Влиянието на релефа върху растенията (зависимост). Фактори на околната среда и тяхната класификация Влиянието на температурата върху растителните организми

Понятия като „местообитание“ и „условия на живот“ не са еквивалентни от гледна точка на еколозите.

Хабитатът е частта от природата, която заобикаля организма и с която той пряко взаимодейства по време на своя жизнен цикъл.

Местообитанието на всеки организъм е сложно и променливо във времето и пространството. Той включва множество елементи от живата и неживата природа и елементи, привнесени от човека и неговите стопански дейности. В екологията тези елементи на околната среда се наричат фактори. Всички фактори на околната среда не са еднакви по отношение на тялото. Някои от тях влияят на живота му, а други са безразлични към него. Наличието на някои фактори е задължително и необходимо за живота на организма, а други не са необходими.

Неутрални фактори- компоненти на околната среда, които не влияят на тялото и не предизвикват никаква реакция в него. Например за вълка в гората е безразлично присъствието на катерица или кълвач, наличието на гнил пън или лишеи по дърветата. Те нямат пряко въздействие върху него.

Фактори на околната среда- свойства и компоненти на околната среда, които влияят на тялото и предизвикват реакции в него. Ако тези реакции са адаптивни по природа, тогава те се наричат ​​адаптации. Адаптация(от лат. адаптация- приспособяване, адаптация) - знак или набор от характеристики, които осигуряват оцеляването и възпроизводството на организми в конкретно местообитание. Например опростената форма на тялото на рибата улеснява движението им в гъста водна среда. При някои видове растения в сухи райони водата може да се съхранява в листа (алое) или стъбла (кактус).

В местообитанието факторите на околната среда варират по важност за всеки организъм. Например въглеродният диоксид не е важен за живота на животните, но е от съществено значение за живота на растенията, но нито едно от тях не може да съществува без вода. Следователно съществуването на организми от всякакъв вид изисква определени фактори на околната среда.

Условията на съществуване (живот) са комплекс от фактори на околната среда, без които организмът не може да съществува в дадена среда.

Липсата на поне един от факторите на този комплекс в местообитанието води до смърт на организма или инхибиране на неговите жизнени функции. По този начин условията за съществуване на растителен организъм включват наличието на вода, определена температура, светлина, въглероден диоксид и минерали. Докато за животинския организъм са задължителни вода, определена температура, кислород и органични вещества.

Всички други фактори на околната среда не са жизненоважни за организма, но могат да повлияят на неговото съществуване. Те се наричат вторични фактори. Например въглеродният диоксид и молекулярният азот не са жизненоважни за животните, а наличието на органични вещества не е необходимо за съществуването на растенията.

Класификация на факторите на околната среда

Факторите на околната среда са многобройни. Те играят различни роли в живота на организмите, имат различна природа и специфични действия. И въпреки че факторите на околната среда влияят на тялото като един комплекс, те се класифицират по различни критерии. Това улеснява изучаването на моделите на взаимодействие на организмите с околната среда.

Разнообразието от фактори на околната среда въз основа на естеството на техния произход ни позволява да ги разделим на три големи групи. Във всяка група могат да се разграничат няколко подгрупи фактори.

Абиотични фактори- елементи от неживата природа, които пряко или косвено влияят на тялото и предизвикват отговор в него. Те са разделени на четири подгрупи:

1. климатични фактори- всички фактори, които формират климата в дадено местообитание (светлина, газов състав на въздуха, валежи, температура, влажност на въздуха, атмосферно налягане, скорост на вятъра и др.);
2. едафични фактори(от гръцки edafos - почва) - свойства на почвата, които се разделят на физически (влажност, буци, въздухо- и влагопроницаемост, плътност и др.) и химически(киселинност, минерален състав, съдържание на органични вещества);
3. орографски фактори(релефни фактори) - особености на характера и спецификата на терена. Те включват: надморска височина, географска ширина, стръмност (ъгъл на наклон на терена спрямо хоризонта), изложение (позиция на терена спрямо кардиналните точки);
4. физически фактори— физически природни явления (гравитация, магнитно поле на Земята, йонизиращи и електромагнитни лъчения и др.).

Биотични фактори- елементи на живата природа, т.е. живи организми, които влияят на друг организъм и предизвикват реакции в него. Те са от най-разнообразен характер и действат не само пряко, но и индиректно чрез елементи от неорганична природа. Биотичните фактори се разделят на две подгрупи:

1. вътревидови фактори— влиянието се упражнява от организъм от същия вид като дадения организъм (например в гората висока бреза засенчва малка бреза, при земноводните, когато числеността им е голяма, големите попови лъжички отделят вещества, които забавят развитието на по-малки попови лъжички и др.);
2. междувидови фактори— индивиди от други видове влияят на този организъм (например смърчът инхибира растежа на тревисти растения под короната си, нодулните бактерии осигуряват азот на бобовите растения и др.).

В зависимост от това кой е въздействащият организъм, биотичните фактори се разделят на четири основни групи:

1. фитогенен (от гръцки. фитон- растителни) фактори - влиянието на растенията върху тялото;
2. зоогенен (от гръцки. zoon- животински) фактори - влиянието на животните върху тялото;
3. микогенен (от гръцки. майки- гъби) фактори - ефектът на гъбите върху тялото;
4. микрогенен (от гръцки. микрони- малки) фактори - влиянието на други микроорганизми (бактерии, протисти) и вируси върху тялото.

Антропогенни фактори- различни видове човешки дейности, които засягат както самите организми, така и техните местообитания. В зависимост от метода на въздействие се разграничават две подгрупи антропогенни фактори:

1. преки фактори— пряко човешко въздействие върху организмите (косене на трева, засаждане на гори, отстрел на животни, отглеждане на риба);
2. косвени фактори— влиянието на човека върху местообитанията на организмите чрез самия факт на тяхното съществуване и чрез стопанска дейност. Като биологично същество човек абсорбира кислород и отделя въглероден диоксид, отнемайки хранителните ресурси. Като социално същество той оказва влияние чрез селското стопанство, промишлеността, транспорта, битовата дейност и др.

В зависимост от последствията от въздействието тези подгрупи антропогенни фактори от своя страна се разделят на фактори на положително и отрицателно въздействие. Фактори на положително влияниеувеличаване на броя на организмите до оптимално ниво или подобряване на тяхното местообитание. Примери за това са: засаждане и хранене на растения, отглеждане и защита на животни и опазване на околната среда. Фактори на негативно влияниенамаляване на броя на организмите под оптималното ниво или влошаване на тяхното местообитание. Те включват обезлесяване, замърсяване на околната среда, унищожаване на местообитания, изграждане на пътища и други комуникации.

Въз основа на естеството на техния произход косвените антропогенни фактори могат да бъдат разделени на:

1. физически— електромагнитно и радиоактивно излъчване, създадено по време на човешка дейност, пряко въздействие върху екосистемите на строително, военно, промишлено и селскостопанско оборудване по време на неговото използване;
2. химически— продукти от изгаряне на гориво, пестициди, тежки метали;
3. биологични— видове организми, разпространени по време на човешката дейност, които могат да нахлуят в естествените екосистеми и по този начин да нарушат екологичния баланс;
4. социални- растеж на градове и комуникации, междурегионални конфликти и войни.

Местообитанието е част от природата, с която организмът пряко взаимодейства по време на своя живот. Факторите на околната среда са свойства и компоненти на околната среда, които влияят на тялото и предизвикват реакции в него. Екологичните фактори според естеството на произхода им се делят на: абиотични (климатични, едафични, орографски, физически), биотични (вътревидови, междувидови) и антропогенни (преки, косвени) фактори.

Влиянието на околната среда върху тялото.

Всеки организъм е отворена система, което означава, че получава материя, енергия, информация отвън и следователно е напълно зависим от околната среда. Това е отразено в закона, открит от руския учен К.Ф. Рулие: „Резултатите от развитието (промените) на всеки обект (организъм) се определят от съотношението на неговите вътрешни характеристики и характеристиките на средата, в която се намира. Този закон понякога се нарича първият закон за околната среда, защото е универсален.

Организмите влияят на околната среда, като променят газовия състав на атмосферата (H: в резултат на фотосинтеза), участват в образуването на почвата, релефа, климата и др.

Границата на влиянието на организмите върху местообитанието е описана от друг екологичен закон (Куражковски Ю.Н.): всеки вид организъм, консумирайки необходимите му вещества от околната среда и отделяйки в нея продукти от своята жизнена дейност, я променя в по такъв начин, че местообитанието става неподходящо за неговото съществуване.

1.2.2. Екологични фактори на околната среда и тяхната класификация.

Съвкупността от отделни елементи на околната среда, които влияят на организмите на поне един етап от индивидуалното развитие, се нарича фактори на околната среда.

Според естеството на произхода се разграничават абиотични, биотични и антропогенни фактори. (Слайд 1)

Абиотични фактори- това са свойствата на неживата природа (температура, светлина, влажност, състав на въздуха, водата, почвата, естествен радиационен фон на Земята, релеф) и др., които пряко или косвено влияят върху живите организми.

Биотични фактори- това са всички форми на влияние на живите организми един върху друг. Ефектът на биотичните фактори може да бъде както пряк, така и непряк, изразен в промени в условията на околната среда, например промени в състава на почвата под въздействието на бактерии или промени в микроклимата в гората.

Взаимните връзки между отделните видове организми са в основата на съществуването на популациите, биоценозите и биосферата като цяло.

Преди това човешкото влияние върху живите организми също беше класифицирано като биотични фактори, но сега се разграничава специална категория фактори, генерирани от хората.

Антропогенни фактори- това са всички форми на дейност на човешкото общество, които водят до промени в природата като местообитание и други видове и пряко засягат живота им.

Човешката дейност на планетата трябва да се идентифицира като специална сила, която има както пряко, така и косвено въздействие върху природата. Преките въздействия включват консумация от човека, размножаване и заселване на отделни видове животни и растения, както и създаване на цели биоценози. Непрякото въздействие се осъществява чрез промяна на местообитанието на организмите: климат, речен режим, земни условия и др. С нарастването на населението и нарастването на технологичното ниво на човечеството делът на антропогенните фактори на околната среда непрекъснато нараства.

Факторите на околната среда варират във времето и пространството. Някои фактори на околната среда се считат за относително постоянни за дълги периоди от време в еволюцията на видовете. Например гравитацията, слънчевата радиация, солният състав на океана. Повечето фактори на околната среда - температура на въздуха, влажност, скорост на въздуха - са много променливи в пространството и времето.

В съответствие с това, в зависимост от редовността на експозицията, факторите на околната среда се разделят на (слайд 2):

· редовно периодично , променяйки силата на въздействието в зависимост от времето на деня, сезона на годината или ритъма на приливите и отливите в океана. Например: понижаване на температурата в умерения климатичен пояс на северната ширина с настъпването на зимата и др.

· неравномерно периодично , катастрофални явления: бури, валежи, наводнения и др.

· непериодичен, възникващи спонтанно, без ясен модел, еднократно. Например появата на нов вулкан, пожари, човешка дейност.

По този начин всеки жив организъм се влияе от неживата природа, организми от други видове, включително хора, и от своя страна засяга всеки един от тези компоненти.

По ред факторите се разделят на първичен И втори .

Първиченфактори на околната среда винаги са съществували на планетата, дори преди появата на живите същества, и всички живи същества са се адаптирали към тези фактори (температура, налягане, приливи и отливи, сезонна и дневна честота).

Вторифакторите на околната среда възникват и се променят поради променливостта на основните фактори на околната среда (мътност на водата, влажност на въздуха и др.).

Въз основа на ефекта си върху тялото всички фактори се разделят на фактори на пряко действие И непряк .

Според степента на въздействие се делят на летални (водещи до смърт), екстремни, ограничаващи, смущаващи, мутагенни, тератогенни, водещи до деформации в индивидуалното развитие).

Всеки фактор на средата се характеризира с определени количествени показатели: сила, натиск, честота, интензивност и др.

1.2.3. Закономерности на действието на факторите на околната среда върху организмите. Ограничаващ фактор. Законът на Либих за минимума. Законът за толерантността на Шелфорд. Учението за екологичните оптимуми на видовете. Взаимодействие на факторите на околната среда.

Въпреки разнообразието от фактори на околната среда и различното естество на техния произход, съществуват някои общи правила и закономерности на тяхното въздействие върху живите организми. Всеки фактор на околната среда може да повлияе на тялото, както следва (слайд):

· промяна на географското разпространение на видовете;

· промяна на плодовитостта и смъртността на видовете;

· предизвикват миграция;

· насърчават появата на адаптивни качества и адаптации у видовете.

Действието на даден фактор е най-ефективно при определена стойност на фактора, която е оптимална за тялото, а не при критичните му стойности. Нека разгледаме моделите на действие на фактора върху организмите. (Пързалка).

Зависимостта на резултата от действието на фактора на околната среда от неговата интензивност; благоприятният диапазон на действие на фактора на околната среда се нарича оптимална зона (нормални жизнени дейности). Колкото по-значително е отклонението на действието на даден фактор от оптималното, толкова повече този фактор потиска жизнената активност на населението. Този диапазон се нарича зона на потисничество (песимум) . Максималните и минималните преносими стойности на даден фактор са критични точки, отвъд които съществуването на организъм или популация вече не е възможно. Диапазонът на действие на даден фактор между критичните точки се нарича зона на толерантност (издръжливост) на тялото спрямо този фактор. Точката на оста x, която съответства на най-добрия показател за жизнената активност на тялото, означава оптималната стойност на фактора и се нарича оптимална точка. Тъй като е трудно да се определи оптималната точка, те обикновено говорят за оптимална зона или зона на комфорт. Така точките минимум, максимум и оптимум са три кардинални точки , които определят възможните реакции на организма към даден фактор. Условията на околната среда, при които всеки фактор (или набор от фактори) излиза извън зоната на комфорт и има депресиращ ефект, се наричат ​​в екологията екстремни .

Разглежданите модели се наричат "оптимално правило" .

За да живеят организмите, е необходима определена комбинация от условия. Ако всички условия на средата са благоприятни, с изключение на едно, то това условие става решаващо за живота на съответния организъм. Ограничава (ограничава) развитието на организма, затова се нарича ограничаващ фактор . Че. ограничаващ фактор - фактор на околната среда, чиято значимост надхвърля границите на оцеляването на вида.

Например, смъртта на риба във водоемите през зимата е причинена от липса на кислород, шаранът не живее в океана (солена вода), а миграцията на почвените червеи е причинена от излишната влага и липсата на кислород.

Първоначално беше установено, че развитието на живите организми е ограничено от липсата на който и да е компонент, например минерални соли, влага, светлина и др. В средата на 19 век немският органичен химик Юстас Либих е първият, който експериментално доказва, че растежът на растенията зависи от хранителния елемент, който присъства в относително минимални количества. Той нарече това явление закона на минимума; нарича се и на автора Закон на Либих . (Барел на Либиг).

В съвременна формулировка закон за минимума звучи така: Издръжливостта на един организъм се определя от най-слабото звено във веригата на неговите екологични нужди. Въпреки това, както се оказа по-късно, не само дефицит, но и излишък на фактор може да бъде ограничаващ, например загуба на реколта поради дъжд, пренасищане на почвата с торове и др. Концепцията, че наред с минимума, максимумът може да бъде и ограничаващ фактор, е въведена 70 години след Либих от американския зоолог У. Шелфорд, който формулира закон на толерантността . Според Според закона на толерантността, ограничаващият фактор за просперитета на една популация (организъм) може да бъде или минимално, или максимално въздействие върху околната среда, а диапазонът между тях определя количеството на издръжливост (граница на толерантност) или екологичната валентност на организма. към този фактор

Принципът на лимитиращите фактори е валиден за всички видове живи организми – растения, животни, микроорганизми и важи както за абиотичните, така и за биотичните фактори.

Например конкуренцията от друг вид може да се превърне в ограничаващ фактор за развитието на организмите от даден вид. В селското стопанство вредителите и плевелите често се превръщат в ограничаващ фактор, а за някои растения ограничаващият фактор в развитието е липсата (или липсата) на представители на друг вид. Например, нов вид смокиня е донесен в Калифорния от Средиземно море, но не дава плод, докато единственият вид пчели опрашители не е донесен оттам.

В съответствие със закона за толерантността всеки излишък на материя или енергия се оказва замърсител.

По този начин излишната вода дори в сухите райони е вредна и водата може да се счита за общ замърсител, въпреки че е абсолютно необходима в оптимални количества. По-специално, излишната вода предотвратява нормалното образуване на почвата в черноземната зона.

Широката екологична валентност на даден вид по отношение на абиотичните фактори на околната среда се обозначава чрез добавяне на префикса „еври“ и тесния „стено“ към името на фактора. Наричат ​​се видове, чието съществуване изисква строго определени условия на околната среда стенобионт и видове, адаптиращи се към екологична ситуация с широк диапазон от промени в параметрите - еврибионт .

Например, наричат ​​се животни, които могат да понасят големи температурни колебания евритермна, тесен температурен диапазон е характерен за стенотермичен организми. (Пързалка). Малките промени в температурата имат малък ефект върху евритермните организми и могат да бъдат пагубни за стенотермните организми (фиг. 4). Еврихидроиди И стенохидроид Организмите се различават по реакцията си на колебания във влажността. Еврихалин И стенохалин – имат различни реакции към степента на соленост на околната среда. Евриойски организмите могат да живеят на различни места и стенен монтаж – проявяват строги изисквания към избора на местообитание.

Във връзка с налягането всички организми се делят на еврибати И стенобат или стопобаци (дълбокоморска риба).

Във връзка с кислорода отделят евриоксибионти (каракуда) и стенооксибионт s (липан).

По отношение на територията (биотопа) – евритопичен (голям синигер) и стенотопен (скопа).

Във връзка с храната - еврифаги (корвиди) и стенофаги , сред които можем да откроим ихтиофаги (осприя), ентомофаг (мишелов, бързолет, лястовица), херпетофаг (Птицата е секретарката).

Екологичните валентности на един вид по отношение на различни фактори могат да бъдат много разнообразни, което създава разнообразие от адаптации в природата. Съвкупността от екологични валентности по отношение на различни фактори на околната среда е екологичен спектър на вида .

Границата на толерантност на организма се променя при прехода от един етап на развитие към друг. Често младите организми се оказват по-уязвими и по-взискателни към условията на околната среда от възрастните индивиди.

Най-критичният период от гледна точка на влиянието на различни фактори е размножителният период: през този период много фактори стават ограничаващи. Екологичната валентност за възпроизвеждащи се индивиди, семена, ембриони, ларви, яйца обикновено е по-тясна, отколкото за възрастни невъзпроизвеждащи се растения или животни от същия вид.

Например, много морски животни могат да понасят солена или прясна вода с високо съдържание на хлорид, така че често навлизат в реките нагоре по течението. Но техните ларви не могат да живеят в такива води, така че видът не може да се размножава в реката и не установява постоянно местообитание тук. Много птици летят, за да отглеждат пилетата си на места с по-топъл климат и т.н.

Досега говорихме за границата на поносимост на живия организъм по отношение на един фактор, но в природата всички фактори на средата действат заедно.

Оптималната зона и границите на издръжливостта на тялото по отношение на всеки фактор на околната среда могат да се изместят в зависимост от комбинацията, в която действат едновременно други фактори. Този модел се нарича взаимодействия на факторите на околната среда (съзвездие ).

Например, известно е, че топлината се понася по-лесно в сух, отколкото във влажен въздух; Рискът от замръзване е значително по-голям при ниски температури със силен вятър, отколкото при тихо време. По-специално за растежа на растенията е необходим елемент като цинка; той често е ограничаващият фактор. Но за растенията, растящи на сянка, нуждата от него е по-малка, отколкото за тези на слънце. Получава се така наречената компенсация на факторите.

Взаимната компенсация обаче има определени граници и е невъзможно напълно да се замени един от факторите с друг. Пълната липса на вода или поне на един от необходимите елементи на минералното хранене прави живота на растенията невъзможен, въпреки най-благоприятните комбинации от други условия. Следва, че всички условия на околната среда, необходими за поддържане на живота, играят еднаква роля и всеки фактор може да ограничи възможностите за съществуване на организмите - това е законът за еквивалентност на всички условия на живот.

Известно е, че всеки фактор има различни ефекти върху различните функции на тялото. Условията, които са оптимални за някои процеси, например за растежа на организма, могат да се окажат зона на потисничество за други, например за възпроизвеждане, и да надхвърлят границите на толерантност, тоест да доведат до смърт , за другите. Следователно жизненият цикъл, според който организмът изпълнява предимно определени функции през определени периоди - хранене, растеж, размножаване, заселване - винаги е в съответствие със сезонните промени във факторите на околната среда, като например сезонността в растителния свят, поради промяната на сезони.

Сред законите, които определят взаимодействието на индивид или индивид с неговата среда, ние подчертаваме правило за съответствие на условията на околната среда с генетичната предопределеност на организма . То твърди че даден вид организми може да съществува до и дотолкова, доколкото естествената среда, която го заобикаля, съответства на генетичните способности за адаптиране на този вид към неговите флуктуации и промени. Всеки жив вид е възникнал в определена среда, адаптиран в една или друга степен към нея и по-нататъшното съществуване на вида е възможно само в тази или подобна среда. Рязката и бърза промяна в жизнената среда може да доведе до факта, че генетичните способности на даден вид ще бъдат недостатъчни, за да се адаптират към новите условия. Това по-специално е в основата на една от хипотезите за изчезването на големи влечуги с рязка промяна в абиотичните условия на планетата: големите организми са по-малко променливи от малките, така че се нуждаят от много повече време, за да се адаптират. В тази връзка радикалните трансформации на природата са опасни за съществуващите видове, включително за самия човек.

1.2.4. Адаптация на организмите към неблагоприятни условия на околната среда

Факторите на околната среда могат да действат като:

· дразнители и предизвиква адаптивни промени във физиологичните и биохимичните функции;

· ограничители , обуславящи невъзможността за съществуване при тези условия;

· модификатори , предизвикващи анатомични и морфологични изменения в организмите;

· сигнали , което показва промени в други фактори на околната среда.

В процеса на адаптиране към неблагоприятните условия на околната среда организмите успяха да развият три основни начина за избягване на последните.

Активен път– спомага за укрепване на резистентността, развитието на регулаторни процеси, които позволяват да се извършват всички жизнени функции на организмите, въпреки неблагоприятните фактори.

Например топлокръвност при бозайници и птици.

Пасивен начинсвързани с подчиняването на жизнените функции на организма на промените във факторите на околната среда. Например явлението скрит живот , придружено от спиране на жизнената дейност, когато резервоарът изсъхне, студено време и т.н., до състоянието въображаема смърт или спряна анимация .

Например, изсушени семена от растения, техните спори, както и малки животни (ротифери, нематоди) са в състояние да издържат на температури под 200 o C. Примери за анабиоза? Зимен покой на растенията, зимен сън на гръбначните животни, запазване на семена и спори в почвата.

Явлението, при което настъпва временен физиологичен покой в ​​индивидуалното развитие на някои живи организми, предизвикан от неблагоприятни фактори на средата, се нарича диапауза .

Избягване на неблагоприятни ефекти– развитието на тялото на такива жизнени цикли, при които най-уязвимите етапи от неговото развитие завършват в най-благоприятните периоди от годината по отношение на температурата и други условия.

Обичайният път за такива адаптации е миграцията.

Наричат ​​се еволюционни адаптации на организмите към условията на околната среда, изразяващи се в промени в техните външни и вътрешни характеристики адаптация . Има различни видове адаптации.

Морфологични адаптации. Организмите развиват такива характеристики на външната си структура, които допринасят за оцеляването и успешното функциониране на организмите в обичайните им условия.

Например опростената форма на тялото на водните животни, структурата на сукулентите и адаптациите на халофитите.

Морфологичният тип адаптация на животно или растение, при който те имат външна форма, която отразява начина, по който взаимодействат с околната среда, се нарича форма на живот на вида . В процеса на адаптиране към едни и същи условия на околната среда различните видове могат да имат подобна форма на живот.

Например кит, делфин, акула, пингвин.

Физиологични адаптациисе проявяват в особеностите на ензимния набор в храносмилателния тракт на животните, обусловени от състава на храната.

Например, осигуряване на влага чрез окисляване на мазнините в камилите.

Поведенчески адаптации– се проявяват в създаването на убежища, движението за избор на най-благоприятните условия, плашенето на хищници, криенето, поведението в училище и др.

Адаптациите на всеки организъм се определят от неговата генетична предразположеност. Правилото за съответствие на условията на околната среда с генетичната предопределеност гласи: докато средата, заобикаляща определен вид организми, съответства на генетичните способности за адаптиране на този вид към неговите колебания и промени, този вид може да съществува. Рязката и бърза промяна в условията на околната среда може да доведе до факта, че скоростта на адаптивните реакции ще изостане от промяната в условията на околната среда, което ще доведе до елиминиране на вида. Горното с пълна сила важи и за хората.

1.2.5. Основни абиотични фактори.

Нека припомним още веднъж, че абиотичните фактори са свойства на неживата природа, които пряко или косвено засягат живите организми. Слайд 3 показва класификацията на абиотичните фактори.

температурае най-важният климатичен фактор. Зависи от нея скорост на метаболизмаорганизми и техните географско разпространение. Всеки организъм е способен да живее в определен температурен диапазон. И въпреки че за различни видове организми ( евритермни и стенотермни) тези интервали са различни, за повечето от тях зоната на оптимални температури, при които жизнените функции се извършват най-активно и ефективно, е сравнително малка. Температурният диапазон, в който може да съществува живот, е приблизително 300 C: от -200 до +100 C. Но повечето видове и по-голямата част от тяхната дейност са ограничени до още по-тесен температурен диапазон. Някои организми, особено тези в латентна фаза, могат да оцелеят поне известно време при много ниски температури. Някои видове микроорганизми, главно бактерии и водорасли, могат да живеят и да се размножават при температури, близки до точката на кипене. Горната граница за изворните бактерии е 88 С, за синьо-зелените водорасли - 80 С, а за най-устойчивите риби и насекоми - около 50 С. По правило горните гранични стойности на фактора са по-критични от долните, въпреки че много организми близо до горните граници на обхвата на поносимост функционират по-ефективно.

Водните животни са склонни да имат по-тесен диапазон на температурна толерантност от сухоземните животни, тъй като температурният диапазон във водата е по-малък, отколкото на сушата.

От гледна точка на въздействието върху живите организми температурната променливост е изключително важна. Температурите в диапазона от 10 до 20 C (средно 15 C) не влияят непременно на тялото по същия начин, както постоянна температура от 15 C. Жизнената активност на организмите, които обикновено са изложени на променливи температури в природата, се потиска напълно или частично или забавя се от влиянието на постоянната температура. Използвайки променлива температура, беше възможно да се ускори развитието на яйцата на скакалец средно с 38,6% в сравнение с тяхното развитие при постоянна температура. Все още не е ясно дали ускоряващият ефект се дължи на самите температурни колебания или на засилен растеж, причинен от краткотрайно повишаване на температурата и некомпенсиран от забавяне на растежа, когато тя намалява.

Следователно температурата е важен и много често ограничаващ фактор. Температурните ритми до голяма степен контролират сезонната и дневната активност на растенията и животните. Температурата често създава зониране и стратификация във водни и сухоземни местообитания.

водафизиологично необходими за всяка протоплазма. От екологична гледна точка той служи като ограничаващ фактор както в сухоземните местообитания, така и във водните местообитания, където количеството му е обект на силни колебания или където високата соленост допринася за загубата на вода от тялото чрез осмоза. Всички живи организми, в зависимост от нуждата си от вода и следователно от различията в местообитанията, се разделят на редица екологични групи: водни или хидрофилен- постоянно живеещи във вода; хигрофилен- живеещи в много влажни местообитания; мезофилен- характеризира се с умерена нужда от вода и ксерофилен- живеещи в сухи местообитания.

Валежии влажността са основните величини, които се измерват при изследване на този фактор. Количеството на валежите зависи главно от пътищата и характера на големите движения на въздушните маси. Например ветровете, духащи от океана, оставят по-голямата част от влагата по склоновете, обърнати към океана, което води до „дъждовна сянка“ зад планините, което допринася за образуването на пустиня. Придвижвайки се във вътрешността, въздухът натрупва известно количество влага и количеството на валежите отново се увеличава. Пустините обикновено се намират зад високи планински вериги или по крайбрежието, където ветровете духат от обширни вътрешни сухи зони, а не от океана, като пустинята Нами в Югозападна Африка. Разпределението на валежите по сезони е изключително важен ограничаващ фактор за организмите. Условията, създадени от равномерно разпределените валежи, са напълно различни от тези, създадени от валежите през един сезон. В този случай животните и растенията трябва да издържат на периоди на продължителна суша. Като правило, неравномерното разпределение на валежите през сезоните се среща в тропиците и субтропиците, където влажният и сухият сезон често са добре изразени. В тропическата зона сезонният ритъм на влажност регулира сезонната активност на организмите, подобно на сезонния ритъм на топлина и светлина в умерения пояс. Росата може да има значителен и, на места с малко валежи, много важен принос към общите валежи.

Влажност- параметър, характеризиращ съдържанието на водни пари във въздуха. Абсолютна влажносте количеството водна пара на единица обем въздух. Поради зависимостта на количеството пари, задържани от въздуха, от температурата и налягането, понятието относителна влажносте отношението на парите, съдържащи се във въздуха, към наситените пари при дадена температура и налягане. Тъй като в природата има дневен ритъм на влажността - повишаване през нощта и намаляване през деня, както и нейните колебания по вертикала и хоризонтала, този фактор, заедно със светлината и температурата, играе важна роля в регулирането на дейността на организмите. Влажността променя влиянието на температурната височина. Например, при условия на влажност, близки до критичните, температурата има по-важен ограничаващ ефект. По подобен начин влажността играе по-критична роля, ако температурата е близо до екстремните стойности. Големите водни тела значително омекотяват климата на сушата, тъй като водата се характеризира с голяма латентна топлина на изпаряване и топене. Всъщност има два основни вида климат: континенталенс екстремни температури и влажност и морски,който се характеризира с по-малко резки колебания, което се обяснява с умереното влияние на големите водни тела.

Доставката на повърхностна вода, достъпна за живите организми, зависи от количеството на валежите в дадена област, но тези стойности не винаги съвпадат. По този начин, използвайки подземни източници, където водата идва от други райони, животните и растенията могат да получат повече вода, отколкото да я получат с валежи. Обратно, дъждовната вода понякога веднага става недостъпна за организмите.

Радиация от Слънцетопредставлява електромагнитни вълни с различна дължина. Той е абсолютно необходим за живата природа, тъй като е основният външен източник на енергия. Спектърът на разпределение на енергията на слънчевата радиация извън земната атмосфера (фиг. 6) показва, че около половината от слънчевата енергия се излъчва в инфрачервената област, 40% във видимата и 10% в ултравиолетовата и рентгеновата област.

Трябва да се има предвид, че спектърът на електромагнитното излъчване от Слънцето е много широк (фиг. 7) и неговите честотни диапазони влияят върху живата материя по различни начини. Земната атмосфера, включително озоновият слой, селективно, т.е. селективно в честотните диапазони, поглъща енергията на електромагнитното излъчване от Слънцето и основно лъчение с дължина на вълната от 0,3 до 3 микрона достига земната повърхност. Радиацията с по-дълга и по-къса дължина на вълната се абсорбира от атмосферата.

С увеличаване на зенитното разстояние на Слънцето относителното съдържание на инфрачервено лъчение се увеличава (от 50 до 72%).

Качествените признаци на светлина са важни за живата материя - дължина на вълната, интензитет и продължителност на експозицията.

Известно е, че животните и растенията реагират на промените в дължината на вълната на светлината. Цветното зрение е често срещано при различни групи животни и е петнисто: то е добре развито при някои видове членестоноги, риби, птици и бозайници, но при други видове от същите групи може да липсва.

Скоростта на фотосинтезата варира в зависимост от промените в дължината на вълната на светлината. Например, когато светлината преминава през вода, червената и синя част от спектъра се филтрират и получената зеленикава светлина се абсорбира слабо от хлорофила. Въпреки това, червените водорасли имат допълнителни пигменти (фикоеритрини), които им позволяват да използват тази енергия и да живеят на по-големи дълбочини от зелените водорасли.

Както при сухоземните, така и при водните растения, фотосинтезата е свързана с интензитета на светлината в линейна връзка до оптимално ниво на светлинна наситеност, което в много случаи е последвано от намаляване на фотосинтетичната интензивност при висок интензитет на пряка слънчева светлина. При някои растения, като евкалипт, фотосинтезата не се инхибира от пряка слънчева светлина. В този случай се извършва компенсация на факторите, тъй като отделните растения и цели съобщества се адаптират към различна интензивност на светлината, като се адаптират към сянка (диатомеи, фитопланктон) или към пряка слънчева светлина.

Продължителността на дневната светлина или фотопериодът е „времеви превключвател“ или тригер, който включва последователност от физиологични процеси, водещи до растеж, цъфтеж при много растения, линеене и натрупване на мазнини, миграция и размножаване при птици и бозайници и диапауза при насекоми. Някои висши растения цъфтят с увеличаване на продължителността на деня (растения с дълъг ден), други цъфтят с намаляване на деня (растения с къс ден). В много организми, чувствителни към фотопериода, настройката на биологичния часовник може да бъде променена чрез експериментална промяна на фотопериода.

Йонизиращо лъчениеизбива електрони от атомите и ги прикрепя към други атоми, за да образуват двойки положителни и отрицателни йони. Неговият източник са радиоактивни вещества, съдържащи се в скалите, освен това идва от космоса.

Различните видове живи организми се различават значително по способността си да издържат на големи дози радиационно облъчване. Например, доза от 2 Sv (сивер) причинява смъртта на ембрионите на някои насекоми на етапа на смачкване, доза от 5 Sv води до стерилитет на някои видове насекоми, доза от 10 Sv е абсолютно смъртоносна за бозайниците. Повечето изследвания показват, че бързо делящите се клетки са най-чувствителни към радиация.

Ефектите от ниските дози радиация са по-трудни за оценка, тъй като те могат да причинят дългосрочни генетични и соматични ефекти. Например облъчването на бор с доза от 0,01 Sv на ден в продължение на 10 години причинява забавяне на темпа на растеж, подобно на еднократна доза от 0,6 Sv. Увеличаването на нивото на радиация в околната среда над фоновото ниво води до увеличаване на честотата на вредните мутации.

При висшите растения чувствителността към йонизиращо лъчение е правопропорционална на размера на клетъчното ядро ​​или по-точно на обема на хромозомите или съдържанието на ДНК.

При висшите животни не е открита такава проста връзка между чувствителността и клетъчната структура; За тях по-важна е чувствителността на отделните системи от органи. По този начин бозайниците са много чувствителни дори към ниски дози радиация поради факта, че бързо делящата се хемопоетична тъкан на костния мозък лесно се уврежда от облъчването. Дори много ниски нива на хронично действаща йонизираща радиация могат да причинят растеж на туморни клетки в костите и други чувствителни тъкани, които може да се появят много години след излагането.

Газов съставатмосферата също е важен климатичен фактор (фиг. 8). Преди приблизително 3-3,5 милиарда години атмосферата е съдържала азот, амоняк, водород, метан и водни пари и в нея е нямало свободен кислород. Съставът на атмосферата до голяма степен се определя от вулканични газове. Поради липсата на кислород не е имало озонов екран, който да блокира ултравиолетовото лъчение от Слънцето. С течение на времето, поради абиотични процеси, кислородът започва да се натрупва в атмосферата на планетата и започва образуването на озоновия слой. Около средата на палеозоя потреблението на кислород се изравнява с производството му; през този период съдържанието на O2 в атмосферата е близко до съвременните нива - около 20%. Освен това от средата на девон се наблюдават колебания в съдържанието на кислород. В края на палеозоя е имало забележимо намаляване на съдържанието на кислород и увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид до около 5% от съвременните нива, което е довело до изменение на климата и, очевидно, е довело до обилни „автотрофни“ цъфтежи, които създадени запаси от изкопаеми въглеводородни горива. Това беше последвано от постепенно връщане към атмосфера с ниско съдържание на въглероден диоксид и високо съдържание на кислород, след което съотношението O2/CO2 остана в състояние на така нареченото осцилиращо стационарно равновесие.

В момента атмосферата на Земята има следния състав: кислород ~21%, азот ~78%, въглероден диоксид ~0,03%, инертни газове и примеси ~0,97%. Интересното е, че концентрациите на кислород и въглероден диоксид са ограничаващи за много висши растения. В много растения е възможно да се увеличи ефективността на фотосинтезата чрез увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид, но е малко известно, че намаляването на концентрацията на кислород може също да доведе до увеличаване на фотосинтезата. В експерименти върху бобови растения и много други растения беше показано, че намаляването на съдържанието на кислород във въздуха до 5% увеличава интензивността на фотосинтезата с 50%. Азотът също играе изключително важна роля. Това е най-важният биогенен елемент, участващ в образуването на протеинови структури на организмите. Вятърът оказва ограничаващо действие върху дейността и разпространението на организмите.

ВятърМоже дори да промени външния вид на растенията, особено в тези местообитания, например в алпийските зони, където други фактори имат ограничаващ ефект. Експериментално е доказано, че в открити планински местообитания вятърът ограничава растежа на растенията: когато е построена стена, за да предпази растенията от вятъра, височината на растенията се увеличава. Бурите са от голямо значение, въпреки че ефектът им е чисто локален. Ураганите и обикновените ветрове могат да пренасят животни и растения на големи разстояния и по този начин да променят състава на общностите.

Атмосферно налягане, очевидно не е пряк ограничаващ фактор, но е пряко свързан с времето и климата, които имат пряк ограничаващ ефект.

Водните условия създават уникално местообитание за организми, различаващи се от сухоземните предимно по плътност и вискозитет. Плътност вода приблизително 800 пъти и вискозитет приблизително 55 пъти по-висока от въздуха. Заедно с плътност И вискозитет най-важните физични и химични свойства на водната среда са: температурна стратификация, т.е. температурни промени по дълбочината на водното тяло и периодични температурни промени във времето, и прозрачност вода, която определя светлинния режим под нейната повърхност: фотосинтезата на зелени и лилави водорасли, фитопланктон и висши растения зависи от прозрачността.

Както в атмосферата, важна роля играе газов състав водна среда. Във водните местообитания количеството кислород, въглероден диоксид и други газове, разтворени във водата и следователно достъпни за организмите, варира значително с времето. Във водоеми с високо съдържание на органична материя кислородът е ограничаващ фактор от първостепенно значение. Въпреки по-добрата разтворимост на кислорода във вода в сравнение с азота, дори и в най-благоприятния случай, водата съдържа по-малко кислород от въздуха, приблизително 1% от обема. Разтворимостта се влияе от температурата на водата и количеството на разтворените соли: с понижаване на температурата разтворимостта на кислорода се увеличава, а с увеличаване на солеността тя намалява. Доставянето на кислород във водата се попълва поради дифузия от въздуха и фотосинтезата на водните растения. Кислородът дифундира във водата много бавно, дифузията се улеснява от вятъра и движението на водата. Както вече споменахме, най-важният фактор, осигуряващ фотосинтетичното производство на кислород, е светлината, проникваща във водния стълб. По този начин съдържанието на кислород във водата варира в зависимост от времето на деня, сезона и местоположението.

Съдържанието на въглероден диоксид във водата също може да варира значително, но въглеродният диоксид се държи различно от кислорода и неговата екологична роля е слабо разбрана. Въглеродният диоксид е силно разтворим във вода; освен това CO2, образуван при дишане и разлагане, както и от почвени или подземни източници, навлиза във водата. За разлика от кислорода, въглеродният диоксид реагира с водата:

за образуване на въглена киселина, която реагира с вар за образуване на карбонати CO22- и бикарбонати HCO3-. Тези съединения поддържат концентрацията на водородни йони на ниво, близко до неутрално. Малко количество въглероден диоксид във водата повишава интензивността на фотосинтезата и стимулира процесите на развитие на много организми. Високата концентрация на въглероден диоксид е ограничаващ фактор за животните, тъй като е придружена от ниско съдържание на кислород. Например, ако съдържанието на свободен въглероден диоксид във водата е твърде високо, много риби умират.

Киселинност- концентрацията на водородни йони (pH) е тясно свързана с карбонатната система. Стойността на pH се променя в диапазона 0? pH? 14: при рН=7 средата е неутрална, при рН<7 - кислая, при рН>7 - алкален. Ако киселинността не се доближава до екстремни стойности, тогава общностите са в състояние да компенсират промените в този фактор - толерантността на общността към диапазона на pH е много значителна. Киселинността може да служи като индикатор за общата скорост на метаболизма на общността. Водите с ниско pH съдържат малко хранителни вещества, така че продуктивността е изключително ниска.

Соленост- съдържание на карбонати, сулфати, хлориди и др. - е друг значим абиотичен фактор във водните тела. В сладките води има малко соли, от които около 80% са карбонати. Съдържанието на минерали в Световния океан е средно 35 g/l. Организмите в открития океан обикновено са стенохалинни, докато крайбрежните соленоводни организми обикновено са еврихалинни. Концентрацията на сол в телесните течности и тъкани на повечето морски организми е изотонична с концентрацията на сол в морската вода, така че няма проблеми с осморегулацията.

Потокне само силно влияе върху концентрацията на газове и хранителни вещества, но и директно действа като ограничаващ фактор. Много речни растения и животни са морфологично и физиологично специално адаптирани да поддържат позицията си в потока: те имат добре дефинирани граници на толерантност към фактора на потока.

Хидростатично наляганев океана е от голямо значение. При потапяне във вода от 10 m налягането се увеличава с 1 atm (105 Pa). В най-дълбоката част на океана налягането достига 1000 atm (108 Pa). Много животни са в състояние да понасят внезапни колебания в налягането, особено ако нямат свободен въздух в телата си. В противен случай може да се развие газова емболия. Високите налягания, характерни за големи дълбочини, като правило инхибират жизнените процеси.

Почвата е слой от вещество, разположен върху скалите на земната кора. Руският учен и естествоизпитател Василий Василиевич Докучаев през 1870 г. е първият, който разглежда почвата като динамична, а не инертна среда. Той доказа, че почвата непрекъснато се променя и развива, а в нейната активна зона протичат химични, физични и биологични процеси. Почвата се формира чрез сложно взаимодействие на климат, растения, животни и микроорганизми. Съветският академик почвовед Василий Робертович Уилямс даде друго определение на почвата - това е рохкав повърхностен хоризонт на земята, способен да произвежда растителни култури. Растежът на растенията зависи от съдържанието на основни хранителни вещества в почвата и нейната структура.

Съставът на почвата включва четири основни структурни компонента: минерална основа (обикновено 50-60% от общия състав на почвата), органична материя (до 10%), въздух (15-25%) и вода (25-30%). .

Минерален скелет на почвата- Това е неорганичен компонент, който се е образувал от основната скала в резултат на нейното изветряне.

Над 50% от минералния състав на почвата е зает от силициев диоксид SiO2, от 1 до 25% от алуминиев оксид Al2O3, от 1 до 10% от железни оксиди Fe2O3, от 0,1 до 5% от оксиди на магнезий, калий, фосфор и др. калций. Минералните елементи, които образуват веществото на почвения скелет, варират по размер: от камъни и камъни до пясъчни зърна - частици с диаметър 0,02-2 mm, тиня - частици с диаметър 0,002-0,02 mm и най-малките частици глина. по-малък от 0,002 mm в диаметър. Тяхното съотношение определя механична структура на почвата . Има голямо значение за селското стопанство. Глините и глините, съдържащи приблизително равни количества глина и пясък, обикновено са подходящи за растеж на растенията, тъй като съдържат достатъчно хранителни вещества и могат да задържат влага. Песъчливите почви се оттичат по-бързо и губят хранителни вещества поради измиване, но са по-полезни за ранна реколта, тъй като повърхността им изсъхва по-бързо през пролетта от глинестите почви, което води до по-добро затопляне. Тъй като почвата става по-камениста, нейната способност да задържа вода намалява.

органична материяпочвата се образува от разлагането на мъртви организми, техните части и екскременти. Органичните остатъци, които не са се разградили напълно, се наричат ​​постеля, а крайният продукт от разлагането - аморфно вещество, в което вече не е възможно да се разпознае оригиналният материал - се нарича хумус. Благодарение на своите физични и химични свойства, хумусът подобрява структурата и аерацията на почвата и повишава способността за задържане на вода и хранителни вещества.

Едновременно с процеса на хумификация жизнените елементи се прехвърлят от органични съединения в неорганични, например: азот - в амониеви йони NH4+, фосфор - в ортофосфатиони H2PO4-, сяра - в сулфатиони SO42-. Този процес се нарича минерализация.

Почвеният въздух, подобно на почвената вода, се намира в порите между почвените частици. Порьозността се увеличава от глини към глини и пясъци. Между почвата и атмосферата протича свободен газообмен, в резултат на което газовият състав на двете среди е подобен. Обикновено, поради дишането на обитаващите я организми, почвеният въздух съдържа малко по-малко кислород и повече въглероден диоксид от атмосферния въздух. Кислородът е необходим за корените на растенията, почвените животни и разлагащите организми, които разграждат органичната материя до неорганични компоненти. Ако възникне процесът на преовлажняване, почвеният въздух се заменя с вода и условията стават анаеробни. Почвата постепенно става кисела, тъй като анаеробните организми продължават да произвеждат въглероден диоксид. Почвата, ако не е богата на основи, може да стане изключително кисела, а това, заедно с изчерпването на кислородните запаси, има неблагоприятен ефект върху почвените микроорганизми. Продължителните анаеробни условия водят до смърт на растенията.

Почвените частици задържат известно количество вода около себе си, което определя влажността на почвата. Част от нея, наречена гравитационна вода, може свободно да проникне дълбоко в почвата. Това води до измиване на различни минерали от почвата, включително азот. Водата може също да се задържа около отделни колоидни частици под формата на тънък, здрав, кохезивен филм. Тази вода се нарича хигроскопична. Той се адсорбира върху повърхността на частиците поради водородни връзки. Тази вода е най-малко достъпна за корените на растенията и се задържа последна в много сухи почви. Количеството хигроскопична вода зависи от съдържанието на колоидни частици в почвата, следователно в глинестите почви има много повече - приблизително 15% от масата на почвата - отколкото в песъчливите почви - приблизително 0,5%. Тъй като слоевете вода се натрупват около почвените частици, тя започва да запълва първо тесните пори между тези частици и след това се разпространява във все по-широки пори. Хигроскопичната вода постепенно се превръща в капилярна вода, която се задържа около почвените частици от силите на повърхностното напрежение. Капилярната вода може да се издигне през тесни пори и канали от нивото на подземните води. Растенията лесно абсорбират капилярна вода, която играе най-голяма роля за редовното им водоснабдяване. За разлика от хигроскопичната влага, тази вода се изпарява лесно. Почвите с фина текстура, като глините, задържат повече капилярна вода, отколкото почвите с груба текстура, като пясъците.

Водата е необходима за всички почвени организми. Той навлиза в живите клетки чрез осмоза.

Водата също е важна като разтворител за хранителни вещества и газове, абсорбирани от водния разтвор от корените на растенията. Участва в разрушаването на основната скала, лежаща под почвата и в процеса на почвообразуване.

Химическите свойства на почвата зависят от съдържанието на минерали, които се намират в нея под формата на разтворени йони. Някои йони са отровни за растенията, други са жизненоважни. Концентрацията на водородни йони в почвата (киселинност) pH>7, т.е. средно близо до неутрална стойност. Флората на такива почви е особено богата на видове. Варовитите и солените почви са с рН = 8...9, а торфените - до 4. Върху тях се развива специфична растителност.

Почвата е дом на много видове растителни и животински организми, които влияят върху нейните физикохимични характеристики: бактерии, водорасли, гъби или протозои, червеи и членестоноги. Тяхната биомаса в различни почви е еднаква (kg/ha): бактерии 1000-7000, микроскопични гъби - 100-1000, водорасли 100-300, членестоноги - 1000, червеи 350-1000.

В почвата протичат процеси на синтез и биосинтеза, протичат различни химични реакции на трансформация на вещества, свързани с живота на бактериите. При липса на специализирани групи бактерии в почвата, тяхната роля се играе от почвени животни, които превръщат големите растителни остатъци в микроскопични частици и по този начин правят органичните вещества достъпни за микроорганизмите.

Органичните вещества се произвеждат от растенията с помощта на минерални соли, слънчева енергия и вода. Така почвата губи минералите, които растенията са взели от нея. В горите някои хранителни вещества се връщат в почвата чрез падане на листата. За определен период от време култивираните растения отнемат значително повече хранителни вещества от почвата, отколкото връщат в нея. Обикновено загубите на хранителни вещества се попълват чрез прилагане на минерални торове, които обикновено не могат да се използват директно от растенията и трябва да бъдат трансформирани от микроорганизми в биологично достъпна форма. При липса на такива микроорганизми почвата губи плодородие.

Основните биохимични процеси протичат в горния слой на почвата с дебелина до 40 см, тъй като той е дом на най-голям брой микроорганизми. Някои бактерии участват в цикъла на трансформация само на един елемент, докато други участват в циклите на трансформация на много елементи. Ако бактериите минерализират органичната материя - разграждат органичната материя до неорганични съединения, тогава протозоите унищожават излишните бактерии. Земните червеи, ларвите на бръмбарите и акарите разрохкват почвата и по този начин допринасят за нейната аерация. Освен това те обработват органични вещества, които трудно се разграждат.

Абиотичните фактори в местообитанието на живите организми също включват релефни фактори (топография) . Влиянието на топографията е тясно свързано с други абиотични фактори, тъй като може силно да повлияе на местния климат и развитието на почвата.

Основният топографски фактор е надморската височина. С надморската височина средните температури намаляват, дневните температурни разлики се увеличават, валежите, скоростта на вятъра и интензивността на радиацията се увеличават, атмосферното налягане и концентрациите на газове намаляват. Всички тези фактори влияят върху растенията и животните, причинявайки вертикална зоналност.

планински веригимогат да служат като климатични бариери. Планините служат и като бариери за разпространението и миграцията на организмите и могат да играят ролята на ограничаващ фактор в процесите на видообразуване.

Друг топографски фактор е изложение на склона . В северното полукълбо склоновете с южно изложение получават повече слънчева светлина, така че интензитетът на светлината и температурата тук са по-високи, отколкото в дъното на долините и склоновете със северно изложение. В южното полукълбо се наблюдава обратната ситуация.

Важен релефен фактор също е стръмност на склона . Стръмните склонове се характеризират с бързо оттичане и отмиване на почвата, така че почвите тук са тънки и по-сухи. Ако наклонът надвишава 35b, почвата и растителността обикновено не се образуват, а се създава сипей от рохкав материал.

Сред абиотичните фактори заслужава специално внимание огън или огън . Понастоящем еколозите са стигнали до недвусмисленото заключение, че огънят трябва да се разглежда като един от естествените абиотични фактори наред с климатичните, едафичните и други фактори.

Пожарите като екологичен фактор са различни видове и оставят след себе си различни последствия. Коронните или горските пожари, тоест много интензивни и неконтролируеми, унищожават цялата растителност и цялата органична материя в почвата, докато последствията от наземните пожари са съвсем различни. Пожарите в короните имат ограничаващ ефект върху повечето организми - биотичната общност трябва да започне всичко отначало с малкото останало и трябва да минат много години, преди мястото отново да стане продуктивно. Приземните пожари, напротив, имат селективен ефект: за някои организми те са по-ограничаващ фактор, за други - по-малко ограничаващ фактор и по този начин допринасят за развитието на организми с висока толерантност към пожари. Освен това малките приземни пожари допълват действието на бактериите, разлагат мъртвите растения и ускоряват превръщането на минералните хранителни вещества във форма, подходяща за използване от нови поколения растения.

Ако наземните пожари възникват редовно на всеки няколко години, малко мъртва дървесина остава на земята, което намалява вероятността от коронни пожари. В горите, които не са горяли повече от 60 години, се натрупват толкова много горими отпадъци и мъртва дървесина, че когато се запали, коронният пожар е почти неизбежен.

Растенията са развили специализирани адаптации към огъня, точно както са направили към други абиотични фактори. По-специално, пъпките на зърнени култури и борове са скрити от огън в дълбините на туфи листа или игли. В периодично опожарявани местообитания тези растителни видове са от полза, тъй като огънят насърчава тяхното запазване чрез селективно насърчаване на техния процъфтяване. Широколистните видове нямат защитни устройства срещу пожар, той е разрушителен за тях.

По този начин пожарите поддържат стабилността само на някои екосистеми. За широколистни и влажни тропически гори, чийто баланс се формира без влиянието на огъня, дори приземен пожар може да причини големи щети, унищожавайки богатия на хумус горен почвен хоризонт, което води до ерозия и измиване на хранителни вещества от него.

Въпросът „да горим или да не горим“ е необичаен за нас. Ефектите от изгарянето могат да бъдат много различни в зависимост от времето и интензивността. Поради небрежност хората често причиняват увеличаване на честотата на горските пожари, така че е необходимо да се води активна борба за пожарна безопасност в горите и зоните за отдих. В никакъв случай частно лице няма право умишлено или случайно да предизвиква пожар в природата. Необходимо е обаче да се знае, че използването на огън от специално обучени хора е част от правилното управление на земята.

За абиотичните условия са валидни всички разгледани закони за влиянието на факторите на околната среда върху живите организми. Познаването на тези закони ни позволява да отговорим на въпроса: защо са се образували различни екосистеми в различни региони на планетата? Основната причина са уникалните абиотични условия на всеки регион.

Популациите са концентрирани в определен район и не могат да бъдат разпределени навсякъде с еднаква плътност, тъй като имат ограничен диапазон на толерантност към факторите на околната среда. Следователно всяка комбинация от абиотични фактори се характеризира със собствени видове живи организми. Много варианти на комбинации от абиотични фактори и видове живи организми, адаптирани към тях, определят разнообразието на екосистемите на планетата.

1.2.6. Основни биотични фактори.

Областите на разпространение и числеността на организмите от всеки вид са ограничени не само от условията на външната нежива среда, но и от взаимоотношенията им с организми от други видове. Непосредствената жизнена среда на организма представлява неговата биотична среда , а факторите на тази среда се наричат биотичен . Представители на всеки вид могат да съществуват в среда, където връзките с други организми им осигуряват нормални условия на живот.

Разграничават се следните форми на биотични взаимоотношения. Ако означим положителните резултати от взаимоотношенията за даден организъм със знак „+“, отрицателните резултати със знака „-“ и липсата на резултати със знака „0“, тогава видовете взаимоотношения, открити в природата между живите организми, могат да бъдат представени под формата на таблица. 1.

Тази схематична класификация дава обща представа за разнообразието на биотичните взаимоотношения. Нека разгледаме характерните черти на взаимоотношенията от различни видове.

Конкуренцияе най-всеобхватният тип взаимоотношения в природата, при които две популации или два индивида си влияят взаимно в борбата за условията, необходими за живот отрицателен .

Конкуренцията може да бъде вътрешновидови И междувидови . Вътрешноспецифичната конкуренция възниква между индивиди от един и същи вид, междувидова конкуренция възниква между индивиди от различни видове. Конкурентното взаимодействие може да засяга:

· жилищно пространство,

· храна или хранителни вещества,

· места за подслон и много други жизненоважни фактори.

Конкурентните предимства се постигат от видовете по различни начини. При равен достъп до общ ресурс един тип може да има предимство пред друг поради:

по-интензивно размножаване

консумация на повече храна или слънчева енергия,

· способност за по-добра защита,

· адаптиране към по-широк диапазон от температури, нива на светлина или концентрации на определени вредни вещества.

Междувидовата конкуренция, независимо какво стои в основата й, може да доведе или до установяване на равновесие между два вида, или до замяна на популацията на един вид с популация на друг, или до факта, че един вид ще измести друг на друго място или да го принуди да се премести на друго място.използване на други ресурси. Реши това два идентични по отношение на екологията и нуждите си вида не могат да съжителстват на едно място и рано или късно единият конкурент измества другия. Това е така нареченият принцип на изключване или принцип на Гаузе.

Популациите на някои видове живи организми избягват или намаляват конкуренцията чрез преместване в друг регион с приемливи условия или чрез преминаване към по-недостъпна или трудно смилаема храна, или чрез промяна на времето или мястото на производство на храна. Например ястребите се хранят през деня, совите през нощта; лъвовете ловуват по-големи животни, а леопардите – по-малки; Тропическите гори се характеризират с установената стратификация на животни и птици в нива.

От принципа на Гаузе следва, че всеки вид в природата заема определено уникално място. То се определя от положението на вида в пространството, функциите, които изпълнява в съобществото и отношението му към абиотичните условия на съществуване. Мястото, заемано от вид или организъм в една екосистема, се нарича екологична ниша. Образно казано, ако местообитанието е като адреса на организмите от даден вид, тогава екологичната ниша е професия, ролята на даден организъм в неговото местообитание.

Един вид заема своята екологична ниша, за да изпълнява функцията, която е отвоювал от други видове по свой уникален начин, като по този начин овладява своето местообитание и същевременно го оформя. Природата е много икономична: дори два вида, заемащи една и съща екологична ниша, не могат да съществуват устойчиво. В конкуренцията един вид ще измести друг.

Екологичната ниша като функционално място на вида в системата на живота не може да остане празна дълго време - това се доказва от правилото за задължително запълване на екологични ниши: празна екологична ниша винаги се запълва естествено. Екологичната ниша като функционално място на вид в екосистема позволява форма, способна да развие нови адаптации, за да запълни тази ниша, но понякога това изисква значително време. Често празните екологични ниши, които изглеждат празни за специалист, са просто измама. Следователно човек трябва да бъде изключително внимателен с изводите за възможността за запълване на тези ниши чрез аклиматизация (въведение). Аклиматизация е набор от мерки за въвеждане на вид в нови местообитания, извършвани с цел обогатяване на естествени или изкуствени общности с организми, полезни за хората.

Разцветът на аклиматизацията настъпва през двадесетте и четиридесетте години на ХХ век. С течение на времето обаче стана ясно, че или опитите за аклиматизация на видовете са били неуспешни, или, което е още по-лошо, са довели до много отрицателни резултати - видовете са станали вредители или разпространяват опасни болести. Например, с далекоизточната пчела, аклиматизирана в европейската част, бяха въведени акари, които бяха причинители на болестта вароатоза, която уби голям брой пчелни колонии. Не можеше да бъде иначе: нови видове, поставени в чужда екосистема с действително заета екологична ниша, изместиха тези, които вече вършеха подобна работа. Новите видове не отговарят на нуждите на екосистемата, понякога нямат врагове и следователно могат да се възпроизвеждат бързо.

Класически пример за това е въвеждането на зайци в Австралия. През 1859 г. зайците са пренесени в Австралия от Англия за спортен лов. Природните условия се оказаха благоприятни за тях, а местните хищници - динго - не бяха опасни, тъй като не бягаха достатъчно бързо. В резултат на това зайците се размножиха толкова много, че унищожиха растителността на пасищата в огромни райони. В някои случаи въвеждането на естествен враг на чужд вредител в екосистемата донесе успех в борбата с последния, но не всичко е толкова просто, колкото изглежда на пръв поглед. Въведеният враг не е задължително да се фокусира върху унищожаването на обичайната си плячка. Например лисиците, въведени в Австралия, за да убиват зайци, намериха по-лесна плячка - местни торбести животни - в изобилие, без да причиняват много проблеми на желаната жертва.

Конкурентните отношения се наблюдават ясно не само на междувидово, но и на вътревидово (популационно) ниво. С нарастването на популацията, когато броят на нейните индивиди достигне насищане, влизат в действие вътрешни физиологични регулаторни механизми: смъртността се увеличава, плодовитостта намалява, възникват стресови ситуации и битки. Екологията на населението изучава тези въпроси.

Конкурентните отношения са един от най-важните механизми за формиране на видовия състав на съобществата, пространственото разпределение на популационните видове и регулирането на тяхната численост.

Тъй като структурата на екосистемата е доминирана от хранителни взаимодействия, най-характерната форма на взаимодействие между видовете в трофичните вериги е хищничество , при който индивид от един вид, наречен хищник, се храни с организми (или части от организми) от друг вид, наречен плячка, а хищникът живее отделно от плячката. В такива случаи се казва, че двата вида са във връзка хищник-плячка.

Видовете плячка са развили редица защитни механизми, за да не станат лесна плячка за хищници: способността да бягат или летят бързо, освобождаването на химикали с миризма, която отблъсква или дори отравя хищника, притежаването на дебела кожа или черупка, защитно оцветяване или способността за промяна на цвета.

Хищниците също имат няколко начина да нападнат плячка. Хищниците, за разлика от тревопасните, обикновено са принудени да преследват и настигат плячката си (сравнете например тревопасните слонове, хипопотами, крави с месоядни гепарди, пантери и др.). Някои хищници са принудени да бягат бързо, други постигат целта си, като ловуват в глутници, докато трети улавят предимно болни, ранени и непълноценни индивиди. Друг начин за осигуряване на животинска храна е пътят, по който е тръгнал човекът – изобретяването на риболовните уреди и опитомяването на животните.

Това са фактори от неживата природа, които пряко или косвено влияят на тялото - светлина, температура, влажност, химичен състав на въздуха, водата и почвената среда и др. (т.е. свойства на околната среда, чието възникване и въздействие не пряко зависят от дейността на живите организми).

Светлина

(слънчева радиация) е фактор на околната среда, характеризиращ се с интензивността и качеството на лъчистата енергия на Слънцето, която се използва от фотосинтезиращи зелени растения за създаване на растителна биомаса. Слънчевата светлина, достигаща земната повърхност, е основният източник на енергия за поддържане на топлинния баланс на планетата, водния метаболизъм на организмите, създаването и трансформацията на органична материя от автотрофния елемент на биосферата, което в крайна сметка прави възможно формирането на среда в състояние да задоволи жизнените нужди на организма.

Биологичният ефект на слънчевата светлина се определя от нейния спектрален състав [покажи] ,

Спектралния състав на слънчевата светлина се разделя на

• инфрачервени лъчи (дължина на вълната над 0,75 микрона)
• видими лъчи (0,40-0,75 µm) и
• ултравиолетови лъчи (по-малко от 0,40 микрона)

Различните части от слънчевия спектър имат различни биологични ефекти.

Инфрачервена връзка, или топлинни, лъчи носят основната част от топлинната енергия. Те представляват около 49% от лъчистата енергия, която се възприема от живите организми. Топлинното лъчение се абсорбира добре от водата, чието количество в организмите е доста голямо. Това води до загряване на цялото тяло, което е от особено значение за хладнокръвните животни (насекоми, влечуги и др.). При растенията най-важната функция на инфрачервените лъчи е да извършват транспирация, чрез която излишната топлина се отстранява от листата чрез водни пари, както и да създават оптимални условия за навлизане на въглероден диоксид през устицата.

Видим спектърсъставляват около 50% от лъчистата енергия, достигаща Земята. Тази енергия е необходима на растенията за фотосинтеза. Само 1% от него обаче се използва за това, останалото се отразява или разсейва под формата на топлина. Тази част от спектъра е довела до появата на много важни адаптации в растителните и животинските организми. В зелените растения, в допълнение към образуването на светлопоглъщащ пигментен комплекс, с помощта на който се осъществява процесът на фотосинтеза, са възникнали ярки цветове на цветята, което спомага за привличането на опрашители.

За животните светлината играе главно информационна роля и участва в регулирането на много физиологични и биохимични процеси. Вече най-простите имат фоточувствителни органели (светлочувствителният оцелус при зелената еуглена), а реакцията на светлина се изразява под формата на фототаксис - движение към най-високата или най-слабата осветеност. Започвайки с коелентерните, почти всички животни развиват светлочувствителни органи с различна структура. Има нощни и крепускуларни животни (сови, прилепи и др.), Както и животни, които живеят в постоянна тъмнина (къртици щурци, кръгли червеи, къртици и др.).

Ултравиолетова частхарактеризиращ се с най-висока квантова енергия и висока фотохимична активност. С помощта на ултравиолетови лъчи с дължина на вълната 0,29-0,40 микрона в тялото на животните се извършва биосинтезата на витамин D, пигментите на ретината и кожата. Тези лъчи се възприемат най-добре от зрителните органи на много насекоми; в растенията те имат формиращ ефект и допринасят за синтеза на някои биологично активни съединения (витамини, пигменти). Лъчите с дължина на вълната под 0,29 микрона имат пагубен ефект върху живите същества.

Интензивност [покажи] ,

Растенията, чиято жизнена дейност е изцяло зависима от светлината, развиват различни морфоструктурни и функционални адаптации към светлинния режим на техните местообитания. Въз основа на изискванията си към условията на осветление растенията се разделят на следните екологични групи:

1. Светлолюбиви (хелиофити) растенияоткрити местообитания, развиващи се успешно само при условия на пълна слънчева светлина. Характеризират се с висока интензивност на фотосинтезата. Това са ранни пролетни растения от степи и полупустини (гъши лук, лалета), растения от безлесни склонове (градински чай, мента, мащерка), зърнени култури, живовляк, водна лилия, акация и др.
2. Сенкоустойчиви растенияхарактеризиращ се с широка екологична амплитуда на светлинния фактор. Те растат най-добре при условия на силна светлина, но са в състояние да се адаптират към различни нива на сянка. Това са дървесни (бреза, дъб, бор) и тревисти (горска ягода, теменужка, жълт кантарион и др.) растения.
3. Сенколюбиви растения (сциофити)Те не понасят силно осветление, растат само в сенчести места (под навеса на гората) и никога не растат на открити места. На поляни със силно осветление растежът им се забавя и понякога загиват. Такива растения включват горски треви - папрати, мъхове, горски киселец и др. Адаптирането към засенчване обикновено се съчетава с необходимостта от добро водоснабдяване.

Ежедневна и сезонна честота [покажи] .

Ежедневната периодичност определя процесите на растеж и развитие на растенията и животните, които зависят от продължителността на светлата част на деня.

Факторът, който регулира и контролира ритъма на ежедневния живот на организмите, се нарича фотопериодизъм. Това е най-важният сигнален фактор, който позволява на растенията и животните да "измерват времето" - съотношението между продължителността на периода на осветяване и тъмнината през деня и да определят количествените параметри на осветеността. С други думи, фотопериодизмът е реакцията на организмите на смяната на деня и нощта, която се изразява в колебания в интензивността на физиологичните процеси - растеж и развитие. Това е продължителността на деня и нощта, които се променят много точно и естествено през годината, независимо от случайни фактори, неизменно повтарящи се от година на година, следователно организмите в процеса на еволюция са съгласували всички етапи на своето развитие с ритъма на тези времеви интервали .

В умерената зона свойството фотопериодизъм служи като функционален климатичен фактор, който определя жизнения цикъл на повечето видове. При растенията фотопериодичният ефект се проявява в съгласуването на периода на цъфтеж и узряване на плодовете с периода на най-активна фотосинтеза, при животните - в съвпадението на времето на размножаване с периода на изобилие от храна, при насекомите - в началото на диапаузата и излизането от нея.

Биологичните явления, причинени от фотопериодизма, включват също сезонни миграции (прелети) на птиците, проява на техните инстинкти за гнездене и размножаване, смяна на козината при бозайниците и др.

Според необходимата продължителност на фотопериода растенията се делят на

• растения с дълъг ден, които изискват повече от 12 часа светло време за нормален растеж и развитие (лен, лук, моркови, овес, кокошка, дрога, млади, картофи, беладона и др.);
• растения с къс ден - те се нуждаят от поне 12 часа непрекъсната тъмнина, за да цъфтят (гергини, зеле, хризантеми, амарант, тютюн, царевица, домати и др.);
• неутрални растения, при които развитието на генеративните органи става както с дълги, така и с къси дни (невен, грозде, флокс, люляк, елда, грах, плетиво и др.)

Растенията с дълъг ден идват главно от северните ширини, докато растенията с къс ден идват от южните ширини. В тропическата зона, където продължителността на деня и нощта варира слабо през годината, фотопериодът не може да служи като водещ фактор за периодичността на биологичните процеси. Той се заменя от редуващи се сухи и влажни сезони. Дългодневните видове успяват да дадат реколта дори през краткото северно лято. Образуването на голяма маса органични вещества се случва през лятото по време на доста дълъг светъл ден, който на географската ширина на Москва може да достигне 17 часа, а на географската ширина на Архангелск - повече от 20 часа на ден.

Продължителността на деня също значително влияе върху поведението на животните. С настъпването на пролетните дни, чиято продължителност прогресивно се увеличава, птиците развиват инстинкти за гнездене, връщат се от топлите райони (въпреки че температурата на въздуха все още може да е неблагоприятна) и започват да снасят яйца; Топлокръвните животни линят.

Намаляването на продължителността на деня през есента причинява противоположни сезонни явления: птиците отлитат, някои животни спят зимен сън, други растат с гъста козина и се формират зимуващи стадии на насекоми (въпреки все още благоприятната температура и изобилието от храна). В този случай намаляването на продължителността на деня сигнализира на живите организми за предстоящото настъпване на зимния период и те могат да се подготвят за него предварително.

При животните, особено членестоногите, растежът и развитието също зависят от продължителността на светлата част на деня. Например зелевите бели и брезовите молци се развиват нормално само при дълъг светъл ден, докато копринените буби, различни видове скакалци и молци се развиват нормално само при кратък светъл ден. Фотопериодизмът също влияе върху времето на началото и края на периода на чифтосване при птици, бозайници и други животни; върху размножаването, ембрионалното развитие на земноводните, влечугите, птиците и бозайниците;

Сезонните и ежедневните промени в осветеността са най-точните часовници, чийто ход е ясно правилен и остава почти непроменен през последния период на еволюция.

Благодарение на това стана възможно изкуствено да се регулира развитието на животните и растенията. Например, осигуряването на растенията в оранжерии, парници или парници с 12-15 часа дневна светлина им позволява да отглеждат зеленчуци и декоративни растения дори през зимата и да ускорят растежа и развитието на разсада. Обратно, засенчването на растенията през лятото ускорява появата на цветя или семена на късно цъфтящи есенни растения.

Чрез удължаване на деня поради изкуствено осветление през зимата можете да увеличите периода на снасяне на яйца на пилета, гъски и патици и да регулирате възпроизводството на животни с кожа във ферми за кожи. Светлинният фактор също играе огромна роля в други жизнени процеси на животните. На първо място, това е необходимо условие за зрението, тяхната визуална ориентация в пространството в резултат на възприемането от органите на зрението на директни, разпръснати или отразени светлинни лъчи от околните обекти. Поляризираната светлина, способността за разграничаване на цветовете, навигацията чрез източници на астрономическа светлина, есенните и пролетните миграции на птиците и навигационните способности на други животни са силно информативни за повечето животни.

Въз основа на фотопериодизма растенията и животните в процеса на еволюция са развили специфични годишни цикли на периоди на растеж, размножаване и подготовка за зимата, които се наричат ​​годишни или сезонни ритми. Тези ритми се проявяват в промени в интензивността на природата на биологичните процеси и се повтарят на годишни интервали. Съвпадението на периодите от жизнения цикъл със съответното време на годината е от голямо значение за съществуването на вида. Сезонните ритми осигуряват на растенията и животните най-благоприятни условия за растеж и развитие.

Освен това физиологичните процеси на растенията и животните са строго зависими от дневния ритъм, който се изразява в определени биологични ритми. Следователно биологичните ритми са периодично повтарящи се промени в интензивността и характера на биологичните процеси и явления. При растенията биологичните ритми се проявяват в ежедневното движение на листата, венчелистчетата, промените във фотосинтезата, при животните - в температурните колебания, промените в секрецията на хормони, скоростта на делене на клетките и др. При хората ежедневните колебания в дихателната честота , пулс, кръвно налягане, бодърстване и сън и др. Биологичните ритми са наследствено фиксирани реакции, поради което познаването на техните механизми е важно при организирането на човешкия труд и почивка.

температура

Един от най-важните абиотични фактори, от които до голяма степен зависи съществуването, развитието и разпространението на организмите на Земята [покажи] .

Вероятно горната температурна граница на живота на Земята е 50-60°C. При такива температури настъпва загуба на ензимна активност и коагулация на протеини. Общият температурен диапазон на активния живот на планетата обаче е много по-широк и е ограничен до следните граници (Таблица 1)

Таблица 1. Температурен диапазон на активния живот на планетата, °C

Сред организмите, които могат да съществуват при много високи температури, са известни термофилни водорасли, които могат да живеят в горещи извори при 70-80°C. Кръстовидните лишеи, семената и вегетативните органи на пустинни растения (саксаул, камилски трън, лалета), разположени в горния слой на гореща почва, успешно понасят много високи температури (65-80°C).

Има много видове животни и растения, които могат да издържат на високи минусови температури. Дърветата и храстите в Якутия не замръзват при минус 68°C. Пингвините живеят в Антарктида при минус 70°C, а полярните мечки, арктическите лисици и полярните сови живеят в Арктика. Полярните води с температури от 0 до -2°C са обитавани от разнообразна флора и фауна – микроводорасли, безгръбначни, риби, чийто жизнен цикъл непрекъснато протича при такива температурни условия.

Значението на температурата се състои преди всичко в нейното пряко влияние върху скоростта и характера на метаболитните реакции в организмите. Тъй като дневните и сезонните температурни колебания нарастват с отдалечаване от екватора, растенията и животните, приспособявайки се към тях, проявяват различни нужди от топлина.

Методи за адаптация

• Миграцията е преместване в по-благоприятни условия. Китовете, много видове птици, риби, насекоми и други животни мигрират редовно през цялата година.
• Изтръпването е състояние на пълна неподвижност, рязко намаляване на жизнената активност и спиране на храненето. Наблюдава се при насекоми, риби, земноводни и бозайници, когато температурата на околната среда се понижи през есента, зимата (хибернация) или когато се повиши през лятото в пустините (лятна хибернация).
• Анабиозата е състояние на рязко инхибиране на жизнените процеси, когато видимите прояви на живота временно спират. Това явление е обратимо. Наблюдава се при микроби, растения и низши животни. Семената на някои растения могат да останат в суспендирана анимация до 50 години. Микробите в състояние на суспендирана анимация образуват спори, протозоите образуват кисти.

Много растения и животни, с подходяща подготовка, успешно понасят екстремно ниски температури в състояние на дълбок покой или суспендирана анимация. При лабораторни експерименти семена, цветен прашец, растителни спори, нематоди, ротифери, цисти на протозои и други организми, сперма след дехидратация или поставяне в разтвори на специални защитни вещества - криопротектори - понасят температури, близки до абсолютната нула.

Понастоящем е постигнат напредък в практическото използване на вещества с криопротективни свойства (глицерин, полиетилен оксид, диметилсулфоксид, захароза, манитол и др.) В биологията, селското стопанство и медицината. Криопротекторните разтвори осигуряват дългосрочно съхранение на консервирана кръв, сперма за изкуствено осеменяване на селскостопански животни и някои органи и тъкани за трансплантация; защита на растенията от зимни студове, ранни пролетни мразове и др. Тези проблеми са от компетентността на криобиологията и криомедицината и се решават от много научни институции.

• Терморегулация. В процеса на еволюция растенията и животните са развили различни механизми на терморегулация:

1. в растенията
   • физиологичен - натрупването на захар в клетките, поради което концентрацията на клетъчния сок се увеличава и съдържанието на вода в клетките намалява, което допринася за устойчивостта на замръзване на растенията. Например при джуджевата бреза и хвойната горните клони умират при прекалено ниски температури, докато пълзящите презимуват под снега и не умират.
   • физически
     1. стоматална транспирация - премахване на излишната топлина и предотвратяване на изгаряния чрез отстраняване на вода (изпарение) от тялото на растението
     2. морфологични - насочени към предотвратяване на прегряване: гъсто окосмяване на листата за разпръскване на слънчевата светлина, лъскава повърхност за отразяването им, намаляване на повърхността, абсорбираща лъчи - навиване на листното острие в тръба (перена трева, власатка), поставяне на листа с ръба на слънчеви лъчи (евкалипт), намаляване на зеленина (саксаул, кактус); насочени към предотвратяване на замръзване: специални форми на растеж - нанизъм, образуване на пълзящи форми (зимуващи под сняг), тъмно оцветяване (помага за по-добро абсорбиране на топлинни лъчи и затопляне под снега)
2. при животни
   • хладнокръвни (пойкилотермни, ектотермни) [безгръбначни, риби, земноводни и влечуги] - регулирането на телесната температура се извършва пасивно чрез увеличаване на мускулната работа, структурата и цвета на обвивката, намиране на места, където е възможно интензивно поглъщане на слънчева светлина и др. .и т.н. те не могат да поддържат температурния режим на метаболитните процеси и тяхната активност зависи главно от топлината, идваща отвън, а телесната температура - от стойностите на температурата на околната среда и енергийния баланс (съотношението на абсорбция и освобождаване на лъчиста енергия).
   • топлокръвни (хомеотермни, ендотермни) [птици и бозайници] - способни да поддържат постоянна телесна температура независимо от температурата на околната среда. Това свойство позволява на много видове животни да живеят и да се размножават при температури под нулата (елени, полярна мечка, перконоги, пингвини). В процеса на еволюция те са развили два механизма на терморегулация, с помощта на които поддържат постоянна телесна температура: химически и физически. [покажи] .
     • Химическият механизъм на терморегулация се осигурява от скоростта и интензивността на окислително-възстановителните реакции и се контролира рефлексивно от централната нервна система. Важна роля за повишаване на ефективността на химическия механизъм на терморегулация изиграха такива ароморфози като появата на четирикамерно сърце и подобряването на дихателната система при птици и бозайници.
     • Физическият механизъм на терморегулация се осигурява от появата на топлоизолационни покрития (пера, козина, подкожна мазнина), потни жлези, дихателни органи, както и развитието на нервни механизми за регулиране на кръвообращението.

     Специален случай на хомеотермията е хетеротермията - различни нива на телесната температура в зависимост от функционалната активност на тялото. Хетеротермията е характерна за животни, които изпадат в хибернация или временно вцепенение в неблагоприятни периоди от годината. В същото време високата им телесна температура е значително намалена поради бавния метаболизъм (гофери, таралежи, прилепи, бързи пилета и др.).

Граници на издръжливостголемите стойности на температурния фактор са различни както в пойкилотермичните, така и в хомеотермичните организми.

Евритермните видове са в състояние да понасят температурни колебания в широк диапазон.

Стенотермните организми живеят в условия на тесни температурни граници, като се делят на топлолюбиви стенотермни видове (орхидеи, чаен храст, кафе, корали, медузи и др.) И студенолюбиви (елфийски кедър, предледникова и тундрова растителност, риби на полярните басейни, абисалните животни - зоните с най-големи океански дълбочини и др.).

За всеки организъм или група индивиди има оптимална температурна зона, в рамките на която активността е особено силно изразена. Над тази зона е зона на временно термично вцепенение, а още по-високо е зона на продължително бездействие или лятна хибернация, граничеща със зона на висока летална температура. Когато последното спадне под оптималното, настъпва зона на студено вцепенение, зимен сън и смъртоносна ниска температура.

Разпределението на индивидите в популацията, в зависимост от промените в температурния фактор на територията, обикновено се подчинява на една и съща закономерност. Оптималната температурна зона съответства на най-високата гъстота на населението, като от двете й страни се наблюдава намаляване на плътността до границата на ареала, където тя е най-ниска.

Температурният фактор на голяма площ от Земята е подложен на изразени дневни и сезонни колебания, което от своя страна определя съответния ритъм на биологичните явления в природата. В зависимост от осигуряването на топлинна енергия в симетрични зони на двете полукълба на земното кълбо, като се започне от екватора, се разграничават следните климатични зони:

1. тропическа зона. Минималната средна годишна температура надвишава 16°C, в най-хладните дни не пада под 0°C. Температурните колебания във времето са незначителни, амплитудата им не надвишава 5°C. Растителността е целогодишна.
2. Субтропичен пояс. Средната температура на най-студения месец е не по-ниска от 4°C, а на най-топлия е над 20°C. Минусовите температури са рядкост. През зимата няма стабилна снежна покривка. Вегетационният период продължава 9-11 месеца.
3. Умерен пояс. Летният вегетационен период и зимният период на покой на растенията са добре изразени. В основната част на зоната има устойчива снежна покривка. Мразовете са характерни за пролетта и есента. Понякога тази зона се разделя на две: умерено топла и умерено студена, които се характеризират с четири сезона.
4. Студена зона. Средната годишна температура е под 0°C, студове са възможни дори при кратък (2-3 месеца) вегетационен период. Годишните температурни колебания са много големи.

Моделът на вертикално разпределение на растителността, почвите и фауната в планинските райони също се определя основно от температурния фактор. В планините на Кавказ, Индия и Африка могат да се разграничат четири или пет растителни пояса, чиято последователност отдолу нагоре съответства на последователността от ширинни зони от екватора до полюса на една и съща надморска височина.

Влажност

Екологичен фактор, характеризиращ се със съдържанието на вода във въздуха, почвата и живите организми. В природата има дневен ритъм на влажност: тя се увеличава през нощта и намалява през деня. Заедно с температурата и светлината, влажността играе важна роля в регулирането на дейността на живите организми. Източникът на вода за растенията и животните са главно валежите и подземните води, както и росата и мъглата.

Влагата е необходимо условие за съществуването на всички живи организми на Земята. Животът се е зародил във водната среда. Обитателите на сушата все още са зависими от водата. За много видове животни и растения водата продължава да бъде местообитание. Значението на водата в жизнените процеси се определя от факта, че тя е основната среда в клетката, в която протичат метаболитните процеси и е най-важният начален, междинен и краен продукт на биохимичните преобразувания. Значението на водата се определя и от нейното количествено съдържание. Живите организми се състоят от поне 3/4 вода.

По отношение на водата висшите растения се делят на

• хидрофити - водни растения (водна лилия, стрела, водна леща);
• хигрофити - обитатели на прекалено влажни места (каламус, часовник);
• мезофити - растения с нормални условия на влажност (момина сълза, валериана, лупина);
• ксерофити - растения, живеещи в условия на постоянен или сезонен дефицит на влага (саксаул, камилски трън, ефедра) и техните разновидности - сукуленти (кактуси, еуфорбия).

Адаптация към живот в дехидратирана среда и среда с периодична липса на влага Важна характеристика на основните климатични фактори (светлина, температура, влажност) е тяхната естествена променливост през годишния цикъл и дори през деня, както и в зависимост от географската зоналност. В тази връзка адаптациите на живите организми също имат закономерен и сезонен характер. Адаптирането на организмите към условията на околната среда може да бъде бързо и обратимо или доста бавно, в зависимост от дълбочината на въздействие на фактора. В резултат на своята жизнена дейност организмите са способни да променят абиотичните условия на живот. Например, растенията от долния слой се оказват в условия на по-малко светлина; процесите на разлагане на органични вещества, които се случват във водните тела, често причиняват недостиг на кислород за други организми. В резултат на дейността на водните организми се променят температурният и водният режим, количеството кислород, въглероден диоксид, рН на околната среда, спектралният състав на светлината и др. Въздушна среда и нейния газов състав Развитието на въздушната среда от организмите започва след достигането им на сушата. Животът във въздуха изисква специфични адаптации и високо ниво на организация на растенията и животните. Ниската плътност и съдържание на вода, високото съдържание на кислород, лекотата на движение на въздушните маси, внезапните промени в температурата и т.н. оказват значително влияние върху процеса на дишане, водния обмен и движението на живите същества. По-голямата част от сухоземните животни са придобили способността да летят по време на еволюцията (75% от всички видове сухоземни животни). Много видове се характеризират с ансмохория - разпръскване с помощта на въздушни течения (спори, семена, плодове, протозойни цисти, насекоми, паяци и др.). Някои растения са се опрашвали от вятъра. За успешното съществуване на организмите са важни не само физичните, но и химичните свойства на въздуха и съдържанието на необходимите за живота газови компоненти. Кислород.За по-голямата част от живите организми кислородът е жизненоважен. В среда без кислород могат да растат само анаеробни бактерии. Кислородът осигурява осъществяването на екзотермични реакции, при които се освобождава енергията, необходима за живота на организмите. Това е крайният акцептор на електрони, който се отделя от водородния атом в процеса на обмен на енергия. В химично свързано състояние кислородът е част от много важни органични и минерални съединения на живите организми. Неговата роля като окислител в кръговрата на отделните елементи на биосферата е огромна. Единствените производители на свободен кислород на Земята са зелените растения, които го образуват по време на фотосинтеза. Определено количество кислород се образува в резултат на фотолиза на водни пари от ултравиолетови лъчи извън озоновия слой. Усвояването на кислород от организмите от външната среда става по цялата повърхност на тялото (протозои, червеи) или чрез специални дихателни органи: трахея (насекоми), хриле (риби), бели дробове (гръбначни). Кислородът се свързва химически и се транспортира в тялото чрез специални кръвни пигменти: хемоглобин (гръбначни), хемоциапин (мекотели, ракообразни). Организмите, живеещи в условия на постоянна липса на кислород, са развили подходящи адаптации: повишен кислороден капацитет на кръвта, по-чести и по-дълбоки дихателни движения, голям белодробен обем (при обитатели на планини, птици) или намалено използване на кислород от тъканите поради увеличаване на количеството миоглобин - кислороден акумулатор в тъканите (при обитателите на водната среда). Поради високата разтворимост на CO 2 и O 2 във вода, относителното им съдържание тук е по-високо (2-3 пъти), отколкото във въздуха (фиг. 1). Това обстоятелство е много важно за хидробиониката, която използва или разтворен кислород за дишане, или CO 2 за фотосинтеза (водни фототрофи). Въглероден двуокис.Нормалното количество на този газ във въздуха е малко - 0,03% (по обем) или 0,57 mg/l. В резултат на това дори малките колебания в съдържанието на CO 2 се отразяват значително в процеса на фотосинтеза, който пряко зависи от него. Основните източници на CO 2, постъпващи в атмосферата, са дишането на животните и растенията, горивните процеси, вулканичните изригвания, дейността на почвените микроорганизми и гъби, промишлените предприятия и транспорта. Имайки свойството да абсорбира в инфрачервената област на спектъра, въглеродният диоксид влияе върху оптичните параметри и температурния режим на атмосферата, причинявайки добре познатия „парников ефект“. Важен екологичен аспект е увеличаването на разтворимостта на кислорода и въглеродния диоксид във водата с понижаване на нейната температура. Ето защо фауната на водните басейни на полярните и субполярните ширини е много богата и разнообразна, главно поради повишената концентрация на кислород в студената вода. Разтварянето на кислород във вода, както всеки друг газ, се подчинява на закона на Хенри: то е обратно пропорционално на температурата и спира, когато се достигне точката на кипене. В топлите води на тропическите басейни намалената концентрация на разтворен кислород ограничава дишането и следователно жизнената активност и броя на водните животни. Напоследък се наблюдава забележимо влошаване на кислородния режим на много водоеми, причинено от увеличаване на количеството органични замърсители, чието унищожаване изисква големи количества кислород. Райониране на разпространението на живите организми Географско (широчинно) райониране В посока на ширина от север на юг на територията на Руската федерация последователно са разположени следните природни зони: тундра, тайга, широколистна гора, степ, пустиня. Сред елементите на климата, които определят зоналността на разпространението и разпространението на организмите, водеща роля играят абиотичните фактори - температура, влажност, светлинни условия. Най-забележими зонални промени се проявяват в характера на растителността - водещият компонент на биоценозата. Това от своя страна е съпроводено с промени в състава на животните – консументи и деструктори на органични остатъци в хранителните вериги. Тундра- студена, безлесна равнина на северното полукълбо. Климатичните му условия са неподходящи за растеж на растения и разлагане на органични остатъци (вечна замръзналост, сравнително ниски температури дори през лятото, кратки периоди на температури над нулата). Тук са формирани уникални биоценози, малки по видов състав (мъхове, лишеи). В това отношение производителността на тундровата биоценоза е ниска: 5-15 c/ha органична материя годишно. Зона тайгахарактеризиращ се с относително благоприятни почвено-климатични условия, особено за иглолистните видове. Тук са се формирали богати и високопродуктивни биоценози. Годишното образуване на органична маса е 15-50 ц/ха. Условията на умерения пояс доведоха до образуването на сложни биоценози широколистни горис най-висока биологична продуктивност в Руската федерация (до 60 c/ha годишно). Разновидности на широколистните гори са дъбови гори, буково-кленови гори, смесени гори и др. Такива гори се характеризират с добре развит храст и тревист подлес, което улеснява разполагането на фауна от различни видове и численост. Степи- естествена зона на умерената зона на земните полукълба, която се характеризира с недостатъчно водоснабдяване, така че тук преобладава тревиста, предимно зърнена растителност (перена трева, власатка и др.). Фауната е разнообразна и богата (лисица, заек, хамстер, мишки, много птици, особено прелетни). Степната зона включва най-важните райони за производство на зърно, технически култури, зеленчукови култури и животновъдство. Биологичната продуктивност на тази природна зона е сравнително висока (до 50 c/ha годишно). Пустинипреобладават в Централна Азия. Поради малкото валежи и високите температури през лятото, растителността заема по-малко от половината от територията на тази зона и има специфични адаптации към сухи условия. Фауната е разнообразна, нейните биологични особености са разгледани по-рано. Годишното образуване на органична материя в пустинната зона не надвишава 5 c/ha (фиг. 107). Соленост на околната среда Соленост на водната средахарактеризиращ се със съдържанието на разтворими соли в него. Сладката вода съдържа 0,5-1,0 g/l, а морската вода съдържа 10-50 g/l соли. Солеността на водната среда е важна за нейните обитатели. Има животни, приспособени да живеят само в прясна вода (циприниди) или само в морска вода (херинга). При някои риби отделните етапи на индивидуално развитие протичат при различна соленост на водата, например обикновената змиорка живее в сладки водоеми и мигрира към Саргасово море, за да хвърля хайвера си. Такива водни обитатели изискват подходящо регулиране на солевия баланс в организма. Механизми за регулиране на йонния състав на организмите. Сухопътните животни са принудени да регулират солния състав на течните си тъкани, за да поддържат вътрешната среда в постоянно или почти постоянно химически непроменено йонно състояние. Основният начин за поддържане на солевия баланс във водните организми и сухоземните растения е избягването на местообитания с неподходяща соленост. Такива механизми трябва да работят особено интензивно и точно при мигриращите риби (сьомга, сьомга, сьомга, змиорка, есетра), които периодично преминават от морска вода в прясна вода или обратно. Осмотичната регулация се осъществява най-просто в прясна вода. Известно е, че в последните концентрацията на йони е много по-ниска, отколкото в течните тъкани. Според законите на осмозата външната среда навлиза в клетките по градиент на концентрация през полупропускливи мембрани и се получава вид "разреждане" на вътрешното съдържание. Ако този процес не се контролира, тялото може да се подуе и да умре. Сладководните организми обаче имат органи, които премахват излишната вода. Запазването на необходимите за живота йони се улеснява от факта, че урината на такива организми е доста разредена (фиг. 2, а). Отделянето на такъв разреден разтвор от вътрешните течности вероятно изисква активна химическа работа на специализирани клетки или органи (бъбреци) и тяхната консумация на значителна част от общата основна метаболитна енергия. Напротив, морските животни и риби пият и абсорбират само морска вода, като по този начин допълват постоянното й освобождаване от тялото във външната среда, което се характеризира с висок осмотичен потенциал. В този случай едновалентните йони на солената вода се отстраняват активно навън от хрилете, а двувалентните йони - от бъбреците (фиг. 2, b). Клетките изразходват доста енергия за изпомпване на излишната вода, така че когато солеността се увеличава и водата в тялото намалява, организмите обикновено преминават в неактивно състояние - солева анабиоза. Това е типично за видове, живеещи в периодично пресъхващи басейни с морска вода, естуари и крайбрежни зони (ротифери, амфиподи, флагелати и др.) Соленост на горната корасе определя от съдържанието на калиеви и натриеви йони в него и, подобно на солеността на водната среда, е важно за нейните обитатели и на първо място за растенията, които имат подходяща адаптация към нея. Този фактор не е случаен за растенията, той ги съпътства по време на еволюционния процес. Така наречената солена растителност (солянка, женско биле и др.) е ограничена до почви с високо съдържание на калий и натрий. Най-горният слой на земната кора е почвата. В допълнение към солеността на почвата се разграничават и други показатели: киселинност, хидротермичен режим, аерация на почвата и др. Заедно с релефа, тези свойства на земната повърхност, наречени едафични екологични фактори, оказват екологично въздействие върху нейните обитатели. Едафични фактори на околната среда Свойства на земната повърхност, които оказват въздействие върху околната среда върху нейните обитатели. взети назаем Почвен профил Видът на почвата се определя от нейния състав и цвят. A - Тундровата почва има тъмна, торфена повърхност. Б – Пустинната почва е лека, едрозърнеста и бедна на органични вещества Кестеновата почва (C) и черноземът (D) са богати на хумус ливадни почви, характерни за евразийските степи и северноамериканските прерии. Червеникавият излужен латозол (E) на тропическата савана има много тънък, но богат на хумус слой. Подзолистите почви са типични за северните ширини, където има голямо количество валежи и много малко изпарение. Те включват богат на органични вещества кафяв горски подзол (F), сиво-кафяв подзол (H) и сиво-каменист подзол (I), който поддържа както иглолистни, така и широколистни дървета. Всички те са относително кисели и за разлика от тях червено-жълтият подзол (G) на борови гори е доста силно излужен. В зависимост от едафичните фактори могат да се разграничат редица екологични групи растения. Въз основа на реакцията към киселинността на почвения разтвор се разграничават: ацидофилни видове, растящи при pH под 6,5 (торфени растения, хвощ, бор, ела, папрат); неутрофили, предпочитащи почвата с неутрална реакция (pH 7) (повечето култивирани растения); basophila - растения, които растат най-добре на субстрат с алкална реакция (pH над 7) (смърч, габър, туя) и безразлични - могат да растат на почви с различни стойности на pH. Спрямо химичния състав на почвата растенията се делят на олиготрофен, неизискващ към количеството хранителни вещества; мезотрофни, изискващи умерено количество минерали в почвата (тревисти многогодишни растения, смърч), мезотрофни, изискващи голямо количество налични пепелни елементи (дъб, плодове). По отношение на отделните батерии видовете, които са особено взискателни към високо съдържание на азот в почвата, се наричат ​​нитрофили (коприва, селскостопански растения); тези, които изискват много калций - калцифили (бук, лиственица, горска трева, памук, маслина); растенията от солени почви се наричат ​​​​халофити (солянка, сарсазан); някои от халофитите са способни да отделят излишни соли навън, където тези соли след изсушаване образуват твърди филми или кристални натрупвания Във връзка с механичния състав рохкави пясъчни растения - псамофити (саксаул, пясъчна акация) растения от скалисти сипеи, пукнатини и вдлъбнатини на скали и други подобни местообитания - литофити [петрофити] (хвойна, горун) Релефът и естеството на почвата оказват значително влияние върху специфичното движение на животните и разпространението на видовете, чиято жизнена дейност е временно или трайно свързана с почвата. Естеството на кореновата система (дълбока, повърхностна) и начина на живот на почвената фауна зависят от хидротермичния режим на почвите, тяхната аерация, механичен и химичен състав. Химическият състав на почвата и разнообразието от нейните обитатели оказват влияние върху нейното плодородие. Най-плодородни са черноземните почви, богати на хумус. Като абиотичен фактор релефът оказва влияние върху разпространението на климатичните фактори и по този начин върху формирането на съответната флора и фауна. Например, по южните склонове на хълмове или планини винаги има по-висока температура, по-добра осветеност и съответно по-ниска влажност.

облекчениев живота на растенията действа като косвено действащ фактор. Под влияние на релефа различно се развива комплекс от климатични и почвени фактори. В зависимост от размера на формите се разграничават макрорелеф(планини, низини), мезорелеф(хълмове, дерета, била) и микрорелеф(малки неравности, вдлъбнатини, неравности).

Макрорелеф

При изкачване на планини се променят климатичните, почвените и други фактори на околната среда. Следователно в планините има поясно разпределение на растителността. Особено особени условия се развиват близо до границата на вечния сняг, те се отразяват в структурата, физиологията и сезонното развитие на растенията. Високопланинските растения се характеризират с клекнал растеж, малки листа, големи и ярко оцветени цветове. Много растения показват признаци на ксерофитизъм. Наред с надморската височина, стръмността и експозицията на склоновете оказват голямо влияние върху разпространението на растенията. Най-топлолюбивите и светлолюбиви растения растат на южния склон. Материал от сайта

Мезорелеф

По-малките релефни форми (хълмове, дерета, оврази) също оказват влияние върху разпространението на растителността. По този начин в горската зона примесите от дъб и ясен в горите са ограничени до повишени райони, а по-северните видове се заселват в равнините. Основното значение на елементите на мезорелефа е преразпределението на зоналните фактори на околната среда.

Микрорелеф

Микрорелефът също допринася за появата на различия в местообитанията на растенията, в тази връзка се наблюдава редуване на видове с различни екологични характеристики в малко пространство.

По последни данни планинските райони с различни морфометрични характеристики и специфичен климат заемат около 36% площ на Земята. Планинският релеф заема значителни площи в страната ни.

Влиянието на релефа върху климата е голямо и изключително разнообразно. Има две характерни черти:

1) под влияние на характеристиките на релефа в планинските страни се създават специфични климатични характеристики;

2) планинските системи, нарушаващи процесите на адвекция на въздушните маси и атмосферната циркулация, оказват значително влияние върху климата и времето на околните райони.

Това до голяма степен зависи от формата и композиционната структура на отделните долини и хребети в рамките на планините, както и от положението (меридионално или широтно) и мащаба на планинската система като цяло.

М.А. Петросянц разделя орографските влияния върху атмосферните процеси на три класа:

1) мащабни влияния на орографията върху формирането на общото климатично разпределение на въздушните течения и планетарните циркулационни системи;

2) влиянието на орографията върху мезомащабните процеси, т.е. върху появата, развитието, движението на циклони и антициклони, влошаване и ерозия на атмосферните фронтове в близост до планините (така наречената орографска циклогенеза и фронтогенеза);

3) местни орографски влияния, които определят появата на различни характеристики в хода на метеорологичните стойности, свързани със специфични форми на релефа с кратък обхват (долина, склон, проход и др.).

В резултат на тези влияния в планинските райони се създават големи неравномерности (петнистост) в пространственото разпределение на облачността, вятъра, особено валежите и опасните метеорологични явления. Мащабът на въздействието на релефа върху процесите на формиране на времето в атмосферата е различен. По този начин хоризонталното влияние на планините, в зависимост от тяхната височина и обхват, може да се прояви на разстояние до 500 km или повече. Например, среднопланинската система на украинските Карпати има значително влияние върху разпределението на валежите в съседните райони (от 100 до 300 km в зависимост от посоката на влагоносния поток). Вертикалното влияние на големите планински системи (Кавказ, Памир, Хималаите и др.) върху въздушните потоци и топлинния режим на тропосферата може да се простира до височина 10–12 km. Както показват теоретичните изследвания на академик А.А. Дородницин, дори сравнително малки възвишения (Донецка, Среднеруска и др., 200–400 м надморска височина), разположени сред равнината и имащи значителна хоризонтална ширина, могат да окажат влияние върху процесите на формиране на времето, които могат да бъдат проследени до височина 4 км.

В планинатаОсновните климатообразуващи фактори, в допълнение към географската ширина и атмосферната циркулация, са следните характеристики на релефа:

• надморска височина над морското равнище;
• форма (вид) на релефа;
• експозиция;
• стръмност на склоновете.

Въпреки че основната е абсолютната височина, различните влияния на релефните форми, изложението на склона и степента на защитеност на мястото понякога се оказват толкова значителни, че напълно неутрализират нейната роля. Поради различното влияние на тези релефни фактори върху атмосферните и радиационните процеси се формира особен тип климат, т.нар. планински климат. Дори в сравнително близки райони могат да се създадат местни климатични вариации (микроклимати), изразяващи се в изключителното му разнообразие, както и във вертикално зониране.