ГЛАВА 5. ГРУПА АБИОТИЧКИ ФАКТОРИ
Генерални информации
Влијанието на климатските фактори (температура, влажност на воздухот, врнежи, ветер итн.) врз телото е секогаш кумулативно. Меѓутоа, проучувањето на влијанието на секој поединечен климатски фактор ни овозможува подобро да ја разбереме неговата улога во животот на одредени видови или култури и служи како неопходен предуслов за проучување на влијанието на целиот комплекс на климатски фактори. При проценка на климатските фактори, не може да се придава исклучителна важност само на еден од нив. Секоја од горенаведените климатски компоненти во специфични услови може да биде претставена на различни начини: не само квантитативно, туку и квалитативно. На пример, количината на годишни врнежи за одредена област може да биде доста висока, но нејзината дистрибуција во текот на годината е неповолна. Затоа, во одредени периоди од годината (во сезоните на растење), влагата може да дејствува како минимален фактор и да го инхибира растот и развојот на растенијата.
Светлина
Кај културите кои се особено барани од светлина, како што е оризот, развојот се одложува кога нема доволно светлина. Формирањето на високопродуктивни насади на многу видови што формираат шуми и овошни насади, исто така, во голема мера е определено од интензитетот на сончевата енергија. Содржината на шеќер во цвекло директно зависи од интензитетот на сончевата зрачна енергија во текот на сезоната на растење. Познато е дека лен (Linum usitatissimum)и коноп сатива (Канабис сатива)во услови на кратка дневна светлина, значително количество масло се синтетизира во ткивата, а во услови на долга дневна светлина, формирањето на баст влакна се забрзува. Одговорот на растенијата на должината на денот и ноќта се манифестира во забрзување или одложување на развојот. Следствено, ефектот на светлината врз растението е селективен и двосмислен. Важноста на осветлувањето како фактор на животната средина за телото е одредена од времетраењето, интензитетот и брановата должина на светлосниот флукс.
На границата на земјината атмосфера со вселената, зрачењето се движи од 1,98 до 2 cal/cm 2 во минута; Оваа вредност се нарекува сончева константа. Под различни временски услови, 42...70% од сончевата константа стигнува до површината на Земјата. Сончевото зрачење, минувајќи низ атмосферата, претрпува голем број промени не само во количината, туку и во составот. Радијацијата со кратки бранови се апсорбира од озонскиот штит, кој се наоѓа на надморска височина од околу 25 km, и од кислородот во воздухот. Инфрацрвените зраци се апсорбираат во атмосферата со водена пареа и јаглерод диоксид. Како резултат на тоа, воздухот се загрева. Остатокот од зрачната енергија допира до површината на Земјата во форма на директно или дифузно зрачење (сл. 10). Комбинацијата на директно и дифузно сончево зрачење го сочинува вкупното зрачење.Во ведри денови дифузното зрачење сочинува 1/3 до 1/8 од вкупното зрачење, додека во облачни денови дифузното зрачење сочинува 100%. На високи географски широчини преовладува дифузното зрачење, додека под тропските предели преовладува директното зрачење. Расфрланото зрачење содржи до 60% жолто-црвени зраци на пладне, директното зрачење - 30...40%.
Количината на зрачење што допира до површината на Земјата се одредува според географската ширина на областа, должината на денот, проѕирноста на атмосферата и аголот на паѓање на сончевите зраци. Во јасни сончеви денови, зрачната енергија што доаѓа до површината на Земјата се состои од 45% видлива светлина (380...720 nm) и 45% инфрацрвено зрачење, само 10% е ултравиолетово зрачење. Прашината на атмосферата има значително влијание врз режимот на радијација. Во некои градови, поради неговото загадување, осветлувањето може да биде 15% или помалку од осветлувањето надвор од градот.
Осветлувањето на површината на Земјата варира многу. Сè зависи од висината на сонцето над хоризонтот, т.е. аголот на паѓање на сончевите зраци, должината на денот и временските услови и проѕирноста на атмосферата. Интензитетот на светлината исто така варира во зависност од сезоната и времето од денот. Квалитетот на светлината е исто така нееднаков во одредени региони на Земјата, на пример, односот на долгите бранови (црвени) и кратки бранови (сини и ултравиолетови) зраци. Како што е познато, зраците со кратки бранови се апсорбираат и се расфрлаат од атмосферата повеќе од долгите бранови зраци. Затоа, во планинските области секогаш има повеќе сончево зрачење со кратки бранови.
Ориз. 10. Интензитетот на сончевото зрачење што паѓа на површината на Земјата, според В. Ларчер
Бидејќи фотосинтетички активното зрачење (PAR) е претставено со дел од спектарот помеѓу бранови должини од 380 и 710 nm и е максимум во регионот на портокалово-црвените зраци (600...680 nm), природно е дека коефициентот на употреба на расеаното зрачење од растенијата е поголемо. Поради зголемувањето на должината на денот, светлината, дури и на високи северни географски широчини, не ја ограничува животната активност на растенијата. Л. Иванов пресметал дека дури и на Шпицберген има доволно сончево зрачење (20.000 kJ на 1 ха) за да се добие одреден принос на сува растителна маса.
Различни видови растенија и растителни групи имаат различни потреби за светлина, со други зборови, за нормална вегетација им треба и различно снабдување со светлина (£,), т.е. процент од вкупниот ПАР. Ова ни овозможува да разликуваме три еколошки групи на растенија во однос на потребата за светлина:
· лесни растенија, или хелиофити (од грчкиот хелиос - сонце + фитон), - Одлучи се= 100%, £ мин = 70%, ова се растенија на отворени простори, на пример пердув трева (Штипа),повеќето култивирани растенија (шеќерна репка, компири, итн.);
· Растенијата толерантни на сенка, или хемисциофити, можат да растат на L = 100%, но и да толерираат голема сенка; петелски стапало (Dactylis glomerata),на пример, тој е способен да вегетира во опсег Лод 100 до 2,5%;
· растенијата во сенка, или скиофитите (од грчкиот скиа - сенка), не толерираат целосна светлина, нивниот L max е секогаш помал од 100%, ова е вообичаен oxalis (Оксалис ацетосела), Европско седумгодишно дете (Trientalis europaea)и сл.; Поради посебната структура на листовите, скиофитите при слаб интензитет на светлина се способни да асимилираат јаглерод диоксид не помалку ефикасно од лисјата од хелиофит на Л= 100 %.
Московскиот одгледувач на растенија А. Дојаренко откри дека за повеќето земјоделски тревни растенија коефициентот на употреба на светлина за фотосинтеза е 2...2,5%, но има исклучоци:
· сточна репка - 1,91
· Вика - 1,98
· детелина - 2,18
· 'рж - 2,42
· компири - 2,48
· пченица - 2,68
· овес - 2,74
лен - 3,61
· лупин - 4,79
Од растителните заедници, шумските заедници најактивно го трансформираат составот на сончевата светлина, а многу мал дел од почетното сончево зрачење допира до површината на почвата. Познато е дека лисната површина на стеблата апсорбира околу 80% од инцидентот PAR, уште 10% се рефлектира и само 10% продира под шумската крошна. Следствено, вкупното зрачење и зрачењето што продира низ крошната на дрвенестите растенија се разликува не само квантитативно, туку и квалитативно.
Сциофитите и хелиоциофитите, кои живеат под крошна на други растенија, се задоволни со само мал дел од целосното осветлување. Така, ако во дрвената киселица максималниот интензитет на фотосинтезата се постигнува на 1/10 од целосната дневна светлина, тогаш кај видовите што сакаат светлина тоа се јавува на приближно 1/2 од ова осветлување. Лесните растенија се помалку приспособени да постојат при слаба осветленост отколку растенијата во сенка и толерантни на сенка. Долната граница на која можат да растат шумските зелени мов е 1/90 полна дневна светлина. Во тропските дождовни шуми има уште повеќе скиофилни видови кои растат на 1/120 од целосна светлина. Некои мовови се изненадувачки во овој поглед: Schistostega pinnate (Шистостега пенаја)а други се растенија од темни пештери, кои вегетираат на 1/2000 целосно осветлување.
Секоја географска област се карактеризира со одреден светлосен режим. Најважните елементи на режимот на светлина кои го одредуваат правецот на адаптација на растенијата се интензитетот на зрачењето, спектралниот состав на светлината и времетраењето на осветлувањето (должина на денот и ноќта). Должината на еден сончев ден е константна само на екваторот. Овде денот, како и ноќта, трае 12 часа, а времетраењето на сончевиот ден во летниот период се зголемува од екваторот кон двата пола; На полот, како што е познато, поларниот ден трае цело лето, а поларната ноќ трае во зима. Одговорот на растението на сезонските промени во должината на денот и ноќта се нарекува фотопериодизам.
Одгледувачите одамна забележале дека земјоделските растенија од различно потекло различно реагираат на должината на денот. Во зависност од оваа реакција, некои видови беа идентификувани како долгодневни растенија, други како растенија со краток ден, а други како незабележително реагираат на должината на денот. Добро е познато дека во услови на долг ден се формира висок принос на пченица, 'рж и овес. (Авена сатива)и голем број фуражни житарки; Долгородните растенија вклучуваат и компири, агруми и голем број други зеленчукови и овошни култури. Долготрајното осветлување на овие растенија предизвикува побрзо минување на развојните фази на плодовите и семињата. Од друга страна, краткодневните растенија како просото (Panicum miliaceum),сорго (Сорго сегпиит),ориз, брзината на развојните фази се забавува со продолжено осветлување. Намалувањето на развојните периоди се постигнува со скратување на времето на осветлување.
Овие карактеристики мора да се земат предвид при воведување земјоделски растенија. Видовите со мала географска широчина (јужни растенија) се често краткодневни растенија. Кога се воведуваат во високи географски широчини, т.е. под долги дневни услови, тие се развиваат бавно, често не созреваат, а понекогаш дури и не цветаат, како коноп, на пример. Во оваа група може да се вклучи и ерусалимскиот артишок. (Helianthus tuberosus).Така, должината на денот и ноќта може да ги одреди границите на дистрибуција и можното внесување на поединечни видови: „југ“ - на север, „север“ - на југ. Неутрални во однос на должината на денот вклучуваат домати, грозје и леќата. . (Fagopyrum esculentum)и сл.
Во текот на проучувањето на фотопериодизмот и фотохемиските реакции, беше откриено дека растот на долготрајните растенија во периодот пролет-лето, кога во природата се забележуваат долги дневни часови, јасно се забрзува. Меѓутоа, во втората половина на летото, кога сончевиот ден се намалува, процесите на раст јасно се забавуваат. Како резултат на тоа, во ладни клими, растенијата со долг ден не секогаш имаат време да формираат комплекс на интегрални ткива, перидермот, пред почетокот на мразот. Затоа, долготрајните повеќегодишни култури кои се одгледуваат на големи географски широчини може да ја изгубат зимската цврстина, што мора да се има на ум при изборот на низа растенија за одгледување во овие области. Во долготрајни услови се претпочита да се воведат едногодишни култури кои не бараат презимување. Движењето кон север на некои други култури, како што е детелината, е попречено не од зимските мразови, туку од природата на фотопериодични реакции. Токму нивниот карактер може да го објасни парадоксалниот факт дека отпорноста на мраз на детелините и луцерката е поголема во централната зона на европскиот дел на Русија отколку во северниот дел.
Светлината има формативно дејство врз растенијата, што се манифестира во големината, обликот и структурата (макро- и микроскопски) на листовите од светлина и сенка (сл. 11), како и во процесите на растење. Зависноста на структурата на листот (пукањето) од светлината не е секогаш директна; лисјата (пукањата) што се развиваат во пролетта се формираат во согласност со осветлувањето не на тековната година, туку на минатото, односно кога беа поставени пупките. I. Serebryakov (1962) веруваше дека светлосната структура на листот е веќе одредена во пупката. Листовите ја задржуваат оваа структура доста стабилно дури и кога светлосните пукања се префрлаат на засенчување. Голема висина, колонообразен облик на стеблата, висок распоред на коронки (исчистени од суви гранки) ги карактеризираат растенијата кои сакаат светлина.
Ориз. 11. Пресеци на листови од јоргованот (род Сиринга): а- светлина; б- сенка
Една од реакциите на растенијата кои сакаат светлина е да го инхибираат растот на надземните ластари, што во некои случаи доведува до силно разгранување, во други до розета. Растенијата од споменатата група се одликуваат и со низа други структурни промени: ситни листови, зголемена дебелина на надворешниот ѕид на епидермисот и неговите израстоци (трихоми и израстоци), кутикуларен слој итн. (сл. 12).
Ориз. 12. Пресек на лист од растението олеандер што сака светлина (Нериум олеандер):
1
- двослоен епидермис со кутикула; 2 - хиподермис; 3
- изопалисаден мезофил; 4
- вдлабнатини на долната страна на листот (крипти) со стоми и влакна
Еден пример за прилагодување на растенијата на светлина е ориентацијата на сечилото на листот во однос на сончевите зраци. Постојат три начини на ориентација:
· листот е ориентиран хоризонтално, односно нормално на сончевите зраци; во овој случај, зраците се заробени колку што е можно кога сонцето е во својот зенит;
· листот е ориентиран паралелно со сончевите зраци, односно се наоѓа повеќе или помалку вертикално, како резултат на тоа растението подобро ги апсорбира сончевите зраци наутро и рано навечер;
· Сечилата на листовите се дифузно распоредени по должината на пукањето, како кај пченката - понекогаш вертикално, понекогаш хоризонтално, така што сончевото зрачење е целосно заробено во текот на дневните часови.
Достапните научни податоци сугерираат дека растенијата на големи географски широчини, каде што преовладува ниска краткоденица, почесто имаат вертикална ориентација на листот. При организирање на мешани култури, како што се фуражни треви, неопходно е да се земе предвид структурата на ластарите на компонентите на културата. Успешната комбинација на фуражни треви со различни ориентации на листовите ќе обезбеди поголем принос на фитомаса.
Како што веќе беше забележано, во зависност од недостатокот или вишокот на светлина, многу растенија можат да поставуваат лисја во рамнини нормални и паралелни на правецот на сончевите зраци, формирајќи таканаречен мозаик на лисја. Мозаикот на листот се формира како резултат на рационално поставување не само на листови со нееднаква големина, туку и на ливчиња. Типичен мозаик од лист може да се забележи во фитоценози со учество на норвешки јавор и ситнолисна липа (Tilia cordata),мазен брест (Ulmus laevis),планински брест (Ulmus glabra)и други видови дрвја. Мозаикот на листовите е јасно видлив кај многу растенија со хоризонтални гранки, на пример кај обичниот бршлен (Хедера хеликс)и многу тревни растенија (сл. 13).
Ориз. 13. Лист мозаик во близина на бршлен (Хедера хеликс)
Растенијата од компас јасно избегнуваат силна светлина. Нивното сечило на листот не е нормално на сончевите зраци, како растенијата розети, туку паралелно, како еукалиптус или дива зелена салата (Lactuca serrtola),кој ги штити листовите од прегревање во услови на вишок сончево зрачење. Ова обезбедува поволна фотосинтеза и транспирација.
Постојат голем број други адаптивни адаптации, и структурни и физиолошки. Понекогаш таквите адаптации се јасно сезонски по природа, што е добро илустрирано, на пример, со обичната патка (Aegopodium podagrata).Во типично живеалиште (дабови шуми), на растението се формираат две „генерации“ на лисја во текот на сезоната на растење. Во пролетта, кога пупките на дрвјата сè уште не процветале и кога шумската крошна пропушта многу светлина, се формира лисна розета, нејзините лисја се јасно светли по структура (микро- и макроскопски).
Подоцна, кога ќе се развие густа шумска крошна и само 3...4% од зрачната енергија стигнува до површината на почвата, се појавува втора „генерација“ на лисја, јасно засенчени. Често е можно да се набљудуваат и светлосни и сенки лисја на едно поединечно растение. Лисја од долните слоеви на круната од црна црница (Morus nigra)големи, лобус, додека горните нивоа на круната носат светли лисја - помали, без сечила. Кај видовите што формираат шуми, периферијата на круната се формира на сличен начин: во горните нивоа има светли лисја, внатре во круната има лисја од сенка.
Температура
Животната активност на кој било вид се јавува во одредени температурни опсези. Во исто време, се следат зоните на оптимално, минимум и максимум. Во зоната на минимум или максимум, активноста на телото се намалува. Во првиот случај, ниските температури (ладно), а во вториот, високите температури (топлина) доведуваат до нарушување на неговите животни процеси. Надвор од екстремните температури се наоѓа смртоносната зона, во која се случува неповратниот процес на смрт на растенијата. Затоа, температурите ги одредуваат границите на животот.
Поради нивниот седентарен начин на живот, повисоките растенија развиле поголема толеранција на дневните и сезонските (годишни) температурни флуктуации. Многу шумски видови на нашата тајга - сибирски бор, Дауриски ариш (Ларикс дахурица)и други - може да издржи пад на температурата до - 50 °C и подолу и летна топлина до 25 °C и повеќе. Годишната амплитуда достигнува 75 °C, а понекогаш и 85...90 °C. Растителните видови кои можат да издржат големи температурни промени се нарекуваат еуритермични (од грчкиот eurys + therme - топлина) за разлика од стенотермичките.
Топлинската диференцијација на нашата планета е основа на географската зона и висинската зона на вегетацијата и почвите. Поради намалувањето на висината на солстициумот и аголот на инциденца на зраците од екваторот кон половите, количината на топлина се менува. Така, просечната годишна температура во близина на екваторот е 26,2 °C, близу 30 °C. w. веќе е еднаква на 20,3 ° C, а на 60 ° C. w. се намалува на -1 °C.
Покрај просечната годишна температура на дадена област, во животот на организми. Така, времетраењето на сезоната на растење во тундра (т.е. над 70 ° С) е само еден и пол до два и пол месеци на просечна температура од 10...12 °C.
Тајгата, инаку зоната на иглолисни шуми, има сезона на растење од три до пет месеци, просечна температура од 14.. L6 °C. Во јужниот дел на зоната, каде преовладуваат иглолисни-листопадни шуми, сезоната на растење трае четири до пет месеци, просечната температура е 15... 16 °C. Во зоната на широколисни шуми (40...50° N), сезоната на растење е пет до шест месеци, просечната температура е 16...18 °C. Остар контраст со опишаните зони е зоната на тропски дождовни шуми (0...15° N и S). Сезоната на растење овде е преку целата година со просечна температура од 25...28 °C и често не се разликува по сезони. Исклучително важна карактеристика на тропските региони е тоа што разликата помеѓу просечните температури во најтоплите и најстудените месеци е помалку контрастна од дневните флуктуации.
Растот на растенијата е директно поврзан со температурата. Зависноста на поединечните видови од температурата варира во голема мера. Постои јасна разлика помеѓу термофилните (од грчките терме + филија - љубовни) растенија и нивните антиподи - толерантни на ладно, или криофилни (од грчкиот криос - ладно). A. Decandolle (1885) разликува групи хекистотермични, микротермични, мезотермични и мегатермични растенија (од грчкиот gekisto - студ, микрос - мал, mesos - среден, мегас - голем).
Наведените групи на растенија во однос на температурата се сложени, при нивното идентификување се зема предвид и односот на растенијата со влагата. Како додаток на оваа класификација може да се смета идентификацијата на криофитни и психрофитни растенија (од грчкиот психрос - ладно + фитон) - хекистотерми и делумно микротерми, кои бараат различни режими на влага. Криофитите растат во студени и суви услови, додека психрофитите се растенија отпорни на студ во влажни почви.
Не помалку јасно е влијанието на температурите врз распространетоста на одделните растителни видови и нивните групи. Врската помеѓу географската дистрибуција на поединечни видови и изотерми е одамна воспоставена. Како што е познато, грозјето зрее во изотерма со просечна температура за шест месеци (април - септември) од 15 ° C. Распределбата на англискиот даб на север е ограничена со годишната изотерма од 3 °C; Северната граница на плодноста на урмата се совпаѓа со годишната изотерма од 18...19 °C.
Во голем број случаи, распределбата на растенијата се одредува не само од температурите. Така, изотермата од 10 °C поминува од запад кон исток низ Ирска, Германија (Карлсруе), Австрија (Виена), Украина (Одеса). Именуваните области имаат прилично различен вид состав на природна вегетациска покривка и даваат можност за воведување и одгледување на разновиден сет на култури. Во Ирска, културите често не успеваат да созреат. Во Германија и Ирска, многу тикви (лубеници - Citrullus vulgaris,дињи), иако камелиите растат на отворено (Камела)и палми. Во Карлсруе, бршлен и зеленика растат на отворено ( Илекс), понекогаш зрее и грозјето. Во регионот на Одеса се одгледуваат дињи и лубеници, но бршленот и камелиите не можат да ги издржат ниските зимски температури. Може да се наведат многу такви примери.
Така, просечните температури изолирани од другите фактори на животната средина не можат да послужат како сигурен показател (показател) за можноста за внесување и одгледување на културата од нас. Заклучокот е дека различните видови растенија се карактеризираат со нееднакви должини на сезоната на растење. Затоа, во однос на температурата, потребно е да се земе предвид и времетраењето на периодот на поволни температури за нормален развој на растенијата, и времето на почетокот и траењето на минималните температури (исто за максималните температури).
Во литературата за животна средина и одгледување растенија, збирот на активни температури е широко користен за проценка на топлинските ресурси во сезоната на растење. Тој служи како добар показател за проценка на потребите за топлина на растенијата и овозможува да се одреди површината за одгледување одредена култура. Збирот на активни температури се состои од збир на позитивни просечни дневни температури за периодот кога е над 10 °C. Во областите каде што збирот на активни температури е 1000...1400 °C, може да се одгледуваат рани сорти на компири и коренови култури; каде што оваа количина достигнува 1400...2200 °C, - житарки, компири, лен и сл.; збирот на активни температури од 2200...3500 °C одговара на зоната на интензивно овоштарство; кога збирот на овие температури надминува 4000 °C, одгледувањето суптропски едногодишни е успешно.
Организмите чија витална активност и телесна температура зависат од топлината што доаѓа од околината се нарекуваат поикилотермични (од грчки поикилос - различно). Тие ги вклучуваат сите растенија, микроорганизми, безрбетници и некои групи на хорди. Температурата на телото на поикилотермичките организми зависи од надворешната средина. Затоа еколошката улога на топлината во животот на сите систематски групи растенија и наведените групи на животни е од огромно значење. Високо организираните животни (птици и цицачи) припаѓаат на групата хомеотерми (од грчкиот homoios - идентични), кај кои температурата на телото е константна, бидејќи се одржува од сопствената топлина.
Познато е дека протопластот на клетките на живите организми е способен да функционира нормално во температурен опсег 0...50 °C.Само организмите кои имаат посебни прилагодувања можат да ги издржат овие екстремни температури долги временски периоди. Физиолозите имаат воспоставено оптимални и критични температури за дишење и други функции. Излегува дека долната граница на температурата на дишење на органите за презимување (пупки, игли) е 20... - 25 °C. Како што се зголемува температурата, стапката на дишење се зголемува. Температурите над 50 °C го уништуваат протеинско-липидниот комплекс на површинскиот слој на цитоплазмата, што доведува до губење на осмотските својства од страна на клетките.
Во некои региони на Русија, периодично се забележува масовна смрт на растенија од премногу ниски температури. Катастрофалното дејство на второто има најголемо влијание во зимите со малку снег, главно на зимските зрна. Деструктивни се и ненадејните ладни бранови во пролетта, кога растенијата почнуваат да растат (доцни пролетни мразови). Често, не само воведените зимзелени дрвја, како што се агрумите, туку и листопадните растенија умираат од студот. Н. Максимов, проучувајќи го механизмот на дејство на ниските температури, дошол до заклучок дека причината за смртта на растението се објаснува со дехидрација на цитоплазмата. Кристализацијата на водата се јавува во меѓуклеточните простори на ткивото. Ледените кристали црпат вода од клетките и механички ги оштетуваат клеточните органели. Критичниот момент доаѓа токму со појавата на ледени кристали во внатрешноста на клетките.
Идентификувани се природни групи на растенија отпорни на мраз. Тука спаѓаат иглолисни зимзелени дрвја и грмушки, како и бобинки (Vaccinium vitis-идеја), Хедер, итн. Меѓу тревни повеќегодишни растенија, исто така се идентификувани многу растенија отпорни на мраз кои можат да преживеат сурови зими. За време на зимскиот мирување, растенијата можат да издржат многу ниски температури. Значи, црна рибизла пука (Ribes nigrum)со бавно намалување на температурата до - 253 ° C (температура блиску до апсолутна нула) тие можат да останат остварливи.
Повеќето растителни видови имаат индивидуални реакции на температурата. Така, во пролетта ртење на зрната 'рж започнува на 1...2 °C, семе од ливадска детелина (Trifolium pratense)- на 1 °C, жолт лупин (Лупинус лутеус)- на 4...5, ориз - на 10...12 °C. Оптималните температури за зреење на семето на овие култури се 25, 30, 28, 30...32 °C, соодветно.
За нормален раст и развој на растенијата потребна е соодветна температура на околината за надземните и подземните органи. На пример, ленот нормално се развива на температура на коренот приближно два пати пониска (10 °C) од онаа на надземните органи (22 °C). За време на онтогенезата, потребата на растенијата за топлина значително се менува. Температурата на органите на телото на растението значително варира во зависност од локацијата (почва, воздух) и ориентацијата во однос на сончевите зраци (сл. 14). Експериментално е утврдено дека ртење на семе од репка (Brassica napus),семе од репка (V. campestrts),пченица, овес, јачмен, детелина, луцерка и други растенија се забележува на температура од 0...2 °C, додека повисоки температури (3...5 °C) се потребни за никнување на садници.
Ориз. 14. Температура (°C) на различни растителни органи: А - нови верзии (Novosiversia glacialis),според Б. Тихомиров; Б - сибирски цила (Scilla sibiriati, според Т. Горишина, А- постелнина, б- почвата
Многу видови на континентални растенија се поволно погодени од дневниот термопериодизам, кога амплитудата на ноќните и дневните температури е 5... 15 ° C. Нејзината суштина лежи во фактот што многу растенија поуспешно се развиваат на пониски ноќни температури. На пример, доматите се развиваат подобро ако дневната температура на воздухот достигне 26 ° C, а ноќната температура 17 ... 18 ° C. Експерименталните податоци, исто така, укажуваат дека растенијата во умерените географски широчини бараат и ниски есенски температури - сезонски термопериодизам - за нормален онтогенетски развој .
Температурниот фактор влијае на растенијата во сите фази од нивниот раст и развој. Покрај тоа, во различни периоди, на секој вид растение му се потребни одредени температурни услови. За повеќето едногодишни растенија, како што се јачменот, овесот и други, може да се следи општ модел: во раните фази на развој, температурата треба да биде пониска отколку во подоцнежните фази.
Мегатермални растенија од тропско потекло, како што е шеќерната трска (Saccharum officinarum),имаат потреба од високи температури во текот на нивниот живот. Растенијата во топли и суви предели - еуксерофити, како и многу сукуленти, како што се Cactus и Crassulaceae - се карактеризираат со најголема толеранција на ултра високи температури. (Crassulaceae).Ова е типично и за растенијата во солена почва, особено со сулфиди и хлориди. Овие видови, како што е прикажано од X. Ludengaard (1925, 1937), остануваат одржливи дури и на 70 °C. Силно дехидрираните семиња и плодови добро поднесуваат високи температури. Токму на ова својство се заснова и добро познатиот метод за борба против патогенот на лабав мрс од пченица. (Ustilago trtttci).Кога погодените семиња се термички обработени, габата, бидејќи е стенотермична, умира, додека зрнестиот ембрион останува одржлив.
Потешко е да се реши прашањето за влијанието на температурата врз промените во структурата на самата фабрика, нејзината морфологија. Набљудувањата во природата и експерименталните докази даваат различни објаснувања. Всушност, таквата адаптација како силната пубертетност на лушпите и лисјата на пупките се чини дека е сложена; таа служи како заштита не само од силна светлина, туку и од високи температури, како и од прекумерно испарување на влагата. Светлиот сјај на сјајните лисја, паралелното распоредување на сечилото на листот со сончевите зраци, чувствителниот пубертет - сето тоа несомнено го спречува прегревањето на листот, како и прекумерната транспирација.
Основачот на растителна екологија, Е. Затоплување (1895), јасно го покажа влијанието на температурата врз формирањето на сквотови и розети форми на растенија на Арктикот и во висорамнините на алпските и субнивалските зони, т.е., на самата граница на вечен снег. Зборуваме не само за тревни растенија без стебло, розети како елекампан (Inula rhizocephala), но и за дрвените форми на живот - џуџеста бреза, туркестанска смрека (Juniperus turcestanica), џуџест кедар, итн. Лазечки и заштитувачки форми на растенија, на пример арктичка минуартија (Minuartia arctica),најприлагодени на условите за живот на самата површина на почвата под покривката на снежната покривка. Кога нема снег, највисоката температура останува во приземниот слој на воздухот на височина до 15...20 см, а силата на ветерот е минимална. Покрај тоа, во внатрешноста на „перницата“ формирана од растението се создава посебна микроклима, а температурните флуктуации овде се многу помалку изразени отколку надвор од неа. Температурниот фактор може да влијае на развојот на формите на сквотот и директно и индиректно - поради нарушување на снабдувањето со вода и минерална исхрана.
Најголема улога има директното влијание на температурата во процесот на геофилизација на растенијата. Геофилизацијата се однесува на потопување на долниот (базален) дел од растението во почвата (прво хипокотилот, потоа епикотилот, првиот меѓунод и сл.). Овој феномен е карактеристичен главно за ангиосперми. За време на нивниот историски развој, геофилизацијата одигра значајна улога во трансформацијата на формите на живот од дрвја во треви. Како што основата на ластарите е потопена во почвата, интензивно се развива систем на адвентивни корени, ризоми, столони и други органи на вегетативно размножување. Геофилизацијата беше неопходен предуслов за појава на разни подземни растителни органи, особено органи на вегетативна репродукција. Ова им даде на ангиоспермите големи предности во борбата за постоење и доминација на континентите на Земјата.
Во онтогенезата на многу ангиосперми, геофилизацијата на растенијата се врши со помош на специјални повлечени (контрактилни) корени. Интересни експериментални студии за геофилизација беа спроведени од P. Lisitsyn. Тој откри дека повлекувањето на базалниот дел од растението во почвата е многу пораспространето отколку што се мислеше (сл. 15). За зимските култури, геофилизацијата ги подобрува условите за презимување, а за пролетните култури, како што е леќата, ги подобрува условите за водоснабдување.
Ориз. 15. Геофилизација (повлекување во почвата) на поткотиледонот на ливадската детелина (Trifolium pratense),според П. Лисицин: А -површината на почвата; б -длабочина на повлекување
Вода
Сите витални процеси на нивоа на клетки, ткива и организми се незамисливи без доволно снабдување со вода. Растителните органи обично содржат 50...90% вода, а понекогаш и повеќе. Водата е суштинска компонента на живата клетка. Дехидрацијата на телото повлекува забавување, а потоа и прекин на животниот процес. Максимална дехидрација додека се одржува животот и реверзибилноста на нормалните животни процеси е забележана кај спорите и семињата. Овде содржината на вода паѓа на 10 и 12%, соодветно. Отпорот на студ, како и отпорноста на топлина на растенијата, зависи од количината на вода што ја содржат. Исхраната на растенијата во почвата (снабдување и транспорт на азотни и други минерални материи), фотосинтезата и ензимските процеси се исто така поврзани со водата. Метаболичките производи се раствораат и транспортираат во телото на растението и со помош на вода.
Водата е еден од неопходните услови за формирање на растителна маса. Утврдено е дека 99,5% од водата транспортирана од кореновиот систем до лисјата го одржува тургорот и само 0,5% од неа се троши за синтеза на органски материи. За да се добие 1 g сува растителна маса, потребни се 250...400 g вода или повеќе. Односот на горенаведените вредности е коефициентот на транспирација. Овој индикатор значително се разликува меѓу различни видови, па дури и сорти на растенија. Постои шема: вредноста на коефициентот на транспирација е директно пропорционална со сувоста на климата. Затоа, една иста сорта може да има различни коефициенти на транспирација кога се одгледува во различни еколошки и географски услови.
Оптималниот режим на вода се забележува во случаи кога испарувањето на водата во атмосферата не го надминува нејзиното влегување во телото на растението од почвата. За време на онтогенезата, доаѓа фаза кога снабдувањето со вода го одредува целиот последователен развој и жетва на растенијата. Овие развојни фази се добро проучени кај многу култивирани растенија. Критична фаза на развој кај житарките е формирањето на цветови и соцвети. Под неповолни услови за водоснабдување, дел од туберкулите на конусот за раст дегенерира. Бидејќи овој процес е неповратен, се формираат скратени, слабо разгранети соцвети, кои содржат малку цвеќиња и, следствено, кариопси.
Во текот на милиони години континуирана еволуција, организмите се приспособиле на различни животни услови. Растенијата од сушните предели, каде што климата е исклучително сува, имаат изразени ксероморфни (од грчки ксерос - сува, морфе - форма) карактеристики. Тие овозможуваат намалување на загубата на влага, која главно се јавува како резултат на транспирација преку стомачниот апарат, како и преку водени стомати (феноменот на гутација - од латинскиот gutta - капка). Значајна потрошувачка на влага се јавува и преку клетките на епидермисот (кутикуларно испарување). Гутацијата е добро изразена во садници од житарки, компири, леќата и во многу затворени растенија, на пример, алоказија (Алоказија макрориза)итн. Гутацијата е најчеста кај растенијата од влажните тропски и суптропски предели.
Растенијата во сушни услови имаат различни прилагодувања за да се спречи загубата на вода. Во многу житни култури, листовите се тркалаат во цевка, така што стомите се внатре. Листовите на ксероморфните растенија често имаат густа восочна обвивка или влакна. Органите за транспирација (стомален апарат) кај таквите растенија се потопени во мезофилот; нивните лисја често се сведуваат на лушпи или се трансформираат во боцки и трње. Со силно намалување на листовите, функцијата на фотосинтеза ја презема стеблото. Многу култури, тревни и дрвенести, реагираат на недостаток на влага во почвата и подземни води со брзо проширување на нивните коренови системи.
Водениот биланс на растението се одредува според разликата помеѓу апсорпцијата и потрошувачката на вода од телото. Водениот биланс е под влијание на цела низа еколошки услови: влажност на воздухот, количината и дистрибуцијата на врнежите, изобилството и висината на подземните води, насоката и јачината на ветрот.
Потрошувачката на вода од растенијата во голема мера е одредена од релативната влажност на воздухот. Во повлажна клима, бидејќи другите работи се еднакви, растенијата трошат помалку влага за да формираат сува материја. Во умерената зона, продуктивноста на транспирацијата е околу 3 g сува материја со потрошувачка од 1 литар вода.Со зголемување на влажноста на воздухот, семките, плодовите и другите растителни органи содржат помалку протеини, јаглени хидрати и минерални елементи. Покрај тоа, синтезата на хлорофилот во листовите и стеблата се намалува, но во исто време се зголемува растот и се инхибира процесот на стареење. Кога воздухот е многу заситен со водена пареа, лебот зрее многу бавно, а понекогаш и воопшто не созрева. Влажноста на воздухот има големо влијание врз квантитетот и квалитетот на земјоделските култури и работата на земјоделските машини. При висока влажност на воздухот се зголемуваат загубите на културите за време на гумното и бербата, а процесите на зреење на семето по бербата се забавуваат, што на крајот ја намалува нивната безбедност.
Во зависност од односот кон влагата, растенијата се поделени во две еколошки групи: поикихидрид и хомохидрид. Првите немаат посебни механизми за регулирање на хидратацијата (содржината на вода) на нивното тело; во однос на природата на губење на влага, тие практично не се разликуваат од влажната памучна ткаенина. Поикилохидридите вклучуваат пониски растенија, мов и многу папрати. Огромното мнозинство на семенски растенија се хомохидридни и имаат посебни механизми (стомален апарат, трихоми на листовите итн.) за регулирање на внатрешниот режим на вода. Поикихидридноста меѓу ангиоспермите е исклучително ретка и најверојатно е од секундарно потекло, т.е., тоа е еден вид адаптација на ксеричен режим. Редок пример на поикихидриден ангиосперм е пустинскиот остриц, или тиња. (Carex physoides).
Врз основа на нивниот карактеристичен режим на вода, хомохидридните растенија се поделени на хидрофити, хелофити, хигрофити, мезофити, ксерофити и ултраксерофити.
Хидрофитите (од грчкиот хидор - вода + фитон) се водни растенија кои слободно пливаат или се вкорени на дното на резервоарот или се целосно потопени во вода (понекогаш со лисја што лебдат на површината или соцвети изложени над водата). Апсорпцијата на вода и минерални соли се врши од целата површина на растението. Кај лебдечките хидрофити, кореновиот систем е значително намален и понекогаш ги губи своите функции (на пример, кај патките). Мезофилот на подводните лисја не е диференциран, нема кутикула и стома.“ Примери за хидрофити се Vallisneria (Vallisneria spiralis), Elodea canadensis (Elodea canadensis),пловечка трева (Potamogeton natans), Алдрованда вешица (Aldrovanda vesiculosa),бел воден крин (Nymphaea alba),капсула со жолто јајце (Нуфар лутеум)итн. Наведените видови се карактеризираат со силен развој на ткиво што носи воздух - аеренхим, голем број стоми во лебдечките лисја, слаб развој на механичките ткива, а понекогаш и разновидност на лисјата.
Хелофитите (од грчкиот хелос - мочуриште) се водно-копнени растенија кои растат и во вода во плитки води и покрај натопените брегови на реки и акумулации; Тие можат да живеат и на изобилно влажна почва подалеку од водни тела. Ги има само во услови на постојано и изобилство водоснабдување. Хелофитите вклучуваат обична трска; хлебните chastukha (Alisma plantago-aquaucd),врв на стрела (Saggitaria sagittifolia),чадор сусак (Butomus umbellatus)итн Хелофитите можат да издржат недостаток на кислород во почвата.
Хигрофитите (од грчкиот хигрос - влажни) се копнени растенија кои растат во услови на висока влажност на почвата и воздухот. Се карактеризираат со заситеност на ткивото со вода до 80% и повисоко, и присуство на водени стомати. Постојат две еколошки групи на хигрофити:
· засенчени, кои растат под крошна на влажни шуми во различни климатски зони, се карактеризираат со водни стоми - хидатоди, кои им овозможуваат да ја апсорбираат водата од почвата и да транспортираат минерални елементи, дури и ако воздухот е заситен со водена пареа; Импатиенс заеднички се класифицирани како сенка хигрофити (Impattens noli-tangere), Кирце од Париз (Circaea lutetiana), дрвен киселица;
· светлина, расте во отворени живеалишта, каде што почвата и воздухот се постојано влажни; тие вклучуваат папирус (Киперус папирус), sundew rotundifolia (Drosera rotundifolia), барски креветска сламка (Galium palustre),ориз, барски невен (Калта палустрц).
Хигрофитите се карактеризираат со слаба приспособливост кон регулирањето на содржината на вода во ткивото, затоа, набраните растенија од оваа група венеат многу брзо. Така, хигрофитите од копнените хомоихидридни растенија се најмногу слични на поикихидридните форми. Хидрофитите, хелофитите и хигрофитите имаат позитивен воден биланс.
Мезофитите (од грчкиот mesos - просек) се растенија прилагодени на живот во услови на просечно снабдување со вода. Тие покажуваат висока одржливост во умерено топли услови и просечна минерална исхрана. Тие можат да толерираат краткорочна, не многу тешка суша. Огромното мнозинство на култивирани култури, како и растенија од шуми и ливади, припаѓаат на оваа група. Во исто време, мезофитите се толку разновидни во нивната морфофизиолошка организација и приспособливост на различни живеалишта што е тешко да им се даде општа дефиниција. Тие сочинуваат разновиден опсег на посредни растенија помеѓу хигрофити и ксерофити. Во зависност од нивната распространетост во различни климатски зони, А. Шеников (1950) ги идентификуваше следните пет групи мезофити: зимзелени мезофити на тропски дождовни шуми - дрвја и грмушки [*], кои растат во текот на целата година без изразен сезонски прекин; тие се карактеризираат со големи лисја со хидатоди; често таквите лисја имаат точка на крајот што ја исцедува водата; кожа, овенати и распарчени лисја ја обезбедуваат нивната безбедност при дождови (philodendron - Филодендрон,фикус - Ficus elasticaи сл.); горните широки и густи лисја на растенијата од групата се прилагодени на силна светлина, тие се карактеризираат со густа кутикула, добро дефиниран колонообразен паренхим, прилично развиен спроводен систем и механички ткива;
зимско-зелени дрвенести мезофити, или тропофити (од грчки тропос - пресврт), исто така се претежно видови на тропски и суптропски зони, но вообичаени не во дождовните шуми, туку во саваните; ги фрлаат лисјата и влегуваат во мирување за време на сушниот летен период; имаат добро дефинирани интегрални комплекси - перидерм и кора; типичен претставник е баобабот;
летно-зелени дрвенести мезофити - растенија со умерена клима, дрвја и грмушки кои ги фрлаат лисјата и мируваат во студената сезона; тие ги вклучуваат повеќето листопадни дрвја во студени и умерени зони; паѓањето на лисјата во зима служи како адаптација за намалување на испарувањето во студените месеци, кога апсорпцијата на водата од почвата е тешка; За оваа подгрупа мезофити од големо значење имаат интегралните комплекси (перидерма и кора), како и уреди за заштита на бубрезите од загуба на вода; сепак, во зима растенијата губат значителна количина на влага; испарувањето се јавува главно преку слабо заштитени лузни и пупки од лисјата;
летно-зелени тревни повеќегодишни мезофити - растенија со умерена клима, чии надземни делови обично умираат во зима, со исклучок на заштитените пупки за обновување; многу голема група; најтипични претставници се повеќегодишните ливадски треви (ливадска трева Тимотеј - Флеум пратенза,ливадска детелина итн.) и шумски билки (миризливи дрва - Asperula odorata,Европско копање, итн.); листовите се карактеризираат со диференциран мезофил, иако кај шумските растенија (скиофити и хемисциофити) ткивото на палисадата често не е изразено; проводни елементи се умерено развиени; епидермисот е тенок, кутикулата не е секогаш присутна; механичките ткива се умерено или слабо развиени;
ефемерни и ефемероиди (од грчкиот ефемерос - еднодневни) - едногодишни (ефемери) и двогодишни или повеќегодишни (ефемероиди) растенија кои, во суви услови, растат краток влажен период и преминуваат во мирување за време на сушната сезона; на пример, растенија од пустини и суви степи: ефемер - пролетна камена мува, мала алисум (Alissum minutum)и сл.; ефемероиди - живороден блуграс, или кадрава блуграс (Poa bulbosa subsp. vMparum)различни видови лалиња (лале), гуска кромид (Гагеа)ириси (Ирис),жесток (Ферула)и сл.; се карактеризира со недостаток на структурна адаптација на недостаток на влага, но семињата можат да толерираат силно сушење и високи температури; Луковичните и луковичните ефемероиди се карактеризираат со контрактилни (повлекувачки) корени, кои обезбедуваат повлекување на обновувачката пупка под почвата за време на неповолен период.
Треба да се напомене дека не сите научници се согласуваат со класификацијата на пустинските ефемерни и ефемероиди во групата мезофити и ги класифицираат како ксерофити (разбирање на вториот термин многу широко).
Ксерофитите (од грчкиот xeros) се растенија прилагодени на живот во услови на слабо снабдување со вода. Тие ја толерираат почвата и атмосферската суша, бидејќи имаат различни прилагодувања за живеење во топла клима со многу малку врнежи. Најважната карактеристика на ксерофитите е формирањето на морфофизиолошка адаптација на деструктивните ефекти на атмосферската и почвената суша. Во повеќето случаи, ксерофитите имаат адаптации кои ја ограничуваат транспирацијата: безлисност, мали лисја, летен пад на лисјата, пубертет. Многу од нив се способни да издржат прилично тешка дехидрација долго време, одржувајќи ја одржливоста. Слика 12 покажа лист со уреди за ограничување на испарувањето.
Во зависност од структурните карактеристики на органите и ткивата и методите за регулирање на режимот на вода, се разликуваат следните три типа на ксерофити.
Првиот тип се еуксерофити (од грчки eu - реални), или склерофити (од грчки skleros - цврсти), или самите ксерофити; По изглед ова се суви, цврсти растенија. Дури и во периодот на целосно снабдување со вода, содржината на вода во нивните ткива е мала. Склерофитите се многу отпорни на венење - тие можат да изгубат до 25% од влагата без забележителна штета за себе. Нивната цитоплазма останува жива дури и со таква тешка дехидрација што би била фатална за другите растенија. Друга карактеристика на еуксерофитите е зголемениот осмотски притисок на клеточниот сок, што овозможува значително да се зголеми силата на цицање на корените.
Претходно, се веруваше дека интензитетот на транспирација на склерофитите, како и другите ксерофити, е многу низок, но делата на Н. во однос на единицата на површинскиот лист. И. Култијасов (1982) нагласи дека, очигледно, главната карактеристика на ксерофитите е нивната висока отпорност на суша, во зависност од својствата на цитоплазмата, како и способноста за ефикасно користење на влагата по дожд. Карактеристичната „склерофитна“ морфологија (силен развој на механички и интегрални ткива, ситни листови и сл.) има заштитна вредност во случај на потешкотии во снабдувањето со вода.
Кореновиот систем на еуксерофитите е многу разгранет, но плиток (помалку од 1 m). Групата што се разгледува вклучува многу растенија од нашите степи, полупустини и пустини: пелин (бела земја Artemisia terrae-albae,Лера - А лерхланаитн.), сивокоса Вероника (Вероника Инкана)и сл.
D. Kolpinov (1957) идентификуваше посебна група на еуксерофити - стипаксерофити (од латинскиот stipa - пердув трева). Вклучува теснолисни треви како што се пердув трева, власатка (Festuca valesiaca).Растенијата од групата се одликуваат со моќен корен систем кој ја користи влагата од краткотрајните тушеви. Стипаксерофитите се чувствителни на дехидрација и толерираат само краткотраен недостаток на влага.
Вториот тип на ксерофити - хемиксерофити (од грчкиот хеми - половина) имаат длабок корен систем кој го достигнува нивото на подземните води (до 10 m или повеќе), односно тие се фреатофит (види подолу).
Третиот тип на ксерофити - сукуленти (од латинскиот succulentus - сочни), за разлика од ксерофитите од типовите опишани погоре, имаат добро развиено паренхимско ткиво што складира вода. Во зависност од нејзината локација, се разликуваат сукулентите од лист и стебло. Примери за првите се агавите (Агава)алое (Алое),седуми (Седум)итн. Кај сукулентите на стеблото, листовите обично се намалуваат, а овие видови складираат вода во стеблата (кактуси и еуфорбии слични на кактуси).
Кореновиот систем на сукулентите обично е површен. Тие се одликуваат со способноста да складираат вода кога е во вишок во околината, да ја задржуваат долго време и економично да ја користат. Транспирацијата кај сукулентите е исклучително мала. За да се намали, растенијата имаат голем број адаптивни карактеристики во нивната структура, вклучително и оригиналноста на формите на надземните делови, демонстрирајќи „познавање“ на законите на геометријата. Познато е дека сферичните тела (особено топката) имаат најмал однос површина-волумен. Задебелување на листовите и стеблата, т.е. доближување до сферична или цилиндрична форма, е начин да се намали површината на транспирација додека се одржува потребната маса. Кај многу сукуленти, епидермисот е заштитен со кутикула, восочна обвивка и пубертет. Стоматите се малку и обично затворени во текот на денот. Последната околност создава тешкотии за фотосинтезата, бидејќи апсорпцијата на јаглерод диоксид од овие растенија може да се случи главно ноќе: пристапот на CO 2 и светлината не се совпаѓаат во времето. Затоа, сукулентите развија посебен пат на фотосинтеза - таканаречената „CAM патека“, во која изворот на CO 2 е делумно продукти на дишењето.
Одговорот на кореновиот систем на снабдувањето со вода е добро проучен кај култивираните растенија. Слика 16 ја покажува длабочината на пенетрација на кореновиот систем на зимската пченица во почвата при различни количини на врнежи.
Ориз. 16. Корен систем на зимската пченица (род тритикум):
1
- со големи количини на врнежи; 2
- во просек; 3
- на ниско ниво
Постои посебна класификација на еколошки групи на растенија земајќи ја предвид нивната употреба на влага во земјата, т.е., според изворите на апсорпција на влага од подлогата. Содржи фретофити (од грчкиот phreatos - бунар) - растенија чиј корен систем е постојано поврзан со водоносните слоеви на почвите и матичните карпи кои формираат почва, омброфити (од грчкиот омброс - дожд) - растенија кои се хранат со влагата од врнежите, и трихохидрофити (од грчки трихос - коса) - растенија поврзани со капиларниот раб на подземните води, кои се во состојба на постојана подвижност. Меѓу фреатофитите се разликуваат облигационите и факултативните; вторите се доста блиску до трихохидрофитите. Фреатофитите се карактеризираат со развој на длабоко продирачки подземни органи; кај камилскиот трн (Алчаги)- до 15 m, во облици на црн саксал слични на дрво (Haloxylon aphyllum)- до 25, во централноазиски тамарикс (Тамарикс)- 7, во северноафриканскиот тамарикс - до 30, во луцерка (Medicago sativa)- до 15 m Омброфитите имаат плиток, но високо разгранет систем на подземни органи, способен да ја апсорбира атмосферската влага во голем волумен на почва. Типични претставници на групата се ефемерни и пустински ефемероиди. Трихохидрофитите се карактеризираат со коренов систем од универзален тип, кој ги комбинира карактеристиките на фреатофит и омброфити. Фреатофит и трихохигрофити често се класифицираат како хемиксерофити.
Растенијата се снабдуваат со вода од два извора: врнежи и подземни води. Меѓу атмосферските врнежи, дождот и снегот играат најважна улога. Град, роса, магла, мраз и мраз заземаат поскромно учество во водениот биланс на растенијата. Атмосферските врнежи за растенијата не се само извор на снабдување со вода. Цврстите врнежи, формирајќи снежна покривка, ја штитат почвата, а со тоа и надземните и подземните растителни органи од ниски температури. Во еколошка смисла, снежната покривка значително влијае на живеалиштето на растенијата и животните - создава снабдување со влага во почвата и значително го намалува испарувањето на влагата од растенијата. Распределбата на врнежите по сезона, неговата форма, количината и интензитетот на врнежите се важни за земјоделските растенија, како и за продуктивноста на пасиштата и полињата со сено.
Дождовите кои произведуваат големо количество врнежи за кратко време (повеќе од 1...2 мм/мин) се нарекуваат поројни или поројни дождови. Врнежите обично се придружени со силен ветер и имаат негативно влијание врз земјоделските површини. Најголемо количество врнежи во Кавказ и во Источна Европа воопшто (до 2500 mm годишно) и особено обилни врнежи има на брегот на Црното Море на Кавказ - Аџара и Абхазија. Сепак, обилни врнежи (над 5 mm/min) се забележани и во Украина. Генерално, како што се движите кон север во рамките на континентот, количината на врнежи прво се зголемува, достигнувајќи максимум во умерената зона, а потоа се намалува (не се протега до крајбрежните области); Постои шема на промени во другите климатски показатели (сл. 17).
Големите разлики (сл. 18) во количината на врнежи помеѓу поединечните региони на Земјата, заедно со температурниот режим, создаваат разновидност на еколошки услови на планетата. Највлажните области се наоѓаат во горниот тек на реката. Амазон, на островите на Малајскиот архипелаг.
Ориз. 17. Шематски профил на европскиот дел на Русија од север кон југ, според Г. Висоцки
Ориз. 18. Годишна распределба на врнежите по континенти
Во зоната со умерена клима, на места каде што се забележуваат чести одмрзнувања, може да се следи смртта на зимските култури од ледената кора. По одмрзнувањето, стопената снежна вода акумулирана во микродепресии во полињата замрзнува и ги покрива зимските култури со ледена кора. Во овој случај доаѓа до механички притисок од мразот, кој особено штетно делува на зоните за обрежување, а притоа доаѓа до недостиг на кислород.
Дебелината и густината на снежната покривка се важни за земјоделството, шумарството и управувањето со водите. Лабавиот снег подобро ги штити растенијата што презимуваат во почвата од ладење. Густината на снегот е најмала кога се формира снежната покривка, потоа постојано се зголемува и станува најголема во периодот на топење на снегот. Затоа, до пролет се намалува заштитниот ефект на снежната покривка. Деловите од растенијата кои не се покриени со снег, особено во студени и ветровити зими, брзо ја губат влагата и умираат. На температура на воздухот од -21°C под снег на површината на почвата е само -5°C. Ако снегот падне рано и ја покрие почвата со доволно дебел слој, тој не замрзнува, а растенијата растат и се развиваат нормално. Има зими кога под снежната покривка можете да најдете расцутени шафрани (род Крокус),Љубка бифолија (Platanthera bifolia)и други растенија.
Во суровите зимски услови на високите северни географски широчини, како и во планините, се произведуваат специјални решетки и џуџести форми на дрвенести растенија. Дури и дрвјата со големи стебла од шумската зона - сибирска смрека, сибирски ариш и други - се трансформираат во притаени форми во арктичката клима.
Атмосферски воздух
Еколошкото значење на атмосферските врнежи во животот на растенијата се манифестира и во неговото учество како растворувач во хранењето на долните слоеви на дрвенести и тревни растенија со минерални материи. За време на дождот, капките што паѓаат се заситени со испарливи и испарливи материи во воздухот, вторите, заедно со капката, паѓаат на растителните органи и на површината на почвата. Заедно со супстанциите што се измиени од круните на дрвјата и се апсорбираат од испарливи соединенија емитирани од растенијата, испарливите и испарливите супстанции што се формираат како резултат на антропогени активности, како и отпадните производи од микрофлората на почвата, се раствораат и се мешаат во врнежите.
Тревни растенија не се типични за овие екосистеми, а епифитите од тропските шуми припаѓаат на подгрупите на ксеромезофити или хигромезофити. Карактеристиките на нивната дислокација во круните на дрвјата се одредуваат со микроклиматски услови.
Дебелиот слој на воздух (атмосфера) што ја покрива Земјата ги штити живите организми од моќното ултравиолетово зрачење и космичкото зрачење и спречува ненадејни температурни флуктуации. Еколошки, составот на гас на атмосферата и движењето на воздушните маси (ветер и струи на конвекција) не се помалку важни.
Кога се карактеризира гасниот состав на воздухот, обично се нагласува неговата постојаност. Речиси во сите региони на земјината топка, сувиот воздух на тропосферата (долниот слој на атмосферата) содржи околу 78,1% азот, 21% кислород, 0,032 % јаглерод диоксид, траги од водород, мали количини инертни гасови. Заедно со постојаните компоненти, воздухот содржи и гасовити компоненти, чија содржина варира во зависност од времето и местото: разни индустриски гасови, амонијак, гасовити емисии на растенијата итн.
Директното влијание врз животната средина на слободниот азот што преовладува во атмосферата е мало; во оваа форма, наведениот хемиски елемент одговара на неговото име, што во превод од грчки значи „не го одржува животот“. Фиксниот азот е суштинска и суштинска компонента на сите биолошки системи. Слободниот атмосферски кислород не само што го поддржува животот (дишењето), туку има и биолошко потекло (фотосинтеза). Така, влошувањето на зелениот свет на нашата планета може значително да влијае на резервите на слободен кислород во атмосферата.
Околу 21% од кислородот ослободен за време на фотосинтезата и содржан во воздухот го консумираат растенијата, животните и луѓето за време на дишењето. Возрасно дрво ослободува до 180 литри кислород дневно. Човек троши околу 360 литри кислород дневно во отсуство на физичка активност, а до 900 литри за време на интензивна работа. Патнички автомобил ја троши годишната норма на кислород што го троши човек на 1000 km, а млазен авион троши 35 тони кислород за лет од Европа до Америка.
Содржината на јаглерод диоксид во воздухот уште повеќе зависи од животната активност на различните организми. Најважните природни извори на CO 2 се дишењето, ферментацијата и распаѓањето - вкупниот удел на наведените процеси учествува со 5,6,1% од CO 2 што влегува во атмосферата. Околу 38% од јаглеродниот диоксид влегува во воздухот од почвата („дишење на почвата“); 0,1% - за време на вулкански ерупции. Доста значаен извор на CO 2 се шумските и степските пожари, како и согорувањето на горивото - до 0,4%. Последната бројка постојано расте: во 1970 година, поради антропогената активност, 0,032% од годишниот внес на CO 2 влезе во воздухот; според научниците, до 2000 година уделот на предметниот извор ќе се зголеми на 0,038...0,04 %.
Човечката активност, исто така, има значително влијание врз стапката на фиксација на јаглерод диоксид во биосферата. Ова главно се должи на прекумерното уништување на шумите и загадувањето на светските океани. За време на фотосинтезата, растенијата годишно врзуваат 6...7% CO 2 од воздухот, а процесот е најинтензивен во шумските екосистеми. Тропските прашуми бележат 1...2 кг јаглерод диоксид на 1 м2 годишно; во тундра и пустините е забележан само 1% од оваа количина. Севкупно, копнените екосистеми бележат 20...30 милијарди тони CO 2 годишно. Приближно истото количество го бележи и фитопланктонот на Светскиот океан.
Зголемувањето на содржината на јаглерод диоксид во атмосферата има негативни еколошки последици на планетарна скала и се манифестира во форма на „ефект на стаклена градина“. Општо земено, овој ефект може да се окарактеризира како постојано затоплување на климата, предизвикано од фактот што, како филм во стаклена градина, акумулиран во прекумерни количества CO 2 го спречува одливот на долготрајното топлинско зрачење од површината на Земјата, додека слободно ги пренесува сончевите зраци. Специфичните манифестации на „ефектот на стаклена градина“ се различни во различни региони. Во едниот случај се работи за невидени суши, во другиот, напротив, зголемување на врнежите, невообичаено топли зими итн.
Од нестабилните компоненти на атмосферскиот воздух, еколошки најнеповолни за растенијата (и за луѓето и за животните) се индустриските гасови - сулфур диоксид, флуор, водород флуорид, хлориди, азот диоксид, амонијак итн. Високата ранливост на растителните организми на „ воздушни отрови“ се објаснува со недостатокот на посебна адаптација на споменатиот, релативно неодамна појавен фактор. Релативната отпорност на некои постројки на индустриски гасови е поврзана со нивната предадаптација, односно присуството на одредени карактеристики кои се покажаа корисни во нови услови. Така, листопадните дрвја полесно го поднесуваат загадувањето на воздухот од иглолисните дрвја, што се објаснува со годишниот листопаден пад на првите, што им дава можност редовно да ги отстрануваат токсичните материи со ѓубре. Сепак, дури и кај листопадните растенија, кога гасниот состав на атмосферата е неповолен, ритамот на сезонскиот развој е нарушен: отворањето на пупките е одложено, а паѓањето на лисјата се случува многу порано.
Класификација на фактори на животната средина.
ФАКТОРИ НА ЖИВОТНАТА СРЕДИНА
4.1. Класификација на фактори на животната средина.
4.2. Абиотски фактори
4.3. Биотски фактори
4.3. Еколошка пластичност. Концептот на ограничувачки фактор
Од еколошка позиција, животната средина се природни тела и појави со кои организмот е во директни или индиректни односи.
Околината што го опкружува еден организам се карактеризира со огромна разновидност, составена од многу елементи, појави, услови кои се динамични во времето и просторот, кои се сметаат за фактори.
Фактор на животната средина- тоа е секоја еколошка состојба која може да има директно или индиректно влијание врз живите организми, барем во текот на една од фазите на нивниот индивидуален развој, или која било еколошка состојба на која се прилагодува организмот. За возврат, телото реагира на еколошкиот фактор со специфични адаптивни реакции.
Факторите на животната средина се поделени во три категории:
1) фактори од нежива природа (абиотски);
2) фактори на жива природа (биотик);
3) антропогени.
Од многуте постоечки класификации на фактори на животната средина, препорачливо е да се користи следново за целите на овој курс (сл. 1).
Ориз. 4.1. Класификација на фактори на животната средина
Антропогени фактори- сето тоа се облици на активност на човечкото општество кои ја менуваат природата како живеалиште на живите организми или директно влијаат на нивните животи. Поделбата на антропогените фактори во посебна група се должи на фактот што моментално судбината на вегетацијата на Земјата и на сите моментално постоечки видови организми е практично во рацете на човечкото општество.
Сите фактори на животната средина генерално можат да се групираат во две големи категории: фактори на нежива или инертна природа, инаку наречени абиотикили абиогении фактори на жива природа - биотскиили биогени. Но, по нивното потекло и двете групи можат да бидат слични природно, така антропогени, односно поврзано со човечкото влијание. Понекогаш тие се разликуваат антропскиИ антропогенифактори. Првиот вклучува само директни човечки влијанија врз природата (загадување, риболов, контрола на штетници), а вториот вклучува главно индиректни последици поврзани со промените во квалитетот на животната средина.
Заедно со разгледуваната, постојат и други класификации на фактори на животната средина. Факторите се идентификувани зависниИ независно од бројот и густината на организмите. На пример, климатските фактори не зависат од бројот на животни и растенија, а масовните болести предизвикани од патогени микроорганизми (епидемии) кај животните или растенијата секако се поврзани со нивниот број: епидемиите се јавуваат кога има близок контакт помеѓу поединците или кога тие се генерално ослабена поради недостаток на храна, кога е можен брз пренос на патогенот од една на друга личност, а отпорноста кон патогенот исто така се губи.
Макроклимата не зависи од бројот на животни, но микроклимата може значително да се промени како резултат на нивната животна активност. Ако, на пример, инсектите, со нивниот голем број во шумата, ги уништат повеќето од иглите или зеленилото на дрвјата, тогаш режимот на ветерот, осветлувањето, температурата, квалитетот и квантитетот на храната ќе се променат овде, што ќе влијае на состојбата на последователните генерации на исти или други животни кои живеат овде. Масовната репродукција на инсекти привлекува предатори на инсекти и птици инсектиозни. Жетвата на овошје и семиња влијае на промените во популацијата на глодари слични на глувци, верверички и нивните предатори, како и на многу птици што јадат семиња.
Сите фактори може да се поделат на регулирање (управување)И прилагодлив (контролиран), што е исто така лесно да се разбере во врска со горенаведените примери.
Оригиналната класификација на факторите на животната средина беше предложена од А.С. Мончадски. Тој произлезе од идејата дека сите адаптивни реакции на организмите на одредени фактори се поврзани со степенот на постојаност на нивното влијание, или, со други зборови, со нивната периодичност. Тој особено истакна:
1. примарни периодични фактори(оние кои се карактеризираат со правилна периодичност поврзана со ротацијата на Земјата: промена на годишните времиња, дневни и сезонски промени во осветлувањето и температурата); овие фактори првично беа својствени за нашата планета и животот во зародиш мораше веднаш да се прилагоди на нив;
2. секундарни периодични фактори(тие се изведени од примарните); тие ги вклучуваат сите физички и многу хемиски фактори, како што се влажноста, температурата, врнежите, динамиката на популацијата на растенијата и животните, содржината на растворени гасови во водата итн.;
3. непериодични фактори, кои не се карактеризираат со правилна периодичност (цикличност); Тоа се, на пример, фактори поврзани со почвата или разни видови природни феномени.
Се разбира, само самото почвено тело и основните почви се „непериодични“, а динамиката на температурата, влажноста и многу други својства на почвата се исто така поврзани со примарни периодични фактори.
Антропогените фактори се дефинитивно непериодични. Меѓу таквите непериодични фактори, пред сè, се загадувачите содржани во индустриските емисии и испуштања. Во процесот на еволуција, живите организми се способни да развијат адаптации на природни периодични и непериодични фактори (на пример, хибернација, презимување итн.), како и на промени во содржината на нечистотии во водата или воздухот, растенијата и животните, по правило, не може да ја стекне и наследно да ја поправи соодветната адаптација. Точно, некои без'рбетници, на пример, грини што јадат растенија од класата на пајаковидни животни, кои имаат десетици генерации годишно во услови на затворена земја, се способни да формираат раси отпорни на отров со постојано користење на истите пестициди против нив со избирање поединци кои наследат таков отпор.
Мора да се нагласи дека кон концептот „фактор“ треба да се пристапи на диференциран начин, имајќи предвид дека факторите можат да бидат и од директно (непосредно) и од индиректно дејство. Разликите меѓу нив се во тоа што директниот фактор може да се квантифицира, додека индиректните фактори не. На пример, климата или релјефот може да се назначат главно вербално, но тие ги одредуваат режимите на факторите на директно дејство - влажност, дневни часови, температура, физичко-хемиски карактеристики на почвата итн.
Абиотски факторие збир на својства од нежива природа кои се важни за организмите.
Абиотската компонента на копнената средина претставува збир на климатски и почвени фактори кои влијаат и едни на други и на живите суштества.
Температура
Опсегот на температури што постојат во Универзумот е 1000 степени, а во споредба со него, границите во кои може да постои живот се многу тесни (околу 300 0) од -200 0 C до +100 0 C (во топли извори на дното на Тихиот Океан на влезот во Калифорнискиот залив се откриени бактерии за кои оптималната температура е 250 0 C). Повеќето видови и повеќето активности се ограничени на уште потесен опсег на температури. Горната температурна граница за бактериите во топлите извори е околу 88 0 C, за сино-зелените алги околу 80 0 C, а за најотпорните риби и инсекти - околу 50 0 C.
Опсегот на температурни флуктуации во водата е помал отколку на копно, а опсегот на толеранција на температурата кај водните организми е потесен отколку кај копнените животни. Така, температурата е важен и многу често ограничувачки фактор. Температурата многу често создава зона и стратификација во водните и копнените живеалишта. Лесно мерливи.
Променливоста на температурата е исклучително важна од еколошка гледна точка. Виталната активност на организмите кои во природата обично се изложени на променливи температури се потиснува делумно или целосно или се забавува кога се изложени на константна температура.
Познато е дека количината на топлина што паѓа на хоризонтална површина е директно пропорционална со синусот на аголот на сонцето над хоризонтот. Затоа, во истите области се забележуваат дневни и сезонски температурни флуктуации, а целата површина на земјината топка е поделена на голем број зони со конвенционални граници. Колку е поголема географската ширина на областа, толку е поголем аголот на наклонетост на сончевите зраци кон површината на земјата и толку е постудена климата.
Зрачење, светлина.
Во однос на светлината, организмите се соочуваат со дилема: од една страна, директното влијание на светлината врз протоплазмата е фатално за организмите, од друга страна, светлината служи како примарен извор на енергија, без кој животот е невозможен. Затоа, многу морфолошки и бихејвиорални карактеристики на организмите се поврзани со решавање на овој проблем. Еволуцијата на биосферата како целина беше насочена главно кон припитомување на дојдовното сончево зрачење, користење на неговите корисни компоненти и слабеење на штетните или заштита од нив. Осветлувањето игра витална улога за сите живи суштества, а организмите се физиолошки прилагодени на циклусот на денот и ноќта, на односот на темните и светлите периоди од денот. Речиси сите животни имаат деноноќен ритам поврзан со циклусот на денот и ноќта. Во однос на светлината, растенијата се делат на светлољубиви и сенки.
Зрачењето се состои од електромагнетни бранови со различна должина. Светлината што одговара на два региони од спектарот лесно поминува низ атмосферата на Земјата. Ова е видлива светлина (48%) и нејзините соседни региони (UV - 7%, IR - 45%), како и радио бранови со должина од повеќе од 1 cm Видливи, т.е. Спектралниот регион што го перцепира човечкото око го покрива опсегот на брановите од 390 до 760 nm. Инфрацрвените зраци се од примарна важност за животот, а во процесите на фотосинтеза најважна улога имаат портокалово-црвените и ултравиолетовите зраци. Количината на енергијата на сончевото зрачење што минува низ атмосферата до површината на Земјата е речиси константна и се проценува на приближно 21 * 10 23 kJ. Оваа големина се нарекува сончева константа. Но, доаѓањето на сончевата енергија на различни точки на површината на Земјата не е исто и зависи од должината на денот, аголот на паѓање на зраците, проѕирноста на атмосферскиот воздух итн. Затоа, сончевата константа често се изразува во бројот на џули на 1 cm 2 површина по единица време. Неговата просечна вредност е околу 0,14 J/cm2 на 1s. Енергијата на зрачење е поврзана со осветлувањето на површината на земјата, што се одредува според времетраењето и интензитетот на светлосниот флукс.
Сончевата енергија не само што се апсорбира од површината на земјата, туку и делумно се рефлектира од неа. Општиот режим на температура и влажност зависи од тоа колкав дел од енергијата на сончевото зрачење се апсорбира од површината.
Влажност на амбиенталниот воздух
Поврзан со неговата заситеност со водена пареа. Долните слоеви на атмосферата се најбогати со влага (1,5 - 2,0 km), каде што е концентрирана околу 50% од целата влага. Количината на водена пареа содржана во воздухот зависи од температурата на воздухот. Колку е повисока температурата, толку повеќе влага содржи воздухот. Меѓутоа, при одредена температура на воздухот, постои одредена граница на заситеност со водена пареа, која се нарекува максимална. Типично, заситеноста на воздухот со водена пареа не го достигнува максимумот, а разликата помеѓу максималната и оваа сатурација се нарекува недостаток на влага.Недостатокот на влажност е најважниот еколошки параметар, бидејќи карактеризира две количини одеднаш: температура и влажност. Колку е поголем дефицитот на влага, толку е посув и потопло и обратно. Зголемувањето на недостатокот на влага во одредени периоди од сезоната на растење промовира зголемено плодоносење на растенијата, а кај голем број животни, како што се инсектите, доведува до репродукција до појава на епидемии.
Врнежи
Врнежите се резултат на кондензација на водена пареа. Поради кондензација во приземниот слој на воздухот се формираат роса и магла, а при ниски температури се забележува кристализација на влага (слана). Поради кондензација и кристализација на водената пареа во повисоките слоеви на атмосферата се формираат облаци и врнежи. Врнежите се една од алките во водниот циклус на Земјата, а во нејзините врнежи може да се следи остра нерамномерност и затоа се разликуваат влажни (влажни) и сушни (сушни) зони. Максималната количина на врнежи паѓа во зоната на тропските шуми (до 2000 mm годишно), додека во сушните зони е 0,18 mm. годишно (во тропската пустина). Зони со врнежи помали од 250 mm. годишно се сметаат за суви.
Гасен состав на атмосферата
Составот е релативно константен и вклучува претежно азот и кислород, со мешавина од CO 2 и Ar (аргон). Горните слоеви на атмосферата содржат озон. Постојат цврсти и течни честички (вода, оксиди на разни материи, прашина и испарувања). Азотот е најважниот биоген елемент вклучен во формирањето на протеинските структури на организмите; кислород - обезбедува оксидативни процеси, дишење; Озонот има заштитна улога во однос на УВ делот од сончевиот спектар. Нечистотиите од ситни честички влијаат на проѕирноста на атмосферата, спречувајќи го преминувањето на сончевата светлина на површината на Земјата.
Движење на воздушни маси (ветер).
Причината за ветерот е нееднакво загревање на површината на земјата поврзано со промените на притисокот. Протокот на ветерот е насочен кон помал притисок, т.е. таму каде што воздухот е потопол. Во површинскиот слој на воздухот, движењето на воздушните маси влијае на режимот на температура, влажност, испарување од површината на Земјата и транспирација на растенијата. Ветерот е важен фактор за пренос и дистрибуција на нечистотиите во атмосферскиот воздух.
Атмосферски притисок.
Нормален притисок е 1 kPa, што одговара на 750,1 mm. rt. чл. Во земјината топка има постојани области на висок и низок притисок, а сезонските и дневните минимуми и максимални притисок се забележани на истите точки.
Средините се определуваат според климатските услови, како и условите на почвата и водата.
Класификација
Постојат неколку класификации на абиотски фактори. Еден од најпопуларните ги дели на следниве компоненти:
- физички фактори (барометриски притисок, влажност);
- хемиски фактори (атмосферски состав, минерални и органски материи во почвата, ниво на pH во почвата и други)
- механички фактори (ветер, лизгање на земјиштето, движење на водата и почвата, терен, итн.)
Абиотските фактори на животната средина значително влијаат на дистрибуцијата на видовите и го одредуваат нивниот опсег, т.е. географска област која е живеалиште на одредени организми.
Температура
Посебно значење и се придава на температурата, бидејќи таа е најважниот индикатор. Во зависност од температурата, абиотските фактори на животната средина се разликуваат во топлинските зони со кои е поврзан животот на организмите во природата. Овие се студени, умерени, тропски, а температурата што е поволна за животот на организмите се нарекува оптимална. Речиси сите организми можат да живеат во опсег од 0°-50°C.
Во зависност од нивната способност да постојат во различни температурни услови, тие се класифицирани како:
- еуритермични организми прилагодени на услови на остри температурни флуктуации;
- стенотермични организми кои постојат во тесен температурен опсег.
Еуритермалните организми се сметаат за организми кои живеат првенствено во области каде што преовладува континентална клима. Овие организми се способни да издржат тешки температурни флуктуации (ларви на диптери, бактерии, алги, хелминти). Некои еуритермални организми можат да влезат во состојба на хибернација ако температурниот фактор „се затегне“. Метаболизмот во оваа состојба е значително намален (јазовци, мечки итн.).
Стенотермните организми може да се најдат и кај растенијата и кај животните. На пример, повеќето морски животни преживуваат на температури до 30°C.
Животните се делат според нивната способност да одржуваат сопствена терморегулација, т.е. постојана телесна температура, во таканаречените поикилотермички и хомеотермички. Првите можат да ја променат нивната температура, додека за вторите таа е секогаш константна. Сите цицачи и одреден број птици се хомеотермни животни. Поикилотермичките организми ги вклучуваат сите организми, освен некои видови птици и цицачи. Нивната телесна температура е блиску до температурата на околината. Во текот на еволуцијата, животните класифицирани како хомеотермични се адаптирале да се заштитат од студот (хибернација, миграција, крзно итн.).
Светлина
Абиотски фактори на животната средина се светлината и нејзиниот интензитет. Неговата важност е особено голема за фотосинтетичките растенија. Нивото на фотосинтеза е под влијание на интензитетот, квалитативниот состав на светлината и распределбата на светлината со текот на времето. Сепак, познати се бактерии и габи кои можат да се размножуваат долго време во целосна темнина. Растенијата се поделени на светлољубиви, топлински толерантни и топлински.
За многу животни, должината на дневната светлина е важна, што влијае на сексуалната функција, зголемувајќи ја во текот на долгите дневни часови и инхибирајќи ја за време на кратки (есен или зима).
Влажност
Влажноста е комплексен фактор и ја претставува количината на водена пареа во воздухот и водата во почвата. Животниот век на клетките и, соодветно, на целиот организам зависи од нивото на влажност. На влажноста на почвата влијаат количината на врнежи, длабочината на водата во почвата и други услови. Влагата е неопходна за растворање на минералите.
Абиотски фактори на водната средина
Хемиските фактори не се инфериорни по важност во однос на физичките фактори. Голема улога има гасот и составот на водната средина. Речиси сите организми бараат кислород, а на голем број организми им е потребен азот, водород сулфид или метан.
Физички абиотски фактори на животната средина се составот на гасот, кој е исклучително важен за оние живи суштества кои живеат во водната средина. Водите на Црното Море, на пример, содржат многу водород сулфид, поради што овој слив се смета за не многу поволен за многу организми. Соленоста е важна компонента на водната средина. Повеќето водни животни живеат во солени води, помалку живеат во свежи води, а уште помалку живеат во малку соленкасти води. Дистрибуцијата и репродукцијата на водните животни е под влијание на способноста да се одржи составот на сол во внатрешната средина.
Абиотски фактори на животната средина (фактори од нежива природа) се збир на услови на животната средина кои имаат директно или индиректно влијание врз растенијата. Постојат и биотски фактори, чиј ефект се одредува со влијанието врз растенијата на активностите на другите живи организми (габи, животни, други растенија). Абиотските фактори вклучуваат хемиски и физички (или климатски) фактори. Хемиски абиотски фактори се гасните компоненти на атмосферскиот воздух, хемискиот состав на водните тела и почвите. Главните физички фактори се температурата, влажноста и интензитетот на сончевото зрачење. Во некои класификации, абиотските фактори како што се орографските фактори, вклучувајќи го релјефот и геолошките разлики во површината на земјата, се класифицирани како посебна група. Влијанието на абиотските фактори врз организмот е различно и зависи од интензитетот на влијанието на секој поединечен фактор и нивната комбинација. Бројот и распространетоста на одредени растителни видови на дадена територија се одредуваат со влијанието на ограничувачките абиотски фактори кои се од витално значење, но нивните вредности се минимални (како недостатокот на вода во пустинските области).
Влијанието на три абиотски фактори е најзначајно за растенијата: температура, влажност и светлина. Да ја земеме предвид температурата како абиотски фактор. Познато е дека повеќето растенија се прилагодени на живот во тесен температурен опсег. Во водната средина, температурните флуктуации обично се помалку изразени во споредба со копното, така што водните организми се почувствителни на промените на овој фактор. Интензитетот на метаболизмот на растенијата зависи од температурата на надворешната средина. Зголемувањето на температурата на одредено ниво забрзува, а нејзиното намалување ги забавува виталните процеси на растителниот организам. Премногу високите температури негативно влијаат на растенијата и може да доведат до нивна смрт. Секој растителен вид е прилагоден да постои во одредена климатска зона. На нашата планета постојат видови кои можат да издржат долгорочни мразови од повеќе од -50 степени, како што е Даурискиот ариш, додека за многу растенија во тропските предели дури и краткорочниот пад на температурата до +4 степени е фатален. Способноста на растенијата да ја регулираат телесната температура, во споредба со топлокрвните животни, е ограничена. Со испарување на вода во големи количини, растенијата можат да ја намалат температурата на површината на листовите до 6 степени во однос на овој индикатор на надворешната средина. Оние растенија кои можат да издржат долги периоди на ниски температури се нарекуваат ладно отпорни (овес, јачмен, лен), а оние на кои им требаат релативно високи температури се нарекуваат топлољубиви (лубеница, праска, пченка, диња). За многу растителни видови, разликите во пониските ноќни и повисоки дневни температури се поволни, бидејќи тоа има стимулирачки ефект врз нивниот раст.
Влажноста во некои живеалишта е ограничувачки абиотски фактор за живите организми и го одредува составот на флората и фауната на дадена област, на пример, во пустина. Фабриката ги апсорбира хранливите материи главно во растворена состојба. Водата е неопходна и за други животни процеси на растенијата, а за многу организми служи и како живеалиште. Во зависност од потребата за вода, се разликуваат различни еколошки групи на растенија. Водната вегетација вклучува растенија кои не можат да живеат надвор од водната средина (елодеа, патка). Блиски водни (копнено-водни) растенија растат долж брегот на водни тела и можат делумно да бидат потопени во вода во влажни шуми и мочуришта (лен од кукавица, трска, сфагнум). Овие растенија постојат само во услови на висока влажност на почвата, па дури и со краткотраен недостаток на вода, овие растенија венеат и може да умрат. Копнените растенија растат на копно и можат да бидат отпорни на суша (кактус, пердув трева, камила трн) или способни да издржат краткотрајна суша, растат во услови на умерена влажност (бреза, 'рж, даб). Растенијата отпорни на суша имаат адаптации за живеење на суви места, како што се модифицирани лисја и добро развиен коренов систем. На пример, сочните растенија акумулираат вода во ткивата на нивното тело, на пример, кактуси.
Светлината како абиотски фактор е неопходна за сите живи организми. За растенијата, брановата должина на согледаното зрачење, неговото времетраење (должина на дневна светлина) и интензитетот (осветлување) се од големо значење. Така, кај повисоките растенија, поради скратувањето на дневните часови и намалувањето на интензитетот на светлината, се јавува сезонски феномен како што е паѓањето на лисјата. Барањата за светлина на различни растенија се различни. Растенијата што ја сакаат светлината растат на отворени, добро осветлени места (лале, бор, пердув трева). Растенијата кои сакаат сенка може да се видат во засенчени области (смрека, мов). Оваа група на растенија е прилагодена да постои во услови на недоволна светлина. Овие растенија зафаќаат индиректна светлина со темнозелени лисја збогатени со хлорофил. Растенијата толерантни на сенка можат да живеат и во услови на добро осветлување и на засенчени места (липа, јоргован).
Така, растенијата се под влијание на комплекс на абиотски фактори на животната средина, од кои најважни се температурата, влажноста и светлината. Во зависност од степенот на влијание на овие фактори, растенијата се делат во групи и тие развиваат прилагодувања на животот под влијание на комбинација од овие фактори.
ДО абиотски фактори животната средина вклучува фактори од нежива природа: светлина, температура, влажност, геомагнетно поле на Земјата, гравитација, состав на водата, воздухот, почвената средина.
Светлина.Зрачењето на Сонцето врши двојна функција во однос на живата природа. Прво, тоа е извор на топлина, чија количина ја одредува активноста на животот во дадена област; второ, светлината служи како сигнал кој ја одредува активноста на виталните процеси, како и водич при движење во вселената.
За животинските и растителните организми, брановата должина на согледаното зрачење, неговиот интензитет и времетраењето на изложеноста (должината на фотопериодот на денот, или фотопериод) се од големо значење. Видливата светлина, или белата светлина, сочинува околу 45% од вкупната зрачна енергија што паѓа на Земјата. Ултравиолетовите зраци сочинуваат околу 10% од целата зрачна енергија. Невидливи за луѓето, тие се перцепирани од визуелните органи на инсектите и им служат за ориентација во облачно време. Зраците на ултравиолетовиот дел од спектарот се исто така неопходни за нормален човечки живот. Под нивно влијание во телото се формира витамин Д.
Видлива светлина со бранова должина од 0,4 до 0,75 микрони е од најголемо значење за организмите. Енергијата на видлива светлина се користи за процеси на фотосинтеза во растителните клетки. Во овој случај, портокалово-црвените (0,66-0,68 микрони) и сино-виолетовите (0,4-0,5 микрони) зраци се особено силно апсорбирани од лисјата. Од 0,1 до 1% од влезната сончева енергија се троши за биосинтеза,
понекогаш ефикасноста на фотосинтетичката вегетација достигнува неколку проценти.
Разновидноста на светлосни услови под кои живеат растенијата е многу голема. Во различни живеалишта, интензитетот на сончевото зрачење, неговиот спектрален состав, времетраењето на осветлувањето итн.. Кај растенијата, интензитетот на фотосинтезата се зголемува со зголемување на осветлувањето до одредена граница, наречена ниво на заситеност на светлина или еколошки оптимум . Понатамошното зголемување на светлосниот флукс не е придружено со зголемување на фотосинтезата, а потоа доведува до негова инхибиција.
Во однос на светлината се разликуваат три групи на растенија: светлољубиви, сенољубиви и сенкотолерантни.
Светлосните растенија живеат на отворени места под услови на целосна сончева светлина (степски и ливадски треви, култивирани растенија на отворен терен и многу други). Но, дури и кај растенијата кои сакаат светлина, зголемувањето на осветлувањето над оптималното ниво ја потиснува фотосинтезата.
Растенијата кои сакаат сенка имаат еколошки оптимум во областа на слаба осветленост и не толерираат силна светлина. Станува збор за видови кои живеат во пониските, засенчени нивоа на растителните заедници - смрека, дабови шуми итн. Растенијата толерантни на сенка растат добро при целосна светлина, но исто така се прилагодуваат и на слаба осветленост.
Инфрацрвеното зрачење сочинува приближно 45% од вкупната количина на сончева енергија што тече кон Земјата. Инфрацрвените зраци се апсорбираат од ткивата на растенијата и животните, неживите предмети, вклучително и водата. Секоја површина која има температура над нулата емитува инфрацрвени (топлини) зраци со долг бран. Затоа, растенијата и животните добиваат топлинска енергија не само од Сонцето, туку и од еколошките објекти.
Од наведеното произлегува дека светлинае еден од најважните абиотски фактори.
Температура.Температурата на телото на повеќето организми и, следствено, брзината на сите хемиски реакции што го сочинуваат метаболизмот зависи од температурата на околината. Нормалната структура и функционирање на протеините, од кои зависи самото постоење на живот, е можна во опсег од 0 до 50 °C. Во меѓувреме, температурните граници во кои се наоѓа живот се многу пошироки. Во ледените пустини на Антарктикот, температурите може да паднат до -88 °C, а во сушните пустини да достигнат до 58 °C во сенка. Некои видови бактерии и алги живеат во топли извори на температури од 80-88 °C. Така, опсегот на температурни флуктуации во различни области на Земјата каде што се јавува живот достигнува 176 °C. Дури и во едно живеалиште, разликата помеѓу минималната температура во зима и максималната во лето може да биде повеќе од 80 °C. Во некои области, дневните температурни флуктуации се исто така големи: на пример, во пустината Сахара, температурата може да се промени за 50 °C во текот на денот. Но, ниту едно живо суштество во светот не е способно да го толерира целиот температурен опсег во активна состојба. Затоа, дистрибуцијата на кој било вид на животни и растенија е ограничена на живеалиштето на кое температурата е прилагодена.
Влажност.Водата е неопходна компонента на клетката, па затоа нејзината количина во одредено живеалиште ја одредува природата на вегетацијата и животинскиот свет во таа област. Во одреден степен, количината на вода во околината зависи од нејзината содржина во телото на растенијата и животните и нивната отпорност на сушење.
Во растенијата на пустините и сувите степи, водата сочинува 30-65% од вкупната маса; во шумско-степските дабови насади оваа вредност се зголемува на 70-85%, во смрека шуми достигнува 90%.
Телото на животните, по правило, се состои од најмалку 50% вода. Вилката од житница, која се храни со многу сува храна - жито, има уште помалку вода во телото - 46%. Гасениците кои јадат сочни лисја содржат 85-90% вода. Општо земено, животните кои живеат на копно имаат помалку вода во нивните тела од водните животни. Така, телото на добитокот содржи 59% влага, човечкото тело - 64%, патките од дива патка - 70%. Кај рибите, содржината на вода во телото достигнува 75%, а во медузата - повеќе од 99%.
Водениот биланс на една област зависи од количината на врнежите што паѓаат во текот на годината и од вредноста што го карактеризира нејзиното испарување. Ако количината на испарувана вода ги надминува годишните врнежи, таквите области се нарекуваат суви, суви или сушни.
Областите доволно обезбедени со влага се нарекуваат влажни (влажни). Вишокот вода во почвата доведува до развој на мочуришта населени со растителни видови кои не се во состојба да го регулираат својот воден режим. Тука спаѓаат алги, габи, лишаи, некои мовови, елодеа, водени метерки, Валиснерија, трска и многу други. Таквите растенија имаат низок осмотски притисок на клеточниот сок и, според тоа, малку задржување на водата.
способност, високо ниво на испарување преку широко отворени стомати. Кореновиот систем на цветните барски растенија е слабо развиен или целосно отсутен.
Способноста да се регулира рамнотежата на водата кај тревни растенија од темни зимзелени шуми е ограничена. Како што се намалува влажноста на почвата, така и составот на видовите на растителните заедници се менува. Широлисните шуми го отстапуваат местото на ситнолисните шуми, кои се претвораат во шумско-степски. Со натамошно намалување на врнежите (и зголемување на сувоста на почвата), високите треви го отстапуваат местото на кратките треви. Кога годишните врнежи се 250 mm или помали, се појавуваат пустини. Со нерамномерна распределба на врнежите во текот на годишните времиња, растенијата и животните треба да издржат долги суши.
Растенијата имаат развиено голем број на прилагодувања на периодичниот недостаток на влага. Ова е нагло намалување на сезоната на растење (до 4-6 недели) и долг период на мирување што растенијата го доживуваат во форма на семиња, светилки, клубени итн. (лалиња, гуски кромид, афион итн.). Таквите растенија се нарекуваат ефемерни и ефемероиди. Други, кои не престануваат да растат во сушниот период, имаат високо развиен корен систем, многу поголем по маса од надземниот дел.
Намалувањето на испарувањето се постигнува со намалување на сечилото на листот, неговата пубертетност, намалување на бројот на стомати, трансформирање на листот во боцки и развивање на водоотпорна восочна обвивка. Некои видови, како што е саксулата, ги губат лисјата, а фотосинтезата ја вршат зелените гранки. Многу растенија се способни да складираат вода во ткивата на стеблото или коренот (кактус, африканска пустинска млечна трева, степска ливада).
Преживувањето во услови на сушен период е олеснето и од високиот осмотски притисок на клеточниот сок, кој го спречува испарувањето, и од можноста да се изгуби голема количина вода (до 80%) без губење на одржливоста. Пустинските животни имаат посебен вид на метаболизам во кој се формира вода во телото кога јадат сува храна (глодари). Како извор на вода служи и маснотиите, кои се акумулираат во големи количини кај некои животни (камили, овци со дебел опаш). Копитарите се способни да трчаат на огромни растојанија во потрага по вода. Многу мали животни одат во суспендирана анимација за време на периоди на суша.
Соленоста. За живите организми од големо значење е квалитативниот и квантитативниот состав на минералните соли во животната средина. Воздухот содржи малку соли, а тие немаат значително влијание врз живите организми. Солите секогаш се присутни во водата и речиси исклучиво во растворите. Главните компоненти на солените раствори се јони Na +, K +, Ca 2+ и Mg 2+. Од анјоните, најголемата специфична тежина припаѓа на хлорот (Cl -), остатоците од сулфурна киселина (SO 4 2-), водород карбонат (HCO 3 -) и карбонат (CO 3 2-).
Важните компоненти на природните раствори, исто така, вклучуваат јони на ди- или тривалентно железо и манган.
Во принцип, можеме да кажеме дека морската вода содржи најмногу натриум и хлор. Во свежите води претежно се наоѓаат јони на калциум, бикарбонат и карбонат. Во некои резервоари преовладуваат сулфати (Каспиското и Аралското море).
1) свежа вода - до 0,5;
2) солени води - од 0,5 до 30;
3) солено - од 30 до 40;
4) саламура - над 40.
Концентрацијата и квалитативниот состав на солите во водните тела имаат големо влијание врз бројот и распространетоста на водните животни. Слатководните животни генерално имаат повисок осмотски притисок во однос на нивната околина, па водата постојано влегува во нивните тела.
За да се отстрани вишокот вода, се користат пулсирачки вакуоли (кај протозои) и органи за излачување кај повеќеклеточните животни. Морските жители се претежно изотонични со морската вода, но многу видови се хипотонични и за нив, регулирањето на концентрацијата на супстанции растворени во телесните течности е поврзано со високи трошоци за енергија. На пример, кај древните 'рскавични риби (ајкули, зраци), осмотскиот притисок во телото е еднаков на притисокот во околната морска вода. Но, коскените риби, кои еволуирале во свежа вода, имаат низок осмотски притисок.
За да ја надоместат загубата на вода во нивниот организам, пијат морска вода, а вишокот соли што се апсорбираат со неа се излачуваат преку бубрезите, како и преку цревата и жабрите.
Неколку видови на водни животни можат да живеат и во свежа и во солена вода. Така, европската речна јагула се мрести во морето. Младите јагули мигрираат во реките и растат во свежа вода. За да се мрестат, возрасните риби повторно мигрираат во морето. Напротив, лососот и лососот се мрестат во свежа вода и растат во морето. На ист начин, некои ракови се искачуваат по реките далеку во внатрешноста на копното, но нивните ларви се развиваат и достигнуваат сексуална зрелост само во морето. Ова се должи на историјата на развојот на видовите. Така, јагулата има сродни видови - чисто морски риби, а видовите блиски до лососот и лососот се слатководни. Така, мигрирачките видови во нивната онтогенеза ја повторуваат филогенијата на соодветните семејства на риби. Резервоарите многу богати со соли се генерално несоодветни за живеење на животни. Раковите Артемија, одредени видови сино-зелени алги, флагелати и бактерии се адаптирале да постојат во такви услови. Киселоста и алкалноста на живеалиштето (pH) на почвата и водата имаат големо влијание врз организмите. Високите концентрации на јони H + или OH - (при pH под 3 или над 9, соодветно) се токсични.
Во многу кисели или алкални почви, клетките на коренот на растенијата се оштетени. Покрај тоа, на pH под 4,0, почвите содржат многу алуминиумски јони, кои исто така имаат токсичен ефект врз растенијата. Во овие услови, јоните на железо и манган, кои се апсолутно неопходни во мали количини за растенијата, достигнуваат токсични концентрации. Во алкалните почви се забележува спротивен феномен - недостаток на потребни хемиски елементи. При високи pH вредности, железото, манганот, фосфатите и голем број микроелементи се врзани во слабо растворливи соединенија и се недостапни за растенијата.
Во реките, езерата и езерата, како што се зголемува киселоста на водата, разновидноста на видовите се намалува. Зголемената киселост влијае на животните на неколку начини: со нарушување на процесот на осморегулација, работата на ензимите и размената на гасови низ респираторните површини; зголемување на концентрацијата на токсични елементи, особено алуминиум; намалување на квалитетот и разновидноста на храната. На пример, при ниска pH вредност, развојот на габите е инхибиран, а водната вегетација е помалку разновидна или целосно отсутна.
Индустриското атмосферско загадување (сулфур диоксид, азотни оксиди) доведува до кисели дождови, чија pH вредност достигнува 3,7-3,3. Ваквите дождови предизвикуваат сушење на шумите и исчезнување на рибите од водните тела.
Кислород.Кислородот е неопходен за функционирање на повеќето живи организми. Воздухот содржи во просек 21% кислород (по волумен), водата содржи не повеќе од 1%. Со зголемување на висината над морското ниво, содржината на кислород во воздухот се намалува паралелно со намалувањето на атмосферскиот притисок. Во високите планински области, содржината на кислород во воздухот служи како граница за дистрибуција на многу животински видови.
Во текот на изминатите децении, индустриската потрошувачка на кислород нагло се зголеми, а емисиите на јаглерод диоксид во атмосферата се зголемија. На пример, со согорување на 100 литри бензин се троши доволно кислород за да дише за едно лице за една година. Во исто време, во индустриските центри содржината на CO 2 во атмосферата во денови без ветер може да биде десетици пати повисока од вообичаената норма (0,03% по волумен). Изворот на надополнување на кислородот во атмосферата се главно шумите. Еден хектар борова шума произведува околу 30 тони кислород годишно - колку што е потребно за дишење на 19 луѓе во текот на годината. Еден хектар листопадна шума дава околу 16 тони годишно, а хектар земјоделско земјиште од 3 до 10 тони годишно. Од ова е јасно дека уништувањето на шумите, заедно со зголемените емисии на CO 2 во атмосферата, може сериозно да го промени односот на овие гасови и да влијае на животинскиот свет на планетата.
Задоволувањето на потребата за кислород кај животните кои живеат во вода се врши на различни начини: некои создаваат постојан проток на вода преку нивните респираторни површини (на пример, со движења на капаците на жабрените кај рибите), други имаат многу голем (во однос на волумен) површината на телото или разни израстоци (многу водни ракови), други често се враќаат на површината за да здивнат (китови, делфини, желки, тритон).
Потребите за кислород на корените на растенијата само делумно се задоволуваат од почвата. Дел од кислородот се дифузира до корените од ластарите. Растенијата кои живеат во почви сиромашни со кислород (тропски мочуришта) формираат респираторни корени. Тие се креваат вертикално нагоре, на нивната површина има дупки низ кои воздухот влегува во корените, а потоа во делови од растението потопени во мочурлива почва.
Земјиното магнетно поле. Земјиното магнетно поле е важен еколошки фактор, под чие влијание се одвивала еволуцијата и кој има постојано влијание врз живите организми. Јачината на магнетното поле се зголемува со географската ширина. Кога се менува интензитетот на течењето на честичките што се движат од Сонцето („сончевиот ветер“), се случуваат краткорочни нарушувања во магнетното поле на Земјата - „магнетни бури“.
Јачината на магнетното поле на Земјата не останува константна во текот на денот. Острите флуктуации на јачината на геомагнетното поле го нарушуваат функционирањето на нервниот и кардиоваскуларниот систем кај луѓето. Колку длабоко геомагнетното поле влијае на растенијата, стапката на раст на растенијата зависи од ориентацијата на семето во однос на магнетните линии на сила.
Се вчитува...
