Questi sono tutti i fattori ambientali a cui il corpo risponde con reazioni adattative.

L'ambiente è uno dei principali concetti ecologici, il che significa un complesso di condizioni ambientali che influenzano la vita degli organismi. In senso lato, l'ambiente è inteso come l'insieme dei corpi materiali, dei fenomeni e dell'energia che influenzano il corpo. È anche possibile avere una comprensione più specifica e spaziale dell'ambiente come ciò che circonda immediatamente un organismo: il suo habitat. L'habitat è tutto ciò in cui vive un organismo, è una parte della natura che circonda gli organismi viventi e ha su di essi un'influenza diretta o indiretta. Quelli. elementi dell'ambiente che non sono indifferenti a un dato organismo o specie e che in un modo o nell'altro lo influenzano sono fattori in relazione ad esso.

I componenti dell'ambiente sono diversi e mutevoli, pertanto gli organismi viventi adattano e regolano costantemente le loro attività vitali in conformità con le variazioni che si verificano nei parametri dell'ambiente esterno. Tali adattamenti degli organismi sono chiamati adattamento e consentono loro di sopravvivere e riprodursi.

Tutti i fattori ambientali sono suddivisi in

• I fattori abiotici sono fattori di natura inanimata che influenzano direttamente o indirettamente il corpo: luce, temperatura, umidità, composizione chimica dell'aria, dell'acqua e dell'ambiente del suolo, ecc. (vale a dire, proprietà dell'ambiente, la cui presenza e impatto non influenzano dipendono direttamente dall'attività degli organismi viventi).
• I fattori biotici sono tutte le forme di influenza sul corpo da parte degli esseri viventi circostanti (microrganismi, influenza degli animali sulle piante e viceversa).
• I fattori antropogenici sono varie forme di attività della società umana che portano a cambiamenti nella natura come habitat di altre specie o influenzano direttamente le loro vite.

I fattori ambientali influenzano gli organismi viventi

• come irritanti che causano cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche e biochimiche;
• come limitazioni che rendono impossibile esistere in determinate condizioni;
• come modificatori che causano cambiamenti strutturali e funzionali negli organismi e come segnali che indicano cambiamenti in altri fattori ambientali.

In questo caso è possibile stabilire la natura generale dell'impatto dei fattori ambientali su un organismo vivente.

Qualsiasi organismo ha una serie specifica di adattamenti ai fattori ambientali ed esiste in modo sicuro solo entro certi limiti della loro variabilità. Il livello più favorevole del fattore per la vita è chiamato ottimale.

A valori piccoli o con un'esposizione eccessiva al fattore, l'attività vitale degli organismi diminuisce drasticamente (notevolmente inibita). Il raggio d'azione di un fattore ambientale (l'area di tolleranza) è limitato dai punti minimo e massimo corrispondenti ai valori estremi di questo fattore ai quali è possibile l'esistenza dell'organismo.

Il livello superiore del fattore, oltre il quale l'attività vitale degli organismi diventa impossibile, è chiamato massimo, e il livello inferiore è chiamato minimo (Fig.). Naturalmente, ogni organismo è caratterizzato dai propri massimi, ottimi e minimi dei fattori ambientali. Ad esempio, una mosca domestica può sopportare sbalzi di temperatura da 7 a 50 ° C, ma il nematode umano vive solo alla temperatura del corpo umano.

I punti ottimale, minimo e massimo costituiscono tre punti cardinali che determinano la capacità del corpo di reagire a un determinato fattore. I punti estremi della curva, che esprimono lo stato di oppressione con carenza o eccesso di un fattore, sono chiamati aree pessime; corrispondono ai valori pessimali del fattore. Vicino ai punti critici ci sono valori subletali del fattore, e fuori dalla zona di tolleranza ci sono zone letali del fattore.

Le condizioni ambientali in cui qualsiasi fattore o la loro combinazione va oltre la zona di comfort e ha un effetto deprimente sono spesso chiamate estreme, borderline (estreme, difficili) in ecologia. Caratterizzano non solo le situazioni ambientali (temperatura, salinità), ma anche gli habitat in cui le condizioni sono vicine ai limiti di esistenza per piante e animali.

Qualsiasi organismo vivente è influenzato contemporaneamente da un complesso di fattori, ma solo uno di essi è limitante. Un fattore che stabilisce il quadro per l'esistenza di un organismo, specie o comunità è chiamato limitante (limitante). Ad esempio, la distribuzione di molti animali e piante al nord è limitata dalla mancanza di calore, mentre al sud il fattore limitante per la stessa specie può essere la mancanza di umidità o di cibo necessario. Tuttavia, i limiti della resistenza del corpo rispetto al fattore limitante dipendono dal livello di altri fattori.

La vita di alcuni organismi richiede condizioni limitate da limiti ristretti, ovvero l'intervallo ottimale non è costante per la specie. L'effetto ottimale del fattore è diverso nelle diverse specie. L'arco della curva, cioè la distanza tra i punti di soglia, mostra l'area di influenza del fattore ambientale sul corpo (Fig. 104). In condizioni prossime alla soglia d'azione del fattore, gli organismi si sentono depressi; possono esistere, ma non raggiungono il pieno sviluppo. Le piante solitamente non danno frutti. Negli animali, al contrario, la pubertà accelera.

L'ampiezza del raggio d'azione del fattore e in particolare la zona ottimale consente di giudicare la resistenza degli organismi in relazione a un dato elemento dell'ambiente e indica la loro ampiezza ecologica. A questo proposito, gli organismi che possono vivere in condizioni ambientali abbastanza diverse sono chiamati zvrybionts (dal greco "euro" - largo). Ad esempio, un orso bruno vive in climi freddi e caldi, in zone secche e umide e mangia una varietà di cibi vegetali e animali.

In relazione ai fattori ambientali privati ​​si utilizza un termine che inizia con lo stesso prefisso. Ad esempio, gli animali che possono vivere in un ampio intervallo di temperature sono detti euritermi, mentre gli organismi che possono vivere solo in intervalli di temperature ristretti sono detti stenotermici. Per lo stesso principio un organismo può essere euridride o stenoidride, a seconda della sua risposta alle fluttuazioni dell'umidità; eurialina o stenoalina - a seconda della capacità di tollerare diversi valori di salinità ambientale, ecc.

Esistono anche i concetti di valenza ecologica, che rappresenta la capacità di un organismo di abitare una varietà di ambienti, e di ampiezza ecologica, che riflette l'ampiezza dell'intervallo di un fattore o l'ampiezza della zona ottimale.

I modelli quantitativi della reazione degli organismi all'azione di un fattore ambientale differiscono in base alle loro condizioni di vita. La stenobionticità o euribionticità non caratterizza la specificità di una specie in relazione a qualsiasi fattore ambientale. Ad esempio, alcuni animali sono confinati in un intervallo ristretto di temperature (cioè stenotermico) e allo stesso tempo possono esistere in un ampio intervallo di salinità ambientale (eurialina).

I fattori ambientali influenzano un organismo vivente simultaneamente e congiuntamente e l'azione di uno di essi dipende in una certa misura dall'espressione quantitativa di altri fattori: luce, umidità, temperatura, organismi circostanti, ecc. Questo modello è chiamato interazione dei fattori. Talvolta la carenza di un fattore è parzialmente compensata dall'accresciuta attività di un altro; appare una parziale sostituibilità degli effetti dei fattori ambientali. Allo stesso tempo, nessuno dei fattori necessari al corpo può essere completamente sostituito da un altro. Le piante fototrofiche non possono crescere senza luce nelle condizioni di temperatura o nutrizione ottimali. Pertanto, se il valore di almeno uno dei fattori necessari va oltre il range di tolleranza (sotto il minimo o sopra il massimo), allora l'esistenza dell'organismo diventa impossibile.

I fattori ambientali che hanno un valore pessimo in condizioni specifiche, cioè quelle più lontane dall'ottimale, complicano soprattutto la possibilità che le specie esistano in queste condizioni, nonostante la combinazione ottimale di altre condizioni. Questa dipendenza è chiamata legge dei fattori limitanti. Tali fattori che si discostano dall'ottimale acquisiscono un'importanza fondamentale nella vita di una specie o di singoli individui, determinandone la portata geografica.

L'identificazione dei fattori limitanti è molto importante nella pratica agricola per stabilire la valenza ecologica, soprattutto nei periodi più vulnerabili (critici) dell'ontogenesi di animali e piante.

Vengono chiamate tutte le proprietà o componenti dell'ambiente esterno che influenzano gli organismi fattori ambientali. Luce, calore, concentrazione di sale nell'acqua o nel suolo, vento, grandine, nemici e agenti patogeni: tutti questi sono fattori ambientali, il cui elenco può essere molto ampio.

Tra questi ci sono abiotico legati alla natura inanimata, e biotico legati all’influenza reciproca degli organismi.

I fattori ambientali sono estremamente diversi e ogni specie, sperimentando la propria influenza, risponde in modo diverso. Tuttavia, esistono alcune leggi generali che governano le risposte degli organismi a qualsiasi fattore ambientale.

Il principale è legge dell'ottimo. Riflette il modo in cui gli organismi viventi tollerano diversi punti di forza dei fattori ambientali. La forza di ciascuno di essi è in continua evoluzione. Viviamo in un mondo con condizioni variabili, e solo in alcuni luoghi del pianeta i valori di alcuni fattori sono più o meno costanti (nelle profondità delle caverne, sul fondo degli oceani).

La legge dell'ottimale si esprime nel fatto che qualsiasi fattore ambientale ha determinati limiti di influenza positiva sugli organismi viventi.

Quando si devia da questi limiti, il segno dell'effetto cambia al contrario. Ad esempio, gli animali e le piante non tollerano il caldo estremo e il gelo intenso; Le temperature medie sono ottimali. Allo stesso modo, la siccità e le forti piogge costanti sono ugualmente sfavorevoli al raccolto. La legge dell'ottimo indica l'entità di ciascun fattore per la vitalità degli organismi. Nel grafico è espresso da una curva simmetrica che mostra come cambia l'attività vitale della specie con un graduale aumento dell'influenza del fattore (Fig. 13).

Figura 13. Schema dell'azione dei fattori ambientali sugli organismi viventi. 1,2 - punti critici
(per ingrandire l'immagine cliccare sull'immagine)

Al centro sotto la curva - zona ottimale. A valori ottimali del fattore, gli organismi crescono, si nutrono e si riproducono attivamente. Quanto più il valore del fattore si sposta a destra o a sinistra, cioè verso una diminuzione o un aumento della forza d'azione, tanto meno favorevole è per gli organismi. La curva che riflette l’attività vitale scende bruscamente su entrambi i lati dell’ottimale. Ci sono due zone pessimistiche. Quando la curva interseca l'asse orizzontale, ce ne sono due punti critici. Sono i valori del fattore che gli organismi non riescono più a sopportare, oltre il quale si verifica la morte. La distanza tra i punti critici mostra il grado di tolleranza degli organismi ai cambiamenti del fattore. Le condizioni vicine ai punti critici sono particolarmente difficili per la sopravvivenza. Tali condizioni sono chiamate estremo.

Se si disegnano curve ottimali per un fattore, come la temperatura, per specie diverse, queste non coincideranno. Spesso ciò che è ottimale per una specie è pessimistico per un'altra o addirittura si trova al di fuori dei punti critici. Cammelli e jerboa non potevano vivere nella tundra, e renne e lemming non potevano vivere nei caldi deserti meridionali.

La diversità ecologica delle specie si manifesta anche nella posizione dei punti critici: per alcune sono ravvicinate, per altre molto distanziate. Ciò significa che alcune specie possono vivere solo in condizioni molto stabili, con piccoli cambiamenti nei fattori ambientali, mentre altre possono sopportare ampie fluttuazioni. Ad esempio, la pianta impatiens appassisce se l'aria non è satura di vapore acqueo, e l'erba piuma tollera bene i cambiamenti di umidità e non muore nemmeno in caso di siccità.

Pertanto, la legge dell'ottimo ci mostra che per ogni tipo esiste la propria misura dell'influenza di ciascun fattore. Sia una diminuzione che un aumento dell'esposizione oltre questa misura portano alla morte degli organismi.

Per comprendere la relazione delle specie con l'ambiente, non è meno importante legge dei fattori limitanti.

In natura, gli organismi sono influenzati contemporaneamente da un intero complesso di fattori ambientali in diverse combinazioni e con diversa forza. Non è facile isolare il ruolo di ciascuno di essi. Quale significa più degli altri? Ciò che sappiamo della legge dell'ottimo ci permette di comprendere che non esistono fattori interamente positivi o negativi, importanti o secondari, ma tutto dipende dalla forza di ciascuna influenza.

La legge del fattore limitante afferma che il fattore più significativo è quello che si discosta maggiormente dai valori ottimali per l'organismo.

Da questo dipende la sopravvivenza degli individui in questo particolare periodo. In altri periodi di tempo, altri fattori possono diventare limitanti e, nel corso della vita, gli organismi incontrano una serie di restrizioni sulla loro attività vitale.

La pratica agricola si confronta costantemente con le leggi dei fattori ottimali e limitanti. Ad esempio, la crescita e lo sviluppo del grano, e quindi la resa, sono costantemente limitati da temperature critiche, mancanza o eccesso di umidità, mancanza di fertilizzanti minerali e talvolta da influenze catastrofiche come grandine e tempeste. Ci vuole molto impegno e denaro per mantenere le condizioni ottimali per le colture e, allo stesso tempo, prima di tutto, compensare o mitigare l'effetto dei fattori limitanti.

Gli habitat delle diverse specie sono sorprendentemente vari. Alcuni di loro, ad esempio alcuni piccoli acari o insetti, trascorrono tutta la vita all'interno della foglia di una pianta, che per loro è il mondo intero, altri dominano spazi vasti e vari, come le renne, le balene nell'oceano, gli uccelli migratori .

A seconda di dove vivono i rappresentanti delle diverse specie, sono influenzati da diversi insiemi di fattori ambientali. Sul nostro pianeta ce ne sono diversi ambienti di vita fondamentali, molto diversi in termini di condizioni di vita: acqua, terra-aria, suolo. Gli habitat sono anche gli organismi stessi in cui vivono gli altri.

Ambiente di vita acquatico. Tutti gli abitanti acquatici, nonostante le differenze di stile di vita, devono adattarsi alle principali caratteristiche del loro ambiente. Queste caratteristiche sono determinate, innanzitutto, dalle proprietà fisiche dell'acqua: la sua densità, conduttività termica e capacità di dissolvere sali e gas.

Densità l'acqua determina la sua significativa forza di galleggiamento. Ciò significa che il peso degli organismi nell'acqua viene alleggerito e diventa possibile condurre una vita permanente nella colonna d'acqua senza affondare sul fondo. Molte specie, per lo più piccole, incapaci di nuotare velocemente e attivamente, sembrano galleggiare nell'acqua, rimanendo sospese in essa. Si chiama la raccolta di così piccoli abitanti acquatici plancton. Il plancton comprende alghe microscopiche, piccoli crostacei, uova e larve di pesci, meduse e molte altre specie. Gli organismi planctonici sono trasportati dalle correnti e non sono in grado di resistere. La presenza di plancton nell'acqua rende possibile il tipo di filtrazione degli alimenti, cioè filtrare, mediante vari dispositivi, piccoli organismi e particelle di cibo sospese nell'acqua. Si sviluppa sia negli animali nuotatori che nei fondali sessili, come crinoidi, cozze, ostriche e altri. Uno stile di vita sedentario sarebbe impossibile per gli abitanti acquatici se non esistesse il plancton, e questo, a sua volta, è possibile solo in un ambiente con densità sufficiente.

La densità dell'acqua rende difficile il movimento attivo al suo interno, quindi gli animali che nuotano velocemente, come pesci, delfini, calamari, devono avere muscoli forti e una forma del corpo snella. A causa dell'elevata densità dell'acqua, la pressione aumenta notevolmente con la profondità. Gli abitanti delle profondità marine sono in grado di sopportare una pressione migliaia di volte superiore a quella della superficie terrestre.

La luce penetra nell'acqua solo fino a una profondità ridotta, quindi gli organismi vegetali possono esistere solo negli orizzonti superiori della colonna d'acqua. Anche nei mari più puliti la fotosintesi è possibile solo fino a una profondità di 100-200 m. A profondità maggiori non ci sono piante e gli animali delle profondità marine vivono nella completa oscurità.

Temperatura nei corpi idrici è più morbido che sulla terra. A causa dell'elevata capacità termica dell'acqua, le fluttuazioni di temperatura al suo interno vengono attenuate e gli abitanti acquatici non devono affrontare la necessità di adattarsi a forti gelate o al caldo di quaranta gradi. Solo nelle sorgenti termali la temperatura dell'acqua può avvicinarsi al punto di ebollizione.

Una delle difficoltà nella vita degli abitanti acquatici è quantità limitata di ossigeno. La sua solubilità non è molto elevata e, inoltre, diminuisce notevolmente quando l'acqua è inquinata o riscaldata. Pertanto, a volte ci sono nei serbatoi si blocca- morte di massa degli abitanti per mancanza di ossigeno, che avviene per vari motivi.

Composizione del sale Anche l'ambiente è molto importante per gli organismi acquatici. Le specie marine non possono vivere nelle acque dolci e le specie d'acqua dolce non possono vivere nei mari a causa dell'interruzione della funzione cellulare.

Ambiente di vita terra-aria. Questo ambiente ha un insieme diverso di funzionalità. È generalmente più complesso e vario di quello acquatico. Ha molto ossigeno, molta luce, sbalzi di temperatura più marcati nel tempo e nello spazio, cadute di pressione significativamente più deboli e spesso si verifica una carenza di umidità. Sebbene molte specie possano volare e piccoli insetti, ragni, microrganismi, semi e spore di piante siano trasportati dalle correnti d'aria, l'alimentazione e la riproduzione degli organismi avviene sulla superficie del terreno o delle piante. In un ambiente a bassa densità come l'aria, gli organismi hanno bisogno di supporto. Pertanto, le piante terrestri hanno sviluppato tessuti meccanici e gli animali terrestri hanno uno scheletro interno o esterno più pronunciato rispetto agli animali acquatici. La bassa densità dell'aria facilita gli spostamenti al suo interno.

M. S. Gilyarov (1912-1985), un eminente zoologo, ecologo, accademico, fondatore di ricerche approfondite sul mondo degli animali del suolo, il volo passivo era padroneggiato da circa due terzi degli abitanti della terra. La maggior parte di loro sono insetti e uccelli.

L’aria è un cattivo conduttore di calore. Ciò rende più facile conservare il calore generato all'interno degli organismi e mantenere una temperatura costante negli animali a sangue caldo. Lo stesso sviluppo del sangue caldo divenne possibile in un ambiente terrestre. Gli antenati dei moderni mammiferi acquatici - balene, delfini, trichechi, foche - un tempo vivevano sulla terra.

Gli abitanti della terra hanno un'ampia varietà di adattamenti legati al rifornimento di acqua, soprattutto in condizioni di siccità. Nelle piante, questo è un potente apparato radicale, uno strato impermeabile sulla superficie di foglie e steli e la capacità di regolare l'evaporazione dell'acqua attraverso gli stomi. Negli animali, queste sono anche diverse caratteristiche strutturali del corpo e del tegumento, ma, inoltre, un comportamento appropriato contribuisce anche al mantenimento dell'equilibrio idrico. Possono, ad esempio, migrare verso pozze d'acqua o evitare attivamente condizioni particolarmente secche. Alcuni animali possono vivere tutta la vita nutrendosi di cibo secco, come i jerboa o la famosa tarma dei vestiti. In questo caso, l'acqua necessaria all'organismo deriva dall'ossidazione dei componenti alimentari.

Anche molti altri fattori ambientali svolgono un ruolo importante nella vita degli organismi terrestri, come la composizione dell'aria, i venti e la topografia della superficie terrestre. Il tempo e il clima sono particolarmente importanti. Gli abitanti dell'ambiente terra-aria devono adattarsi al clima della parte della Terra in cui vivono e tollerare la variabilità delle condizioni meteorologiche.

Il suolo come ambiente di vita. Il suolo è un sottile strato di superficie terrestre, lavorato dall'attività degli esseri viventi. Le particelle solide sono permeate nel terreno con pori e cavità, riempite in parte con acqua e in parte con aria, quindi anche piccoli organismi acquatici possono abitare nel terreno. Il volume delle piccole cavità nel terreno ne è una caratteristica molto importante. Nei terreni sciolti può arrivare fino al 70%, mentre nei terreni densi può arrivare al 20% circa. In questi pori e cavità o sulla superficie delle particelle solide vive un'enorme varietà di creature microscopiche: batteri, funghi, protozoi, nematodi, artropodi. Gli animali più grandi effettuano essi stessi dei passaggi nel terreno. L'intero terreno è penetrato dalle radici delle piante. La profondità del suolo è determinata dalla profondità di penetrazione delle radici e dall'attività degli animali scavatori. Non è più di 1,5-2 m.

L'aria nelle cavità del suolo è sempre satura di vapore acqueo e la sua composizione è arricchita di anidride carbonica e impoverita di ossigeno. In questo modo, le condizioni di vita nel suolo assomigliano all'ambiente acquatico. D'altra parte, il rapporto tra acqua e aria nel suolo cambia costantemente a seconda delle condizioni meteorologiche. Le fluttuazioni di temperatura sono molto brusche in superficie, ma si attenuano rapidamente con la profondità.

La caratteristica principale dell'ambiente del suolo è il costante apporto di materia organica, principalmente a causa della morte delle radici delle piante e della caduta delle foglie. È una preziosa fonte di energia per batteri, funghi e molti animali, così come lo è il suolo l'ambiente più vivace. Il suo mondo nascosto è molto ricco e diversificato.

Dall'apparizione di diverse specie di animali e piante, si può capire non solo in quale ambiente vivono, ma anche che tipo di vita conducono in esso.

Se abbiamo davanti a noi un animale a quattro zampe con muscoli delle cosce molto sviluppati sulle zampe posteriori e muscoli molto più deboli sulle zampe anteriori, anch'esse accorciate, con un collo relativamente corto e una coda lunga, allora possiamo diciamo con sicurezza che si tratta di un saltatore di terra, capace di movimenti rapidi e manovrabili, abitante di spazi aperti. I famosi canguri australiani, i jerboa asiatici del deserto, i saltatori africani e molti altri mammiferi saltatori - rappresentanti di vari ordini che vivono in diversi continenti - assomigliano a questo. Vivono nelle steppe, nelle praterie e nelle savane, dove il rapido movimento sul terreno è il principale mezzo di fuga dai predatori. La lunga coda serve da equilibrio durante le curve veloci, altrimenti gli animali perderebbero l'equilibrio.

I fianchi sono fortemente sviluppati sugli arti posteriori e negli insetti saltatori: locuste, cavallette, pulci, coleotteri psilladi.

Un corpo compatto con coda corta e arti corti, di cui quelli anteriori sono molto potenti e sembrano una pala o un rastrello, gli occhi ciechi, il collo corto e la pelliccia corta, come se tagliata, ci dicono che si tratta di un animale sotterraneo che scava buche e gallerie. Potrebbe trattarsi di una talpa della foresta, di una talpa della steppa, di una talpa marsupiale australiana e di molti altri mammiferi che conducono uno stile di vita simile.

Insetti scavatori: i grilli talpa si distinguono anche per il loro corpo compatto e tozzo e per i potenti arti anteriori, simili a una benna ridotta di un bulldozer. In apparenza assomigliano ad una piccola talpa.

Tutte le specie volanti hanno sviluppato ampi piani: ali negli uccelli, nei pipistrelli, negli insetti o pieghe della pelle sui lati del corpo, come negli scoiattoli volanti o nelle lucertole che planano.

Gli organismi che si disperdono attraverso il volo passivo, con correnti d'aria, sono caratterizzati da dimensioni piccole e forme molto diverse. Tuttavia hanno tutti una cosa in comune: un forte sviluppo della superficie rispetto al peso corporeo. Ciò si ottiene in diversi modi: a causa dei peli lunghi, delle setole, di varie escrescenze del corpo, del suo allungamento o appiattimento e del peso specifico più leggero. Ecco come appaiono i piccoli insetti e i frutti volanti delle piante.

La somiglianza esterna che sorge tra rappresentanti di diversi gruppi e specie non correlati come risultato di uno stile di vita simile è chiamata convergenza.

Colpisce principalmente quegli organi che interagiscono direttamente con l'ambiente esterno ed è molto meno pronunciato nella struttura dei sistemi interni: digestivo, escretore, nervoso.

La forma di una pianta determina le caratteristiche del suo rapporto con l'ambiente esterno, ad esempio, il modo in cui sopporta la stagione fredda. Gli alberi e gli arbusti alti hanno i rami più alti.

La forma di una vite, con un tronco debole che intreccia altre piante, può essere trovata sia nelle specie legnose che erbacee. Questi includono uva, luppolo, cuscuta dei prati e viti tropicali. Avvolgendosi attorno ai tronchi e agli steli delle specie erette, le piante simili a liane portano alla luce foglie e fiori.

In condizioni climatiche simili in diversi continenti, si verifica un aspetto simile della vegetazione, che consiste in specie diverse, spesso completamente indipendenti.

La forma esterna, che riflette il modo in cui interagisce con l'ambiente, è chiamata forma di vita della specie. Specie diverse possono avere forme di vita simili, se conducono uno stile di vita vicino.

La forma di vita si sviluppa durante l'evoluzione secolare delle specie. Quelle specie che si sviluppano con la metamorfosi cambiano naturalmente la loro forma di vita durante il ciclo vitale. Confronta, ad esempio, un bruco e una farfalla adulta o una rana e il suo girino. Alcune piante possono assumere forme di vita diverse a seconda delle condizioni di crescita. Ad esempio, il tiglio o il ciliegio degli uccelli può essere sia un albero verticale che un cespuglio.

Le comunità di piante e animali sono più stabili e più complete se includono rappresentanti di diverse forme di vita. Ciò significa che una tale comunità fa un uso più completo delle risorse ambientali e ha connessioni interne più diversificate.

La composizione delle forme di vita degli organismi nelle comunità funge da indicatore delle caratteristiche del loro ambiente e dei cambiamenti che si verificano in esso.

Gli ingegneri che progettano aerei studiano attentamente le diverse forme di vita degli insetti volanti. Sono stati realizzati modelli di macchine con volo battente, basati sul principio del movimento nell'aria di Ditteri e Imenotteri. La tecnologia moderna ha costruito macchine per camminare, nonché robot dotati di leve e metodi di movimento idraulici, come animali di diverse forme di vita. Tali veicoli sono in grado di muoversi su pendii ripidi e fuoristrada.

La vita sulla Terra si è sviluppata in condizioni di ciclo regolare di giorno e notte e di alternanza delle stagioni dovuta alla rotazione del pianeta attorno al proprio asse e attorno al Sole. Il ritmo dell'ambiente esterno crea periodicità, cioè ripetibilità delle condizioni nella vita della maggior parte delle specie. Sia i periodi critici, difficili per la sopravvivenza, sia quelli favorevoli si ripetono regolarmente.

L'adattamento ai cambiamenti periodici dell'ambiente esterno si esprime negli esseri viventi non solo attraverso una reazione diretta a fattori mutevoli, ma anche in ritmi interni fissati ereditariamente.

Ritmi circadiani. I ritmi circadiani adattano gli organismi al ciclo del giorno e della notte. Nelle piante, la crescita intensiva e la fioritura dei fiori sono programmate in base a una determinata ora del giorno. Gli animali cambiano notevolmente la loro attività durante il giorno. In base a questa caratteristica si distinguono le specie diurne e notturne.

Il ritmo quotidiano degli organismi non è solo il riflesso del cambiamento delle condizioni esterne. Se metti una persona, o animali o piante in un ambiente costante e stabile senza cambiamenti di giorno e notte, il ritmo dei processi vitali viene mantenuto, vicino al ritmo quotidiano. Il corpo sembra vivere secondo il suo orologio interno, contando il tempo.

Il ritmo circadiano può influenzare molti processi nel corpo. Nell'uomo circa 100 caratteristiche fisiologiche sono soggette al ciclo quotidiano: frequenza cardiaca, ritmo respiratorio, secrezione di ormoni, secrezioni delle ghiandole digestive, pressione sanguigna, temperatura corporea e molte altre. Pertanto, quando una persona è sveglia invece di dormire, il corpo è ancora sintonizzato sullo stato notturno e le notti insonni hanno un effetto negativo sulla salute.

Tuttavia, i ritmi circadiani non compaiono in tutte le specie, ma solo in quelle nella cui vita il cambiamento del giorno e della notte gioca un importante ruolo ecologico. Gli abitanti delle caverne o delle acque profonde, dove non esiste tale cambiamento, vivono secondo ritmi diversi. E anche tra gli abitanti della terraferma, non tutti mostrano periodicità quotidiana.

Negli esperimenti condotti in condizioni rigorosamente costanti, i moscerini della frutta della Drosophila mantengono un ritmo quotidiano per decine di generazioni. Questa periodicità è ereditata in loro, come in molte altre specie. Così profonde sono le reazioni adattative associate al ciclo quotidiano dell'ambiente esterno.

I disturbi del ritmo circadiano del corpo durante il lavoro notturno, i voli spaziali, le immersioni subacquee, ecc. rappresentano un serio problema medico.

Ritmi annuali. I ritmi annuali adattano gli organismi ai cambiamenti stagionali delle condizioni. Nella vita delle specie, i periodi di crescita, riproduzione, muta, migrazione e dormienza profonda si alternano e si ripetono naturalmente in modo tale che gli organismi affrontano il periodo critico dell'anno nello stato più stabile. Il processo più vulnerabile – la riproduzione e l'allevamento degli animali giovani – avviene durante la stagione più favorevole. Questa periodicità dei cambiamenti dello stato fisiologico durante tutto l'anno è in gran parte innata, cioè si manifesta come un ritmo annuale interno. Se, ad esempio, gli struzzi australiani o il dingo cane selvatico vengono collocati in uno zoo dell’emisfero settentrionale, la loro stagione riproduttiva inizierà in autunno, quando in Australia è primavera. La ristrutturazione dei ritmi annuali interni avviene con grande difficoltà, nel corso di diverse generazioni.

La preparazione alla riproduzione o allo svernamento è un lungo processo che inizia negli organismi molto prima dell'inizio dei periodi critici.

I bruschi cambiamenti meteorologici a breve termine (gelate estive, disgeli invernali) di solito non interrompono i ritmi annuali di piante e animali. Il principale fattore ambientale a cui gli organismi rispondono nei loro cicli annuali non sono i cambiamenti casuali del tempo, ma fotoperiodo- cambiamenti nel rapporto tra giorno e notte.

La durata delle ore diurne cambia naturalmente durante l'anno e sono questi cambiamenti che servono come segnale accurato dell'avvicinarsi della primavera, dell'estate, dell'autunno o dell'inverno.

Viene chiamata la capacità degli organismi di rispondere ai cambiamenti nella durata del giorno fotoperiodismo.

Se la giornata si accorcia, le specie iniziano a prepararsi per l'inverno; se si allunga, iniziano a crescere e a riprodursi attivamente. In questo caso, ciò che è importante per la vita degli organismi non è il cambiamento nella durata del giorno e della notte in sé, ma il loro valore del segnale, indicando imminenti profondi cambiamenti nella natura.

Come sai, la durata del giorno dipende molto dalla latitudine geografica. Nell'emisfero settentrionale, le giornate estive sono molto più brevi al sud che al nord. Pertanto, le specie meridionali e settentrionali reagiscono in modo diverso alla stessa quantità di cambio di giorno: le specie meridionali iniziano a riprodursi con giornate più brevi rispetto a quelle settentrionali.

FATTORI AMBIENTALI

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologia generale". Mosca, "Illuminismo", 2000

• Argomento 18. "Habitat. Fattori ambientali". Capitolo 1; pp. 10-58
• Argomento 19. "Popolazioni. Tipi di relazioni tra organismi". capitolo 2 §8-14; pp. 60-99; Capitolo 5 § 30-33
• Argomento 20. "Ecosistemi". capitolo 2 §15-22; pp. 106-137
• Argomento 21. "Biosfera. Cicli della materia". Capitolo 6 §34-42; pp. 217-290

La luce è la fonte primaria di energia, senza la quale la vita sulla Terra è impossibile. Partecipa alla fotosintesi, garantendo la creazione da parte della vegetazione terrestre di composti organici da composti inorganici, e questa è la sua funzione energetica più importante. Ma solo una parte dello spettro compreso tra 380 e 760 nm, chiamata regione delle radiazioni fisiologicamente attive (PAR), è coinvolta nella fotosintesi. Al suo interno, i raggi rosso-arancio (600-700 nm) e viola-blu (400-500 nm) sono di massima importanza per la fotosintesi, i raggi giallo-verdi (500-600 nm) sono i meno importanti. Questi ultimi vengono riflessi, conferendo alle piante contenenti clorofilla il loro colore verde. Tuttavia, la luce non è solo una risorsa energetica, ma anche il fattore ambientale più importante, che ha un impatto molto significativo sul biota nel suo insieme e sui processi e fenomeni di adattamento negli organismi.

Al di fuori dello spettro visibile e del PAR si trovano le regioni dell'infrarosso (IR) e dell'ultravioletto (UV). La radiazione UV trasporta molta energia e ha un effetto fotochimico: gli organismi sono molto sensibili ad essa. La radiazione IR ha un'energia significativamente inferiore e viene facilmente assorbita dall'acqua, ma alcuni organismi terrestri la utilizzano per aumentare la temperatura corporea al di sopra dell'ambiente.

L’intensità della luce è importante per gli organismi. Le piante in relazione all'illuminazione si dividono in amanti della luce (eliofite), amanti dell'ombra (sciofite) e tolleranti all'ombra.

I primi due gruppi hanno intervalli di tolleranza diversi all'interno dello spettro luminoso ecologico. La luce solare intensa è ottimale per le eliofite (erbe dei prati, cereali, erbacce, ecc.), La luce scarsa è ottimale per le piante che amano l'ombra (piante delle foreste di abeti rossi della taiga, foreste di querce della steppa forestale, foreste tropicali). I primi non sopportano le ombre, i secondi non sopportano la luce del sole.

Le piante tolleranti all'ombra hanno un'ampia gamma di tolleranza alla luce e possono crescere sia in piena luce che in ombra.

La luce ha un grande valore di segnalazione e provoca adattamenti regolatori degli organismi. Uno dei segnali più affidabili che regolano l'attività degli organismi nel tempo è la durata del giorno: il fotoperiodo. Il fotoperiodismo come fenomeno è la risposta del corpo ai cambiamenti stagionali nella durata del giorno.

La lunghezza del giorno in un dato luogo, in un dato periodo dell'anno, è sempre la stessa, il che consente alle piante e agli animali di determinare il periodo dell'anno a una data latitudine, cioè il momento dell'inizio della fioritura, della maturazione, ecc. In altre parole, il fotoperiodo è una sorta di "relè temporale" o "meccanismo di attivazione", inclusa una sequenza di processi fisiologici in un organismo vivente.

Il fotoperiodismo non può essere identificato con i normali ritmi circadiani esterni, causati semplicemente dal cambiamento del giorno e della notte. Tuttavia, la ciclicità quotidiana della vita negli animali e nell'uomo si trasforma in proprietà innate della specie, cioè diventa ritmi interni (endogeni).

Ma a differenza dei ritmi inizialmente interni, la loro durata potrebbe non coincidere con il numero esatto - 24 ore - di 15-20 minuti, e a questo proposito tali ritmi sono chiamati circadiani (in traduzione - vicino al giorno). Questi ritmi aiutano percepire il tempo del corpo e questa capacità è chiamata “orologio biologico”. Aiutano gli uccelli a orientarsi alla luce del sole durante la migrazione e in generale a orientare gli organismi nei ritmi più complessi della natura.

Il fotoperiodismo, sebbene ereditario, si manifesta solo in combinazione con altri fattori, ad esempio la temperatura: se fa freddo il giorno X, la pianta fiorisce più tardi, o in caso di maturazione, se il freddo arriva prima del giorno X, allora, diciamo, le patate danno una resa bassa, ecc. Nelle zone subtropicali e tropicali, dove la lunghezza del giorno varia poco a seconda della stagione, il fotoperiodo non può fungere da importante fattore ecologico - è sostituito da un'alternanza di stagioni secche e piovose, e negli altopiani il principale fattore di segnalazione diventa la temperatura.

La temperatura come fattore ambientale

La temperatura è il fattore ambientale più importante. La temperatura ha un enorme impatto su molti aspetti della vita degli organismi, sulla loro geografia di distribuzione, sulla riproduzione e su altre proprietà biologiche degli organismi, che dipendono principalmente dalla temperatura. Gamma, cioè I limiti di temperatura in cui può esistere la vita vanno da circa -200°C a +100°C, e talvolta è stata riscontrata la presenza di batteri nelle sorgenti termali a temperature di 250°C. In realtà, la maggior parte degli organismi può sopravvivere in un intervallo di temperature ancora più ristretto.

Alcuni tipi di microrganismi, principalmente batteri e alghe, sono in grado di vivere e riprodursi nelle sorgenti termali a temperature prossime al punto di ebollizione. Il limite massimo della temperatura per i batteri delle sorgenti termali è di circa 90°C. La variabilità della temperatura è molto importante dal punto di vista ambientale.

Qualsiasi specie è in grado di vivere solo entro un certo intervallo di temperature, le cosiddette temperature massime e minime letali. Al di là di queste temperature estreme critiche, freddo o caldo, si verifica la morte dell'organismo. Da qualche parte tra loro c'è una temperatura ottimale alla quale è attiva l'attività vitale di tutti gli organismi, la materia vivente nel suo insieme.

In base alla tolleranza degli organismi alle condizioni di temperatura, si dividono in euritermici e stenotermici, cioè in grado di tollerare fluttuazioni di temperatura entro limiti ampi o ristretti. Ad esempio, i licheni e molti batteri possono vivere a temperature diverse, oppure le orchidee e altre piante amanti del calore delle zone tropicali sono stenotermiche.

Alcuni animali sono in grado di mantenere una temperatura corporea costante, indipendentemente dalla temperatura ambientale. Tali organismi sono chiamati omeotermici. In altri animali, la temperatura corporea varia a seconda della temperatura ambiente. Si chiamano poichilotermici. A seconda del metodo di adattamento degli organismi alle condizioni di temperatura, sono divisi in due gruppi ecologici: criofille - organismi adattati al freddo, alle basse temperature; termofili - o amanti del calore.

L'umidità come fattore ambientale

Inizialmente tutti gli organismi erano acquatici. Avendo conquistato la terra, non persero la dipendenza dall'acqua. Parte integrante di tutti gli organismi viventi è l'acqua. L'umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria. Senza umidità o acqua non c’è vita.

L'umidità è un parametro che caratterizza il contenuto di vapore acqueo nell'aria. L'umidità assoluta è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria e dipende dalla temperatura e dalla pressione. Questa quantità è chiamata umidità relativa (cioè il rapporto tra la quantità di vapore acqueo nell'aria e la quantità di vapore saturo in determinate condizioni di temperatura e pressione).

In natura esiste un ritmo quotidiano di umidità. L'umidità fluttua verticalmente e orizzontalmente. Questo fattore, insieme alla luce e alla temperatura, gioca un ruolo importante nella regolazione dell'attività degli organismi e della loro distribuzione. L'umidità modifica anche l'effetto della temperatura.

Un importante fattore ambientale è l'essiccazione all'aria. Soprattutto per gli organismi terrestri l'effetto essiccante dell'aria è di grande importanza. Gli animali si adattano spostandosi in luoghi protetti e conducendo uno stile di vita attivo durante la notte.

Le piante assorbono l'acqua dal terreno e quasi tutta (97-99%) evapora attraverso le foglie. Questo processo è chiamato traspirazione. L'evaporazione raffredda le foglie. Grazie all'evaporazione, gli ioni vengono trasportati attraverso il terreno fino alle radici, gli ioni vengono trasportati tra le cellule, ecc.

Una certa quantità di umidità è assolutamente necessaria per gli organismi terrestri. Molti di loro richiedono un'umidità relativa del 100% per il normale funzionamento e, al contrario, un organismo in uno stato normale non può vivere a lungo in aria assolutamente secca, perché perde costantemente acqua. L’acqua è una parte essenziale della materia vivente. Pertanto, la perdita di acqua in una certa quantità porta alla morte.

Le piante nei climi secchi si adattano attraverso cambiamenti morfologici e riduzione degli organi vegetativi, in particolare delle foglie.

Anche gli animali terrestri si adattano. Molti di loro bevono acqua, altri la assorbono attraverso il corpo sotto forma di liquido o vapore. Ad esempio, la maggior parte degli anfibi, alcuni insetti e acari. La maggior parte degli animali del deserto non bevono mai; soddisfano i loro bisogni con l'acqua fornita con il cibo. Altri animali ottengono l'acqua attraverso il processo di ossidazione dei grassi.

L'acqua è assolutamente necessaria per gli organismi viventi. Pertanto, gli organismi si diffondono nel loro habitat a seconda delle loro esigenze: gli organismi acquatici vivono costantemente nell'acqua; le idrofite possono vivere solo in ambienti molto umidi.

Dal punto di vista della valenza ecologica, al gruppo degli stenogyr appartengono le idrofite e le igrofite. L'umidità influisce notevolmente sulle funzioni vitali degli organismi, ad esempio un'umidità relativa del 70% era molto favorevole per la maturazione del campo e la fertilità delle locuste migratrici femminili. Se propagati con successo, causano enormi danni economici ai raccolti in molti paesi.

Per la valutazione ecologica della distribuzione degli organismi viene utilizzato l'indicatore dell'aridità climatica. La secchezza funge da fattore selettivo per la classificazione ecologica degli organismi.

Pertanto, a seconda delle caratteristiche di umidità del clima locale, le specie di organismi sono distribuite in gruppi ecologici:

1. Le idatofite sono piante acquatiche.

2. Le idrofite sono piante acquatiche terrestri.

3. Le igrofite sono piante terrestri che vivono in condizioni di elevata umidità.

4. Le mesofite sono piante che crescono con un'umidità media

5. Le xerofite sono piante che crescono con umidità insufficiente. A loro volta si dividono in: piante grasse - piante succulente (cactus); le sclerofite sono piante con foglie strette e piccole e arrotolate in tubi. Si dividono inoltre in euxerofite e stipaxerofite. Le euxerofite sono piante della steppa. Gli stipaxerofiti sono un gruppo di erbe erbose a foglie strette (erba piuma, festuca, tonkonogo, ecc.). A loro volta, i mesofiti si dividono anche in mesoigrofiti, mesoxerofiti, ecc.

Anche se di importanza inferiore alla temperatura, l’umidità resta comunque uno dei principali fattori ambientali. Per gran parte della storia della natura vivente, il mondo organico è stato rappresentato esclusivamente da organismi acquatici. Parte integrante della stragrande maggioranza degli esseri viventi è l’acqua, e quasi tutti necessitano di un ambiente acquatico per riprodursi o fondere i gameti. Gli animali terrestri sono costretti a creare nei loro corpi un ambiente acquatico artificiale per la fecondazione, e questo porta quest'ultima a diventare interna.

L'umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria. Può essere espresso in grammi per metro cubo.

introduzione

4. Fattori edafici

5. Ambienti di vita diversi

Conclusione

introduzione

Esiste un'enorme varietà di condizioni di vita sulla Terra, che fornisce una varietà di nicchie ecologiche e la loro "popolazione". Tuttavia, nonostante questa diversità, esistono quattro ambienti di vita qualitativamente diversi che presentano un insieme specifico di fattori ambientali e quindi richiedono uno specifico insieme di adattamenti. Questi sono gli ambienti di vita: terra-aria (terra); acqua; il suolo; altri organismi.

Ogni specie è adattata al suo specifico insieme di condizioni ambientali: una nicchia ecologica.

Ogni specie è adattata al suo ambiente specifico, a determinati alimenti, predatori, temperatura, salinità dell'acqua e altri elementi del mondo esterno, senza i quali non potrebbe esistere.

Per l'esistenza degli organismi è necessario un complesso di fattori. Il loro bisogno da parte del corpo è diverso, ma ognuno limita la sua esistenza in una certa misura.

L'assenza (carenza) di alcuni fattori ambientali può essere compensata da altri fattori simili (simili). Gli organismi non sono "schiavi" delle condizioni ambientali: in una certa misura, essi stessi si adattano e modificano le condizioni ambientali in modo tale da alleviare la mancanza di determinati fattori.

L'assenza nell'ambiente di fattori fisiologicamente necessari (luce, acqua, anidride carbonica, sostanze nutritive) non può essere compensata (sostituita) da altri.

1. La luce come fattore ambientale. Il ruolo della luce nella vita degli organismi

La luce è una delle forme di energia. Secondo la prima legge della termodinamica, o legge di conservazione dell’energia, l’energia può cambiare da una forma all’altra. Secondo questa legge, gli organismi sono un sistema termodinamico che scambia costantemente energia e materia con l'ambiente. Gli organismi sulla superficie della Terra sono esposti a un flusso di energia, principalmente energia solare, nonché alla radiazione termica a onde lunghe proveniente dai corpi cosmici. Entrambi questi fattori determinano le condizioni climatiche dell'ambiente (temperatura, tasso di evaporazione dell'acqua, movimento dell'aria e dell'acqua). La luce solare con un'energia di 2 cal cade sulla biosfera dallo spazio. di 1 cm 2 in 1 min. Questa è la cosiddetta costante solare. Questa luce, attraversando l’atmosfera, è indebolita e non più del 67% della sua energia può raggiungere la superficie terrestre in un mezzogiorno sereno, cioè durante la notte. 1,34cal. per cm 2 in 1 min. Passando attraverso la copertura nuvolosa, l'acqua e la vegetazione, la luce solare viene ulteriormente indebolita e la distribuzione dell'energia in essa contenuta nelle diverse parti dello spettro cambia in modo significativo.

Il grado di attenuazione della luce solare e della radiazione cosmica dipende dalla lunghezza d'onda (frequenza) della luce. La radiazione ultravioletta con una lunghezza d'onda inferiore a 0,3 micron quasi non passa attraverso lo strato di ozono (ad un'altitudine di circa 25 km). Tali radiazioni sono pericolose per un organismo vivente, in particolare per il protoplasma.

Nella natura vivente, la luce è l'unica fonte di energia; tutte le piante, ad eccezione dei batteri, effettuano la fotosintesi, cioè sintetizzare sostanze organiche da sostanze inorganiche (cioè da acqua, sali minerali e CO 2 - utilizzando l'energia radiante nel processo di assimilazione). Tutti gli organismi dipendono per la nutrizione da organismi fotosintetici terrestri, cioè piante contenenti clorofilla.

La luce come fattore ambientale è divisa in ultravioletto con una lunghezza d'onda di 0,40 - 0,75 micron e infrarosso con una lunghezza d'onda maggiore di queste magnitudini.

L'azione di questi fattori dipende dalle proprietà degli organismi. Ogni tipo di organismo è adattato a una particolare lunghezza d'onda della luce. Alcuni tipi di organismi si sono adattati alle radiazioni ultraviolette, mentre altri si sono adattati alle radiazioni infrarosse.

Alcuni organismi sono in grado di distinguere tra lunghezze d'onda. Hanno speciali sistemi di percezione della luce e visione dei colori, che sono di grande importanza nella loro vita. Molti insetti sono sensibili alle radiazioni a onde corte, che gli esseri umani non possono percepire. Le falene percepiscono bene i raggi ultravioletti. Le api e gli uccelli determinano con precisione la loro posizione e si muovono nell'area anche di notte.

Gli organismi reagiscono fortemente anche all'intensità della luce. In base a queste caratteristiche le piante si dividono in tre gruppi ecologici:

1. Amanti della luce, amanti del sole o eliofiti - che sono in grado di svilupparsi normalmente solo sotto i raggi del sole.

2. Le piante che amano l'ombra, o sciofite, sono piante dei livelli inferiori delle foreste e piante di acque profonde, ad esempio i mughetti e altre.

Al diminuire dell’intensità della luce, anche la fotosintesi rallenta. Tutti gli organismi viventi hanno una soglia di sensibilità all’intensità della luce, così come ad altri fattori ambientali. Diversi organismi hanno una soglia di sensibilità diversa ai fattori ambientali. Ad esempio, la luce intensa inibisce lo sviluppo delle mosche della Drosophila, provocandone addirittura la morte. Gli scarafaggi e altri insetti non amano la luce. Nella maggior parte delle piante fotosintetiche, a bassa intensità luminosa, la sintesi proteica è inibita e negli animali i processi di biosintesi sono inibiti.

3. Eliofite tolleranti all'ombra o facoltative. Piante che crescono bene sia all'ombra che alla luce. Negli animali, queste proprietà degli organismi sono chiamate amanti della luce (fotofili), amanti dell'ombra (fotofobi), eurifobici - stenofobici.

2. La temperatura come fattore ambientale

La temperatura è il fattore ambientale più importante. La temperatura ha un enorme impatto su molti aspetti della vita degli organismi, sulla loro geografia di distribuzione, sulla riproduzione e su altre proprietà biologiche degli organismi, che dipendono principalmente dalla temperatura. Gamma, cioè I limiti di temperatura in cui può esistere la vita vanno da circa -200°C a +100°C, e talvolta è stata riscontrata la presenza di batteri nelle sorgenti termali a temperature di 250°C. In realtà, la maggior parte degli organismi può sopravvivere in un intervallo di temperature ancora più ristretto.

Alcuni tipi di microrganismi, principalmente batteri e alghe, sono in grado di vivere e riprodursi nelle sorgenti termali a temperature prossime al punto di ebollizione. Il limite massimo della temperatura per i batteri delle sorgenti termali è di circa 90°C. La variabilità della temperatura è molto importante dal punto di vista ambientale.

Qualsiasi specie è in grado di vivere solo entro un certo intervallo di temperature, le cosiddette temperature massime e minime letali. Al di là di queste temperature estreme critiche, freddo o caldo, si verifica la morte dell'organismo. Da qualche parte tra loro c'è una temperatura ottimale alla quale è attiva l'attività vitale di tutti gli organismi, la materia vivente nel suo insieme.

In base alla tolleranza degli organismi alle condizioni di temperatura, si dividono in euritermici e stenotermici, cioè in grado di tollerare fluttuazioni di temperatura entro limiti ampi o ristretti. Ad esempio, i licheni e molti batteri possono vivere a temperature diverse, oppure le orchidee e altre piante amanti del calore delle zone tropicali sono stenotermiche.

Alcuni animali sono in grado di mantenere una temperatura corporea costante, indipendentemente dalla temperatura ambientale. Tali organismi sono chiamati omeotermici. In altri animali, la temperatura corporea varia a seconda della temperatura ambiente. Si chiamano poichilotermici. A seconda del metodo di adattamento degli organismi alle condizioni di temperatura, sono divisi in due gruppi ecologici: criofille - organismi adattati al freddo e alle basse temperature; termofili - o amanti del calore.

3. L'umidità come fattore ambientale

Inizialmente tutti gli organismi erano acquatici. Avendo conquistato la terra, non persero la dipendenza dall'acqua. Parte integrante di tutti gli organismi viventi è l'acqua. L'umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria. Senza umidità o acqua non c’è vita.

L'umidità è un parametro che caratterizza il contenuto di vapore acqueo nell'aria. L'umidità assoluta è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria e dipende dalla temperatura e dalla pressione. Questa quantità è chiamata umidità relativa (cioè il rapporto tra la quantità di vapore acqueo nell'aria e la quantità di vapore saturo in determinate condizioni di temperatura e pressione).

In natura esiste un ritmo quotidiano di umidità. L'umidità fluttua verticalmente e orizzontalmente. Questo fattore, insieme alla luce e alla temperatura, gioca un ruolo importante nella regolazione dell'attività degli organismi e della loro distribuzione. L'umidità modifica anche l'effetto della temperatura.

Un importante fattore ambientale è l'essiccazione all'aria. Soprattutto per gli organismi terrestri l'effetto essiccante dell'aria è di grande importanza. Gli animali si adattano spostandosi in luoghi protetti e conducendo uno stile di vita attivo durante la notte.

Le piante assorbono l'acqua dal terreno e quasi tutta (97-99%) evapora attraverso le foglie. Questo processo è chiamato traspirazione. L'evaporazione raffredda le foglie. Grazie all'evaporazione, gli ioni vengono trasportati attraverso il terreno fino alle radici, gli ioni vengono trasportati tra le cellule, ecc.

Una certa quantità di umidità è assolutamente necessaria per gli organismi terrestri. Molti di loro richiedono un'umidità relativa del 100% per il normale funzionamento e, al contrario, un organismo in uno stato normale non può vivere a lungo in aria assolutamente secca, perché perde costantemente acqua. L’acqua è una parte essenziale della materia vivente. Pertanto, la perdita di acqua in una certa quantità porta alla morte.

Le piante nei climi secchi si adattano attraverso cambiamenti morfologici e riduzione degli organi vegetativi, in particolare delle foglie.

Anche gli animali terrestri si adattano. Molti di loro bevono acqua, altri la assorbono attraverso il corpo sotto forma di liquido o vapore. Ad esempio, la maggior parte degli anfibi, alcuni insetti e acari. La maggior parte degli animali del deserto non bevono mai; soddisfano i loro bisogni con l'acqua fornita con il cibo. Altri animali ottengono l'acqua attraverso il processo di ossidazione dei grassi.

L'acqua è assolutamente necessaria per gli organismi viventi. Pertanto, gli organismi si diffondono nel loro habitat a seconda delle loro esigenze: gli organismi acquatici vivono costantemente nell'acqua; le idrofite possono vivere solo in ambienti molto umidi.

Dal punto di vista della valenza ecologica, al gruppo degli stenogyr appartengono le idrofite e le igrofite. L'umidità influisce notevolmente sulle funzioni vitali degli organismi, ad esempio un'umidità relativa del 70% era molto favorevole per la maturazione del campo e la fertilità delle locuste migratrici femminili. Se propagati con successo, causano enormi danni economici ai raccolti in molti paesi.

Per la valutazione ecologica della distribuzione degli organismi viene utilizzato l'indicatore dell'aridità climatica. La secchezza funge da fattore selettivo per la classificazione ecologica degli organismi.

Pertanto, a seconda delle caratteristiche di umidità del clima locale, le specie di organismi sono distribuite in gruppi ecologici:

1. Le idatofite sono piante acquatiche.

2. Le idrofite sono piante acquatiche terrestri.

3. Igrofite: piante terrestri che vivono in condizioni di elevata umidità.

4. Le mesofite sono piante che crescono con un'umidità media

5. Le xerofite sono piante che crescono con umidità insufficiente. A loro volta si dividono in: piante grasse - piante succulente (cactus); le sclerofite sono piante con foglie strette e piccole e arrotolate in tubi. Si dividono inoltre in euxerofite e stipaxerofite. Le euxerofite sono piante della steppa. Gli stipaxerofiti sono un gruppo di erbe erbose a foglie strette (erba piuma, festuca, tonkonogo, ecc.). A loro volta, i mesofiti si dividono anche in mesoigrofiti, mesoxerofiti, ecc.

Anche se di importanza inferiore alla temperatura, l’umidità resta comunque uno dei principali fattori ambientali. Per gran parte della storia della natura vivente, il mondo organico è stato rappresentato esclusivamente da organismi acquatici. Parte integrante della stragrande maggioranza degli esseri viventi è l’acqua, e quasi tutti necessitano di un ambiente acquatico per riprodursi o fondere i gameti. Gli animali terrestri sono costretti a creare nei loro corpi un ambiente acquatico artificiale per la fecondazione, e questo porta quest'ultima a diventare interna.

L'umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria. Può essere espresso in grammi per metro cubo.

4. Fattori edafici

Le principali proprietà del suolo che influenzano la vita degli organismi includono la sua struttura fisica, vale a dire pendenza, profondità e granulometria, composizione chimica del terreno stesso e delle sostanze che circolano in esso - gas (è necessario scoprire le condizioni della sua aerazione), acqua, sostanze organiche e minerali sotto forma di ioni.

La caratteristica principale del suolo, di grande importanza sia per le piante che per gli animali scavatori, è la dimensione delle sue particelle.

Le condizioni del suolo terrestre sono determinate da fattori climatici. Anche a una profondità insignificante, nel terreno regna la completa oscurità e questa proprietà è una caratteristica dell'habitat di quelle specie che evitano la luce. Man mano che si scende in profondità nel suolo, le fluttuazioni della temperatura diventano sempre meno significative: i cambiamenti giornalieri svaniscono rapidamente e, a partire da una certa profondità, le differenze stagionali si attenuano. Le differenze di temperatura giornaliere scompaiono già a una profondità di 50 cm Quando ci si immerge nel terreno, il contenuto di ossigeno in esso diminuisce e la CO 2 aumenta. A profondità significative, le condizioni si avvicinano a quelle anaerobiche, dove vivono alcuni batteri anaerobici. I lombrichi già preferiscono un ambiente con un contenuto di CO 2 più elevato rispetto all'atmosfera.

L'umidità del suolo è una caratteristica estremamente importante, soprattutto per le piante che vi crescono. Dipende da numerosi fattori: regime delle precipitazioni, profondità dello strato, nonché proprietà fisiche e chimiche del suolo, le cui particelle, a seconda della loro dimensione, contenuto di sostanza organica, ecc. La flora dei terreni secchi e di quelli umidi non è la stessa e su questi terreni non è possibile coltivare le stesse colture. Anche la fauna del suolo è molto sensibile all'umidità del suolo e, di norma, non tollera un'eccessiva siccità. Esempi ben noti sono i lombrichi e le termiti. Questi ultimi sono talvolta costretti a fornire acqua alle loro colonie realizzando gallerie sotterranee a grandi profondità. Tuttavia, un contenuto eccessivo di acqua nel terreno uccide le larve di insetti in gran numero.

I minerali necessari per la nutrizione delle piante si trovano nel terreno sotto forma di ioni disciolti nell'acqua. Nel suolo si possono trovare almeno tracce di oltre 60 elementi chimici. CO 2 e azoto sono contenuti in grandi quantità; il contenuto di altri, come il nichel o il cobalto, è estremamente ridotto. Alcuni ioni sono velenosi per le piante, altri, al contrario, sono vitali. La concentrazione di ioni idrogeno nel terreno - pH - è mediamente vicina ad un valore neutro. La flora di tali terreni è particolarmente ricca di specie. I terreni calcarei e salini hanno un pH alcalino di circa 8-9; nelle torbiere di sfagno il pH acido può scendere fino a 4.

Alcuni ioni hanno una grande importanza ambientale. Possono causare l'eliminazione di molte specie e, al contrario, contribuire allo sviluppo di forme davvero uniche. I terreni che giacciono su calcare sono molto ricchi di ione Ca+2; su di essi si sviluppa una vegetazione specifica detta calcifita (stelle alpine in montagna; molti tipi di orchidee). In contrasto con questa vegetazione, esiste una vegetazione calcifobica. Comprende il castagno, la felce e la maggior parte dell'erica. Tale vegetazione è talvolta chiamata vegetazione di selce, poiché i terreni poveri di calcio contengono una quantità corrispondente di più silicio. Questa vegetazione infatti non favorisce direttamente il silicio, ma semplicemente evita il calcio. Alcuni animali hanno un fabbisogno organico di calcio. È noto che le galline smettono di deporre le uova dal guscio duro se il pollaio si trova in una zona dove il terreno è povero di calcio. La zona calcarea è abbondantemente popolata da gasteropodi sgusciati (lumache), qui ampiamente rappresentati in termini di specie, ma che scompaiono quasi completamente sui massicci granitici.

Sui terreni ricchi di ioni 0 3 si sviluppa anche una flora specifica detta nitrofila. I residui organici spesso presenti su di essi contenenti azoto vengono decomposti dai batteri, prima in sali di ammonio, poi in nitrati e, infine, in nitrati. Piante di questo tipo formano, ad esempio, fitti boschetti in montagna vicino ai pascoli del bestiame.

Il suolo contiene anche materia organica prodotta dalla decomposizione di piante e animali morti. Il contenuto di queste sostanze diminuisce con l'aumentare della profondità. Nella foresta, ad esempio, un'importante fonte di approvvigionamento è la lettiera delle foglie cadute, e la lettiera degli alberi decidui a questo riguardo è più ricca di quella delle conifere. Si nutre di organismi distruttori: piante saprofite e animali saprofagi. I saprofiti sono rappresentati principalmente da batteri e funghi, ma tra questi si possono trovare anche piante superiori che hanno perso la clorofilla come adattamento secondario. Tali sono, ad esempio, le orchidee.

5. Ambienti di vita diversi

Secondo la maggior parte degli autori che studiano l’origine della vita sulla Terra, l’ambiente evolutivamente primario per la vita era l’ambiente acquatico. Troviamo non poche conferme indirette di questa posizione. Innanzitutto, la maggior parte degli organismi non è in grado di condurre una vita attiva senza l'ingresso di acqua nel corpo o, almeno, senza mantenere un certo contenuto di liquidi all'interno del corpo.

Forse la principale caratteristica distintiva dell'ambiente acquatico è il suo relativo conservatorismo. Ad esempio, l'ampiezza delle fluttuazioni di temperatura stagionali o giornaliere nell'ambiente acquatico è molto inferiore rispetto all'ambiente terra-aria. Topografia del fondale, differenze di condizioni a diverse profondità, presenza di barriere coralline, ecc. creare una varietà di condizioni nell’ambiente acquatico.

Le caratteristiche dell'ambiente acquatico derivano dalle proprietà fisiche e chimiche dell'acqua. Pertanto, l’elevata densità e viscosità dell’acqua sono di grande importanza ambientale. Il peso specifico dell'acqua è paragonabile a quello del corpo degli organismi viventi. La densità dell'acqua è circa 1000 volte superiore alla densità dell'aria. Pertanto, gli organismi acquatici (soprattutto quelli che si muovono attivamente) incontrano una grande forza di resistenza idrodinamica. Per questo motivo, l'evoluzione di molti gruppi di animali acquatici è andata nella direzione della formazione di forme corporee e tipi di movimento che riducano la resistenza, il che porta ad una diminuzione dei costi energetici per il nuoto. Pertanto, una forma corporea snella si trova nei rappresentanti di vari gruppi di organismi che vivono nell'acqua: delfini (mammiferi), pesci ossei e cartilaginei.

L'elevata densità dell'acqua è anche la ragione per cui le vibrazioni meccaniche si propagano bene nell'ambiente acquatico. Ciò è stato importante nell'evoluzione degli organi sensoriali, nell'orientamento spaziale e nella comunicazione tra gli abitanti acquatici. La velocità del suono nell'ambiente acquatico, quattro volte maggiore di quella dell'aria, determina la maggiore frequenza dei segnali di ecolocalizzazione.

A causa dell'elevata densità dell'ambiente acquatico, i suoi abitanti sono privati ​​del legame obbligatorio con il substrato, caratteristico delle forme terrestri ed associato alle forze di gravità. Pertanto, esiste un intero gruppo di organismi acquatici (sia piante che animali) che esistono senza una connessione obbligatoria con il fondo o altro substrato, “galleggiando” nella colonna d'acqua.

La conduttività elettrica ha aperto la possibilità della formazione evolutiva di organi di senso elettrici, di difesa e di attacco.

L'ambiente terra-aria è caratterizzato da un'enorme varietà di condizioni di vita, nicchie ecologiche e organismi che le abitano.

Le caratteristiche principali dell'ambiente terra-aria sono la grande ampiezza dei cambiamenti nei fattori ambientali, l'eterogeneità dell'ambiente, l'azione delle forze gravitazionali e la bassa densità dell'aria. Un complesso di fattori fisico-geografici e climatici caratteristici di una determinata zona naturale porta alla formazione evolutiva di adattamenti morfofisiologici degli organismi alla vita in queste condizioni, una diversità di forme di vita.

L'aria atmosferica è caratterizzata da un'umidità bassa e variabile. Questa circostanza ha ampiamente limitato (limitato) le possibilità di padroneggiare l'ambiente terra-aria e ha anche diretto l'evoluzione del metabolismo del sale marino e della struttura degli organi respiratori.

Il suolo è il risultato dell'attività degli organismi viventi.

Una caratteristica importante del terreno è anche la presenza di una certa quantità di sostanza organica. Si forma a seguito della morte di organismi e fa parte dei loro escrementi (secrezioni).

Le condizioni dell'habitat del suolo determinano proprietà del suolo come la sua aerazione (cioè saturazione con aria), umidità (presenza di umidità), capacità termica e regime termico (variazioni di temperatura giornaliere, stagionali, annuali). Il regime termico, rispetto all'ambiente terra-aria, è più conservativo, soprattutto a grandi profondità. In generale, il suolo presenta condizioni di vita abbastanza stabili.

Le differenze verticali sono caratteristiche anche di altre proprietà del suolo, ad esempio la penetrazione della luce dipende naturalmente dalla profondità.

Gli organismi del suolo sono caratterizzati da organi e tipi di movimento specifici (arti scavatori nei mammiferi; capacità di modificare lo spessore del corpo; presenza di capsule craniche specializzate in alcune specie); forma del corpo (rotondo, vulcanico, a forma di verme); coperture resistenti e flessibili; riduzione degli occhi e scomparsa dei pigmenti. Tra gli abitanti del suolo, la saprofagia è ampiamente sviluppata: mangia i cadaveri di altri animali, resti in decomposizione, ecc.

Conclusione

La partenza di uno dei fattori ambientali oltre i valori minimo (soglia) o massimo (estremo) (la zona di tolleranza caratteristica della specie) minaccia la morte dell'organismo anche con una combinazione ottimale di altri fattori. Gli esempi includono: la comparsa di un'atmosfera di ossigeno, l'era glaciale, la siccità, i cambiamenti di pressione quando i subacquei salgono, ecc.

Ogni fattore ambientale influisce in modo diverso sui diversi tipi di organismi: l'ottimo per alcuni può essere un pessimo per altri.

Gli organismi sulla superficie della Terra sono esposti a un flusso di energia, principalmente energia solare, nonché alla radiazione termica a onde lunghe proveniente dai corpi cosmici. Entrambi questi fattori determinano le condizioni climatiche dell'ambiente (temperatura, tasso di evaporazione dell'acqua, movimento dell'aria e dell'acqua).

La temperatura è il fattore ambientale più importante. La temperatura ha un enorme impatto su molti aspetti della vita degli organismi, sulla loro geografia di distribuzione, sulla riproduzione e su altre proprietà biologiche degli organismi, che dipendono principalmente dalla temperatura.

Un importante fattore ambientale è l'essiccazione all'aria. Soprattutto per gli organismi terrestri l'effetto essiccante dell'aria è di grande importanza.

Anche se di importanza inferiore alla temperatura, l’umidità resta comunque uno dei principali fattori ambientali. Per gran parte della storia della natura vivente, il mondo organico è stato rappresentato esclusivamente da organismi acquatici.

I fattori edafici comprendono l'intero insieme di proprietà fisiche e chimiche del suolo che possono avere un impatto ambientale sugli organismi viventi. Svolgono un ruolo importante nella vita di quegli organismi strettamente legati al suolo. Le piante dipendono soprattutto da fattori edafici.

Elenco della letteratura usata

1. Dedyu I.I. Dizionario enciclopedico ecologico. - Chisinau: Casa editrice ITU, 1990. - 406 p.

2. Novikov G.A. Fondamenti di ecologia generale e conservazione della natura. - L.: Casa editrice Leningr. Università, 1979. - 352 p.

3. Radkevich V.A. Ecologia. - Minsk: Scuola superiore, 1983. - 320 p.

4. Reimers N.F. Ecologia: teoria, leggi, regole, principi e ipotesi. -M.: Giovane Russia, 1994. - 367 p.

5. Ricklefs R. Fondamenti di ecologia generale. - M.: Mir, 1979. - 424 p.

6. Stepanovskikh A.S. Ecologia. - Kurgan: GIPP "Zauralye", 1997. - 616 p.

7. Khristoforova N.K. Fondamenti di ecologia. - Vladivostok: Dalnauka, 1999. -517 pag.