Температура. К абиотическим факторам среды относятся влажность, свет, лучистая энергия, воздух и его состав и другие неживые природные компоненты. Температура - экологический фактор.
По температуре тела все живые организмы делятся на пойкило- термные (с изменяющейся температурой тела в зависимости от температуры среды) и гомойотермные (организмы с постоянной температурой тела).
К пойкилотермной группе относятся растения, бактерии, вирусы, грибы, простейшие, рыбы, членистоногие и др.
К гомойотермной группе относятся птицы, млекопитающие и человек. Эти организмы регулируют температуру тела независимо от температуры окружающей среды.
По выносливости к низким температурам растения делятся на теплолюбивые и холодоустойчивые. К теплолюбивым относятся виноград, персик, урюк, груша и др., а к холодоустойчивым - мхи, лишайники, сосна, ель, пихта.
Для каждого отдельного организма существует температурный предел. Некоторые организмы устойчивы к колебаниям температуры. Например, рыбы живут при температуре -52°С, бактерии - при -80°С. Некоторые синезеленые водоросли выдерживают -44°С.
Отклонения температуры от постоянного уровня вызывают замедление обмена веществ и разрушение биохимических реакций в белке и постепенно приводят к кристаллизации клеток и полной остановке жизни.
У растений сформировались различные приспособления к колебаниям температуры среды:
1. Осенью уменьшается количество воды в клеточной цитоплазме растений, ее органоиды (глицерин, моносахариды и др.) сгущаются, тем самым приспосабливаются к низкой температуре и переходят в состояние покоя.
2.Зимой у растений наступает стадия покоя в виде споры, семян, клубня, луковицы, корня, корневищ. А крупные деревья сбрасывают листья, сгущается клеточный сок. Благодаря этому они способны переживать суровые условия зимовки.
3. Пойкилотермные животные при неблагоприятных условиях впадают в зимнюю спячку (состояние анабиоза). Анабиоз - это временное замедление обмена веществ и энергии, когда почти полностью отсутствуют все видимые проявления жизни. Зимняя спячка у некоторых организмов (медведи) связана с недостатком пищи.
Гомойотермные животные защищаются от низких температур различными способами:
1. Перемещение животных из холодных районов в теплые (птицы, некоторые млекопитающие).
2. Запасание большого количества жира и утолщение шерстяного покрова (волк, лиса, хищники, птицы, тюлени, кабаны и т. д.).
3. Впадают в зимнюю спячку (сурок, барсук, медведь, грызуны).
Влажность. Влажность также воздействует на организмы как
экологический фактор, чаще всего зависит от климата, температуры и природных зон. Иногда влажность выполняет роль лимитирующего фактора. Недостаток влаги влияет на урожай растений. Особенно недостаток влаги наблюдается в пустынных зонах, а в лесу и болотах, наоборот, ее избыток. В зависимости от влажности действует зональная закономерность на Земле.
Флора и фауна изменяются соответственно рельефу по географическим зонам: тундра, лесотундра, тайга, лесостепь, тропики, экватор. Классификация зон зависит от температуры и влажности.
Среди растений можно выделить экологические группы:
1. Ксерофиты (греч. xerox - "сухой", phytos - "расстояние") - растения засушливых местообитаний (пустыня, полупустыня, степь). Ксерофиты приспособлены к видоизменениям листьев, стеблей (саксаул, жузгун, полынь, хвойник, терескен, ковыль, солянка).
2. Суккуленты (лат. succulentus -"сочный") - форма светолюбивых ксерофитов. Листья, стебли утолщены и видоизменены в колючки.
3. Мезофиты (греч. mesos - "промежуточный") - растут в относительно влажных районах. Листья крупные (береза, груша, луговые травы).
4. Гигрофиты (греч. hygros - "влажный") - растения, растущие в условиях избыточной влажности. Это тростник, рис, кувшинка.
5. Гидрофиты (греч. hudor - "вода") - водные растения, погруженные в воду. К ним относятся элодея, водоросли.
Влажность также играет важную роль в жизни животных. Их разделяют на наземные, водные и земноводные. В свою очередь, наземные животные делятся на лесные, степные, пустынные.
Водные животные - это рыбы, водные млекопитающие (киты, дельфины), членистоногие, губки, моллюски, черви.
Наземные животные-млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся, насекомые.
Земноводные - лягушки, морские черепахи и др. В связи с потеплением климата на Земле в последнее время наблюдаются факты повышения средней температуры. Повышение температуры может привести к снижению влажности в природных зонах и превращению экосистем в пустыни. Особенно это заметно в засушливых районах Средней Азии, Казахстана, Малой Азии, Африки, где возможно увеличение объема антропогенных ландшафтов.
Безусловно, это приведет к значительному социально-экономическому ущербу названных стран.
1. Среди абиотических факторов температура и влажность играют основную роль.
2. Соответственно сформированы экологические группы растений и животных.
3. Большое влияние на формирование географических зон на Земле оказывают влажность и температура.
1. Необходима ли температура для живых организмов?
2. На какие экологические группы делятся животные в зависимости от температуры тела? Приведите примеры.
3. Назовите экологические группы растений и приведите примеры.
4. Как классифицируются растения по влажности?
1. Назовите растения засушливых мест и объясните их морфологические особенности.
2. Верблюд может выдержать без воды 40 дней. Чем это объясняется?
Как регулируется питание организмов в состоянии анабиоза?
Как меняется дыхание организмов в зависимости от влажности?
Назовите экологические группы, зависящие от биотических факторов и взаимосвязей организмов.
К абиотическим факторам среды относят субстрат и его состав, влажность, свет и другие виды излучений в природе, и его состав, и микроклимат. Следует отметить, что температуру, состав воздуха, влажность и свет можно условно отнести к «индивидуальным», а субстрат, климат, микроклимат и др. - к «комплексным» факторам.
Субстрат (буквально) - это место прикрепления. Например, для древесных и травянистых форм растений, для почвенных микроорганизмов это почва. В ряде случаев субстрат можно считать синонимом среды обитания (например, почва - это эдафическая среда обитания). Субстрат характеризуется определенным химическим составом, который оказывает влияние на организмы. Если субстрат понимается как среда обитания, то он в этом случае представляет собой комплекс характерных для него биотических и абиотических факторов, к которым приспосабливается тот или иной организм.
Характеристика температуры как абиотического фактора среды
Температура - это экологический фактор, связанный со средней кинетической энергией движения частиц и выражающийся в градусах различных шкал. Наиболее распространенной является шкала в градусах Цельсия (°С), в основу которой положена величина расширения воды (температура кипения воды составляет 100°С). В СИ принята абсолютная шкала температур, для которой температура кипения воды Т кип. воды = 373 К.
Очень часто температура является лимитирующим фактором, определяющим возможность (невозможность) обитания организмов в той или иной среде обитания.
По характеру температуры тел а все организмы разделяют на две группы: пойкилотермные (температура их тела зависит от температуры окружающей среды и является практически такой же, как и температура среды) и гомойотермные (температура их тела не зависит от температуры внешней среды и является более или менее постоянной: если и колеблется, то в небольших пределах - доли градуса).
К пойкилотермным относятся растительные организмы, бактерии, вирусы, грибы, одноклеточные животные, а также животные с относительно низким уровнем организации (рыбы, членистоногие и т. д.).
К гомойотермным относятся птицы и млекопитающие, включая человека. Постоянная температура тела уменьшает зависимость организмов от температуры внешней среды, дает возможность расселения по большему числу экологических ниш как в широтном, так и в вертикальном расселении по планете . Однако и помимо гомойотермности организмы вырабатывают приспособления для преодоления воздействия низких температур.
По характеру перенесения низких температур растения разделяют на теплолюбивые и холодостойкие. К теплолюбивым относят растения юга (бананы, пальмы, южные сорта яблонь, груш, персики, виноград и др.). К холодостойким относят растения средних и северных широт, а также растения, произрастающие высоко в горах (например, мхи, лишайники, сосна, ель, пихта, рожь и т. д.). В средней полосе России выращивают сорта морозостойких фруктовых деревьев, которые специально выводят селекционеры. Первые большие успехи в этой области были достигнуты И. В. Мичуриным и другими народными селекционерами.
Норма реакции организма на температурный фактор (для отдельных организмов) часто узка, т.е. конкретный организм может нормально функционировать в достаточно узком интервале температур. Так, морские позвоночные гибнут при повышении температуры до 30-32°С. Но для живого вещества в целом границы температурного воздействия, при котором сохраняется жизнь, очень широки. Так, в Калифорнии в горячих источниках живет вид рыб, нормально функционирующий при температуре 52°С, а термостойкие бактерии, обитающие в гейзерах, выдерживают температуру до 80°С (это «нормальная» температура для них). В ледниках при температуре -44°С обитают некоторые и т. д.
Роль температуры как экологического фактора сводится к тому, что она влияет на обмен веществ: при низких температурах скорость биоорганических реакций сильно замедляется, а при высоких - значительно увеличивается, что приводит к нарушению равновесия в протекании биохимических процессов, а это вызывает различные заболевания, а иногда и летальный исход.
Влияние температуры, на растительные организмы
Температура не только является фактором, определяющим возможность обитания растений на той или иной территории, но она для некоторых растений оказывает влияние на процесс их развития. Так, озимые сорта пшеницы и ржи, которые при прорастании не подверглись процессу «яровизации» (воздействию низких температур), не дают семян при их произрастании в самых благоприятных условиях.
Для перенесения воздействия низких температур растения имеют различные приспособления.
1. В зимний период цитоплазма теряет воду и накапливает вещества, обладающие эффектом «антифриза» (это моносахара, глицерин и другие вещества) - концентрированные растворы таких веществ замерзают только при низких температурах.
2. Переход растений в стадию (фазу), устойчивую к воздействию низких температур - стадия спор, семян, клубней, луковиц, корневищ, корнеплодов и т. д. Древесные и кустарниковые формы растений сбрасывают листья, стебли покрываются пробкой, обладающей высокими теплоизоляционными свойствами, а в живых клетках накапливаются вещества-антифризы.
Влияние температуры на животные организмы
Температура по-разному влияет на пойкилотермных и гомойотермных животных.
Пойкилотермные животные активны только в период оптимальных для их жизнедеятельности температур. В период низких температур они впадают в спячку (земноводные, пресмыкающиеся, членистоногие и др.). Некоторые насекомые перезимовывают или в виде яиц, или в виде куколок. Нахождение организма в спячке характеризуется состоянием анабиоза, при котором процессы обмена очень сильно заторможены и организм может длительное время обходиться без пищи. В спячку пойкилотермные животные могут впадать и под воздействием высоких температур. Так, животные в нижних широтах в жаркое время дня находятся в норах, а период их активной жизнедеятельности приходится на раннее утро или поздний вечер (либо они ведут ночной образ жизни).
В спячку животные организмы впадают не только за счет воздействия температуры, но и за счет других факторов. Так, медведь (гомойотермное животное) впадает в спячку зимой из-за недостатка пищи.
Гомойотермные животные в меньшей степени в своей жизнедеятельности зависят от температуры, но температура влияет на них с точки зрения наличия (отсутствия) кормовой базы. Эти животные имеют следующие приспособления к преодолению воздействия низких температур:
1) животные перемещаются из более холодных областей в более теплые (перелеты птиц, миграции млекопитающих);
2) изменяют характер покрова (летний мех или оперение заменяются на более густой зимний; накапливают большой слой жира - дикие свиньи, тюлени и др.);
3) впадают в спячку (например, медведь).
Гомойотермные животные имеют приспособления для снижения воздействия температур (как повышенных, так и пониженных). Так, у человека имеются потовые железы, которые изменяют характер секреции при повышенных температурах (количество секрета увеличивается), изменяется просвет кровеносных сосудов в коже (при низких температурах он уменьшается, а при высоких - увеличивается) и т. д.
Излучения как абиотический фактор
И в жизни растений, и в жизни животных огромную роль играют различные излучения, которые или попадают на планету извне (солнечные лучи), или выделяются из недр Земли. Здесь рассмотрим в основном солнечные излучения.
Солнечные излучения неоднородны и состоят из электромагнитных волн разной длины, а следовательно, обладают и различной энергией. Поверхности Земли достигают лучи как видимого, так и невидимого спектра. К лучам невидимого спектра относятся инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, а лучи видимого спектра имеют семь наиболее различимых лучей (от красного до фиолетового). квантов излучений увеличивается от инфракрасного до ультрафиолетового (т. е. ультрафиолетовые лучи содержат кванты наиболее коротких волн и наибольшей энергии).
Солнечные лучи имеют несколько экологически важных функций:
1) благодаря солнечным лучам на поверхности Земли реализуется определенный температурный режим, имеющий широтный и вертикальный зональный характер;
При отсутствии воздействия человека состав воздуха, тем не менее, может различаться в зависимости от высоты над уровнем моря (с высотой содержание кислорода и углекислого газа уменьшается, так как эти газы тяжелее азота). Воздух приморских районов обогащен парами воды, в которых содержатся морские соли в растворенном состоянии. Воздух леса отличается от воздуха полей примесями соединений, выделяемых различными растениями (так, воздух соснового бора содержит большое количество смолистых веществ и эфиров, убивающих болезнетворные микроорганизмы, поэтому этот воздух является целебным для больных туберкулезом).
Важнейшим комплексным абиотическим фактором является климат.
Климат - это совокупный абиотический фактор, включающий в себя определенный состав и уровень солнечной радиации, связанный с ним уровень температурного и влажностного воздействия и определенный режим ветров. Климат зависит также от характера растительности, произрастающей на данной территории, и от рельефа местности.
На Земле наблюдается определенная широтная и вертикальная климатическая зональность. Различают влажный тропический, субтропический, резко континентальный и другие разновидности климата.
Повторите сведения о различных видах климата по учебнику физической географии. Рассмотрите особенности климата той территории, на которой вы живете.
Климат как совокупный фактор формирует тот или иной тип растительности (флоры) и тесно связанный с ним тип фауны. Большое влияние на климат оказывают поселения людей. Климат больших городов отличается от климата пригородных зон.
Сравните температурный режим города, в котором вы живете, и режим температур области, где находится город.
Как правило, температура в черте города (особенно в центре) всегда выше, чем в области.
С климатом тесно связан микроклимат. Причиной возникновения микроклимата являются различия в рельефе на данной территории, наличие водоемов, что приводит к изменению условий на разных территориях данной климатической зоны. Даже на относительно небольшой территории дачного участка на отдельных его частях могут возникать различные условия для произрастания растений из-за разных условий освещения.
Тест «Абиотические факторы среды»
1. Сигнал к началу осеннего перелета насекомоядных птиц:
1) понижение температуры окружающей среды 2) сокращение светового дня
3) недостаток пищи 4) повышение влажности и давления
2. На численность белки в лесной зоне НЕ влияет:
1) смена холодных и теплых зим 2) урожай еловых шишек
3. К абиотическим факторам относят:
1) конкуренцию растений за поглощение света 2) влияние растений на жизнь животных
3) изменение температуры в течение суток 4) загрязнение окружающей среды человеком
4. Фактор, ограничивающий рост травянистых растений в еловом лесу, - недостаток:
1) света 2) тепла 3) воды 4) минеральных веществ
5. Как называют фактор, который значительно отклоняется от оптимальной для вида величины:
1) абиотический 2) биотический
3) антропогенный 4) ограничивающий
6. Сигналом к наступлению листопада у растений служит:
1) увеличение влажности среды 2) сокращение длины светового дня
3) уменьшение влажности среды 4) повышение температуры среды
7. Ветер, осадки, пыльные бури - это факторы:
1) антропогенные 2) биотические
3) абиотические 4) ограничивающие
8. Реакцию организмов на изменение длины светового дня называют:
1) микроэволюционными изменениями 2) фотопериодизмом
3) фототропизмом 4) безусловным рефлексом
9. К абиотическим факторам среды относят:
1) подрывание кабанами корней 2) нашествие саранчи
3) образование колоний птиц 4) обильный снегопад
10. Из перечисленных явлений к суточным биоритмам относят:
1) миграции морских рыб на нерест
2) открывание и закрывание цветков покрытосеменных растений
3) распускание почек у деревьев и кустарников
4) открывание и закрывание раковин у моллюсков
11. Какой фактор ограничивает жизнь растений в степной зоне?
1) высокая температура 2) недостаток влаги
3) отсутствие перегноя 4) избыток ультрафиолетовых лучей
12. Важнейшим абиотическим фактором, минерализующим органические остатки в биогеоценозе леса, являются:
1) заморозки 2) пожары
3) ветры 4) дожди
13. К абиотическим факторам, определяющим численность популяции, относят:
3) понижение плодовитости 4) влажность
14. Главным ограничивающим фактором для жизни растений в Индийском океане является недостаток:
1) света 2) тепла
3) минеральных солей 4) органических веществ
15. К абиотическим экологическим факторам относится:
1) плодородность почвы 2) большое разнообразие растений
3) наличие хищников 4) температура воздуха
16. Реакция организмов на продолжительность дня называется:
1) фототропизмом 2) гелиотропизмом
3) фотопериодизмом 4) фототаксисом
17. Какой из факторов регулирует сезонные явления в жизни растений и животных?
1) смена температуры 2) уровень влажности воздуха
3) наличие убежища 4) продолжительность дня и ночи
18. Какой из перечисленных ниже факторов неживой природы наиболее существенно влияет на распространение земноводных?
1) свет 2) содержание углекислого газа
3) давление воздуха 4) влажность
19. Культурные растения плохо растут на заболоченной почве, так как в ней:
1) недостаточное содержание кислорода
2) происходит образование метана
3) избыточное содержание органических веществ
4) содержится много торфа
20. Какое приспособление способствует охлаждению растений при повышении температуры воздуха?
1) уменьшение скорости обмена веществ 2) увеличение интенсивности фотосинтеза
3) уменьшение интенсивности дыхания 4) усиление испарения воды
21. Какое приспособление у теневыносливых растений обеспечивает более эффективное и полное поглощение солнечного света?
1) мелкие листья 2) крупные листья
3) шипы и колючки 4) восковой налёт на листьях
Ответы: 1 – 2; 2 – 1; 3 – 3; 4 – 1; 5 – 4;
6 – 2; 7 – 3; 8 – 2; 9 – 4; 10 – 2; 11 – 2;
12 – 2; 13 – 4; 14 – 1; 15 – 4; 16 – 3;
17 – 4; 18 – 4; 19 – 1; 20 – 4; 21 – 2.
Тест «Абиотические факторы среды»
1. Сигнал к началу осеннего перелета насекомоядных птиц:
1) понижение температуры окружающей среды
2) сокращение светового дня
3) недостаток пищи
4) повышение влажности и давления
2. На численность белки в лесной зоне НЕ влияет:
1) смена холодных и теплых зим
2) урожай еловых шишек
3) численность хищников
3. К абиотическим факторам относят:
1) конкуренцию растений за поглощение света
2) влияние растений на жизнь животных
3) изменение температуры в течение суток
4) загрязнение окружающей среды человеком
4. Фактор, ограничивающий рост травянистых растений в еловом лесу, - недостаток:
4) минеральных веществ
5. Как называют фактор, который значительно отклоняется от оптимальной для вида величины:
1) абиотический
2) биотический
3) антропогенный
4) ограничивающий
6. Сигналом к наступлению листопада у растений служит:
1) увеличение влажности среды
2) сокращение длины светового дня
3) уменьшение влажности среды
4) повышение температуры среды
7. Ветер, осадки, пыльные бури - это факторы:
1) антропогенные
2) биотические
3) абиотические
4) ограничивающие
8. Реакцию организмов на изменение длины светового дня называют:
1) микроэволюционными изменениями
2) фотопериодизмом
3) фототропизмом
4) безусловным рефлексом
9. К абиотическим факторам среды относят:
1) подрывание кабанами корней
2) нашествие саранчи
3) образование колоний птиц
4) обильный снегопад
10. Из перечисленных явлений к суточным биоритмам относят:
1) миграции морских рыб на нерест
2) открывание и закрывание цветков покрытосеменных растений
3) распускание почек у деревьев и кустарников
4) открывание и закрывание раковин у моллюсков
11. Какой фактор ограничивает жизнь растений в степной зоне?
1) высокая температура
2) недостаток влаги
3) отсутствие перегноя
4) избыток ультрафиолетовых лучей
12. Важнейшим абиотическим фактором, минерализующим органические остатки в биогеоценозе леса, являются:
1) заморозки
13. К абиотическим факторам, определяющим численность популяции, относят:
1) межвидовую конкуренцию
3) понижение плодовитости
4) влажность
14. Главным ограничивающим фактором для жизни растений в Индийском океане является недостаток:
3) минеральных солей
4) органических веществ
15. К абиотическим экологическим факторам относится:
1) плодородность почвы
2) большое разнообразие растений
3) наличие хищников
4) температура воздуха
16. Реакция организмов на продолжительность дня называется:
1) фототропизмом
2) гелиотропизмом
3) фотопериодизмом
4) фототаксисом
17. Какой из факторов регулирует сезонные явления в жизни растений и животных?
1) смена температуры
2) уровень влажности воздуха
3) наличие убежища
4) продолжительность дня и ночи
Ответы: 1 – 2; 2 – 1; 3 – 3; 4 – 1; 5 – 4;
6 – 2; 7 – 3; 8 – 2; 9 – 4; 10 – 2; 11 – 2;
12 – 2; 13 – 4; 14 – 1; 15 – 4; 16 – 3;
17 – 4; 18 – 4; 19 – 1; 20 – 4; 21 – 2.
18. Какой из перечисленных ниже факторов неживой природы наиболее существенно влияет на распространение земноводных?
3) давление воздуха
4) влажность
19. Культурные растения плохо растут на заболоченной почве, так как в ней:
1) недостаточное содержание кислорода
2) происходит образование метана
3) избыточное содержание органических веществ
4) содержится много торфа
20. Какое приспособление способствует охлаждению растений при повышении температуры воздуха?
1) уменьшение скорости обмена веществ
2) увеличение интенсивности фотосинтеза
3) уменьшение интенсивности дыхания
4) усиление испарения воды
21. Какое приспособление у теневыносливых растений обеспечивает более эффективное и полное поглощение солнечного света?
1) мелкие листья
2) крупные листья
3) шипы и колючки
4) восковой налёт на листьях
К абиотическим факторам относятся разнообразные воздействия неживых (физико-химических) компонентов природы на биологические системы.
Выделяют следующие основные абиотические факторы:
Световой режим (освещенность);
Температурный режим (температура);
Водный режим (влажность),
Кислородный режим (содержание кислорода);
Физико-механические свойства среды (плотность, вязкость, давление);
Химические свойства среды (кислотность, содержание разнообразных химических веществ).
Кроме того, существуют дополнительные абиотические факторы: движение среды (ветер, течение воды, прибой, ливни), неоднородность среды (наличие убежищ).
Иногда действие абиотических факторов приобретает катастрофический характер: при пожарах, наводнениях, засухах. При крупных природных и техногенных катастрофах может наступать полная гибель всех организмов.
По отношению к действию основных абиотических факторов выделяют экологические группы организмов.
Для описания этих групп используются термины, включающие корни древнегреческого происхождения: -фиты (от «фитон» - растение), -филы (от «филео» - люблю), -трофы (от «трофе» - пища), -фаги (от «фагос» - пожиратель). Корень -фиты употребляется по отношению к растениям и прокариотам (бактериям), корень -филы - по отношению к животным (реже по отношению к растениям, грибам и прокариотам), корень -трофы - по отношению к растениям, грибам и некоторым прокариотам, корень -фаги - по отношению к животным, а также некоторым вирусам.
Световой режим оказывает прямое влияние, в первую очередь, на растения. По отношению к освещенности выделяют следующие экологические группы растений:
1. гелиофиты - светолюбивые растения (растения открытых пространств, постоянно хорошо освещаемых местообитаний).
2. сциофиты - тенелюбивые растения, которые плохо переносят интенсивное освещение (растения нижних ярусов тенистых лесов).
3. факультативные гелиофиты - теневыносливые растения (предпочитают высокую интенсивность света, но способны развиваться и при пониженной освещенности). Эти растения обладают частично признаками гелиофитов, частично - признаками сциофитов.
Температурный режим. Повышение устойчивости растений к пониженным температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением поверхности (например, за счет листопада, преобразованием типичных листьев в хвою). Повышение устойчивости растений к высоким температурам достигается изменением структуры цитоплазмы, уменьшением нагреваемой площади, образованием толстой корки (существуют растения-пирофиты, которые способны переносить пожары).
Животные осуществляют регуляцию температуры тела различными способами:
Биохимическая регуляция - изменение интенсивности обмена веществ и уровня теплопродукции;
Физическая терморегуляция - изменение уровня теплоотдачи;
В зависимости от климатических условий у близких видов животных наблюдается изменчивость размеров и пропорций тела, которые описываются эмпирическими правилами, установленными в XIX веке. Правило Бергмана - если два близких вида животных отличаются размерами, то более крупный вид обитает в более холодных условиях, а мелкий - в теплом климате. Правило Аллена - если два близких вида животных обитают в разных климатических условиях, то отношение поверхности тела к объему тела уменьшается с продвижением в высокие широты.
Водный режим. Растения по способности поддерживать водный баланс делятся на пойкилогидрические и гомейогидрические. Пойкилогидрические растения легко поглощают и легко теряют воду, переносят длительное обезвоживание. Как правило, это растения со слабо развитыми тканями (мохообразные, некоторые папоротники и цветковые), а также водоросли, грибы и лишайники. Гомейогидрические растения способны поддерживать постоянное содержание воды в тканях. Среди них выделяют следующие экологические группы:
1. гидатофиты - растения, погруженные в воду; без воды они быстро погибают;
2. гидрофиты - растения крайне переувлажненных местообитаний (берега водоемов, болота); характеризуются высоким уровнем транспирации; способны произрастать лишь при постоянном интенсивном поглощении воды;
3. гигрофиты - требуют влажных почв и высокой влажности воздуха; как и растения предыдущих групп не переносят высыхания;
4. мезофиты - требуют умеренного увлажнения, способны переносить кратковременную засуху; это большая и неоднородная группа растений;
5. ксерофиты - растения, способные добывать влагу при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать воду;
6. суккуленты - растения с развитой водозапасающей паренхимой в разных органах; сосущая сила корней невелика (до 8 атм.), фиксация углекислого газа происходит ночью (кислый метаболизм толстянковых);
В ряде случаев вода имеется в большом количестве, но малодоступна для растений (низкая температура, высокая соленость или высокая кислотность). В этом случае растения приобретают ксероморфные признаки, например, растения болот, засоленных почв (галофиты).
Животные по отношению к воде делятся на следующие экологические группы: гигрофилы, мезофилы и ксерофилы.
Сокращение потерь воды достигается различными способами. В первую очередь, развиваются водонепроницаемые покровы тела (членистоногие, рептилии, птицы). Совершенствуются выделительные органы: мальпигиевы сосуды у паукообразных и трахейно-дышащих, тазовые почки у амниот. Повышается концентрация продуктов азотного обмена: мочевины, мочевой кислоты и других. Испарение воды зависит от температуры, поэтому важную роль в сохранении воды играют поведенческие реакции избегания перегрева. Особое значение имеет сохранение воды при эмбриональном развитии вне материнского организма, что приводит к появлению зародышевых оболочек; у насекомых формируются серозная и амниотическая оболочки, у яйцекладущих амниот - сероза, амнион и аллантоис.
Химические свойства среды.
Кислородный режим. По отношению к содержанию кислорода все организмы делятся на аэробных (нуждающихся в повышенном содержании кислорода) и анаэробных (не нуждающихся в кислороде). Анаэробы делятся на факультативных (способных существовать и при наличии, и при отсутствии кислорода) и облигатных (не способных существовать в кислородной среде).
1. олиготрофные - нетребовательны к содержанию элементов минерального питания в почве;
2. эутрофные, или мегатрофные - требовательны к плодородию почв; среди эутрофных растений выделяются нитрофилы, требующие высокого содержания в почве азота;
3. мезотрофные - занимают промежуточное положение между олиготрофными и мегатрофными растениями.
Среди организмов, всасывающих готовые органические вещества всей поверхностью тела (например, среди грибов), различают следующие экологические группы:
Подстилочные сапротрофы - разлагают подстилку.
Гумусовые сапротрофы - разлагают гумус.
Ксилотрофы, или ксилофилы - развиваются на древесине (на мертвых или ослабленных частях растений).
Копротрофы, или копрофилы - развиваются на остатках экскрементов.
Кислотность почвы (рН) также важна для растений. Различают ацидофильные растения, предпочитающие кислые почвы (сфагнумы, хвощи, пушица), кальциефильные, или базофильные, предпочитающие щелочные почвы (полынь, мать-и-мачеха, люцерна) и растения, нетребовательные к рН почвы (сосна, березы, тысячелистник, ландыш).