, включая человека.

Постоянная температура тела уменьшает зависимость организмов от внешней среды, способствует более широкому расселению животных и заполнению большего числа экологических ниш.