Абиотические факторы

Абиотические факторы.Абиотический фактор

Свет является важнейшим абиотическим фактором на планете. Только солнечное излучение обеспечивает трофические потребности всех живых существ па планете.

Вместе с гравитацией и радиационным облучением этот фактор является тем, к которому живая природа адаптируется протяжении всего своего существования.

Солнце излучает в широком диапазоне волн (От ультрафиолетовых до инфракрасных). Видимая человеческим глазом доля солнечных лучей составляет 40-50% всего количества, достигающего поверхности Земли. Волны частотой менее 290 нм является той или иной степени губительны для большинства живых организмов; значительное количество этих волн отражается озоновым слоем Земли. Более длинные волны проходят сквозь этот слой. Потребителями лучистой энергии Солнца является прежде автотрофные организмы, а именно - зеленые растения. Если на пути потока лучей находится зеленый листок, то частично этот поток ним отражается, частично проходит сквозь листок, а частично поглощается последним.

Поглощенная энергия значительной степени включается в ходе фотосинтеза, но часть ее расходуется на нагревания листа. Во время фотосинтеза соответствующая доля энергии аккумулируется в виде энергии связей органических соединений. Способность зеленых растений к фотосинтетической ассимиляции углерода определяет хлорофилл. Диапазон волн, хлорофилл может привлечь, составляет 380-710 нм. В этом диапазоне находится лишь 44% всей лучистой энергии, которая достигает поверхности планеты. Следует добавить, что для автотрофных прокариот, способных к фотосинтезу, максимум поглощения света достигает значения 890 Нм.

Объясняется это тем, что в состав таких организмов входит бактериохлорофилл с несколько иными, чем у растений, свойствами. Животные тоже нуждаются солнечного света. В частности, человеку оно необходимо для синтеза витамина D (лучи в диапазоне 250-300 нм).

По требованиям к свету организмы делятся на гелиофильни (светолюбивые), сциофильни (теневыносливые) и гелиофобни (ночные). К первым относятся все фотосинтезирующие растения и некоторые виды животных, например, дневные насекомые. Ко вторым - отдельные виды растений (Например, мхи) и животных. Определенной степени к таким организмов можно отнести и человека. Гелиофобнимы есть некоторые виды животных, ведущих ночной образ жизни (Летучие мыши) или живут в пещерах, почве (кроты). На человеческий организм значительное влияние оказывают ультрафиолетовые лучи. их интенсивность сильно колеблется в зависимости от сезона, времени суток, высоты над уровнем моря, погодных условий и т.д.. Например, если лучи Солнца направляются под углом 30 °, то интенсивность ультрафиолетового облучения становится вдвое меньше, чем днем. Загар, которая возникает у людей со светлым цветом кожи после длительного облучения ультрафиолетовыми лучами, можно рассматривать как фенокопию генетически определенного темного цвета кожи.

Одновременно это явление относится к адаптивных реакций организма. Роль такой адаптации состоит в повышении пороговой эритемных дозы облучения (эритема - физиологическое покраснение кожи). При этом утолщается роговой слой раздражению кожи и накапливается в ней меланин вследствие усиления его выработки и миграции с базальных клеток к поверхности. Существует прямая корреляция между продолжительностью и интенсивностью ультрафиолетового облучения кожи человека и частотой заболеваний раком кожи. Этот показатель зависит от географической широты, на которой живут люди, так как она влияет на дозу ультрафиолетового облучения.

Тепло является существенным фактором, определяющим возможность протекания биохимических процессов, ведь белки- ферменты, контролирующие ход этих процессов, функционируют только в определенных температурных пределах.

Растения во многом зависят от тепловых ресурсов, поскольку они имеют очень малые возможности корректировать температуру. У растений тропических

широт довольно много приспособлений для того, чтобы предотвращать перегрева, а у растений умеренных широт это происходит преимущественно путем транспирации.

Понижение температуры до критических пределов заставляет растения сбрасывать листья. Растения относятся к экто-термных организмов (тех, чья температура зависит от температуры окружающей среды).

Напротив, ендотермни организмы имеют более мощные механизмы контроля за собственной температурой. Животных разделяют на холоднокровных (пойкило- термних) и теплокровных (гомойотермных).

Механизмы регулирования температуры у растений, рибов, дробьянок и животных принципиально отличны. В растений при температурах процессы дыхания начинают протекать значительно быстрее, чем реакции фотосинтеза, и они погибают от "голода". У животных высокие температуры вызывают "тепловой шок", с которого они могут выйти при снижении температуры.

Человек не имеет механизмов, которые помогли бы ей приспособиться к жизни в условиях постоянно высоких температур без применения вспомогательных средств и мероприятий. Популяции, которые веками живут в пустынных регионах планеты с жарким климатом, научились определенным образом использовать одежду, жилище, менять поведение в течение суток, но биологическая адаптация здесь невозможна.

Температуры, при которых замерзает вода, губительны прежде всего для ектотермних организмов из-за того, что цитоплазматическая вода кристаллизуется и грани кристаллов могут повредить мембраны органелл или клеточные оболочки. Но кристаллизация воды обуславливает еще и к повышению концентрации растворенных в ней веществ. Последнее существенно нарушает нормальный балансметаболитов и ферментов, вследствие чего могут прекратиться жизненно важные биохимические процессы.

Чем больше отклонение температуры в тот или другую сторону от оптимальных значений, тем большую долю энергии ендотермни организмы тратят на поддержание постоянной температуры тела. При незначительном охлаждении сердечная деятельность изменяется путем увеличения силы и количества сокращений, а при значительном охлаждении нарушается возбудимость и проводимость миокардиоцитов. В почках млекопитающих реабсорбция тормозится при снижении температуры тела до 23-20 ° С, а фильтрация - при 19 ° С. Условные рефлексы у собак угасают при температуре 30-27 ° С. При температуре головного мозга 22-21 ° С еще регистрируются биотоки. Ендотермни организмы способны эффективно корректировать температуру своего тела в пределах выносливости, но это требует больших затрат энергии.

У человека есть совершенные способы терморегуляции, например, формирование жировых прослоек, коррекция обмена жиров и углеводов, усиленная работа мышц и т.д.. Современный человек адаптируется к меняющимся температурных условий прежде всего за счет культурных и социальных приспособлений - одежды, жилья, обогрева подобное. При многократном воздействии повышенных температур организм человека улучшает функционирование системы кровообращения, более эффективной становится терморегуляция. Такая быстрая адаптация к высоким температур отражает эволюционный путь человека как вида, который зародился в экваториальных условиях. В отношении воздействия температурного фактора живые организмы делятся на теплолюбивые и холодостойкие.

Первые живут преимущественно в тропических широтах, вторые - в условиях умеренного и холодного климата. Человека с точки зрения его биологических свойств следует отнести к холодостойких видов, принимая на наличие у нее соответствующих адаптационных механизмов. Устойчивость к холоду некоторых групп людей является приобретенной чертой, в основе которой лежат физиологические приспособительные механизмы.

Еще одна закономерность, связанная с влиянием температуры, проявляется в географическом распространении животных. Так, абсолютное большинство видов холоднокровных обитает в тропических условиях, а в направлениях к полюсам число видов холоднокровных резко уменьшается.