Основні кліматичні фактори та їхній вплив на організм

Для існування живих організмів найбільше значення мають такі кліматичні фактори, як:

· температура,

· вологість,

· світло.

Температура на земній поверхні залежить від географічної широти місцевості та її висоти над рівнем моря. Крім того, вона змінюється з порами року. В зв'язку з цим у тварин і рослин виробились різні пристосування до температурних умов. У більшості організмів процеси життєдіяльності відбуваються в інтервалі температур від 4°С до +40–45°С. Цим пояснюють бідність форм життя в арктичних районах і тундрі.

Для кожного виду характерна оптимальна температура і крайні межі виживання, за яких ще відбуваються процеси життєдіяльності. Виробилися вони в процесі добору і пристосування до умов існування. Більшість морських безхребетних дуже чутливі до змін температури і витримують її підвищення лише до 30°С, а мало які з них – до 38°С. Вони мешкають у великих водоймах, які не перегріваються, тому у них не виробились пристосування до виживання за високих температур. Значно ширший діапазон витривалості до змін температури у мешканців малих прісних водойм. Вони можуть витримувати як промерзання, так і нагрівання до 41–44°С.

Температура тіла багатьох організмів (рослин і всіх тварин за винятком птахів і ссавців) залежить від температури навколишнього середовища, їх називають пойкілотермними. Інтенсивність життєдіяльності і темпи розвитку цих організмів залежать від зовнішньої температури. Наприклад, сприятлива температура для розвитку лучного метелика обмежена 25–32°С; за температури понад 35°С гинуть особини на всіх стадіях розвитку, а нижче від 10°С розвиток припиняється.

Хоча температура тіла пойкілотермних організмів визначається температурою зовнішнього середовища, однак і вони здатні частково її змінювати. Рослини уникають перегрівання регулюванням випаровування шляхом автоматичного відкривання і закривання продихів. Тваринні організми регулюють випаровування через шкірні пори і дихальні шляхи.

Найдосконаліша терморегуляція з'явилась лише у вищих хребетних – птахів і ссавців, забезпечивши їм широке розселення у всіх кліматичних поясах. Вони дістали назву гомойотермних організмів.

У гомойотермних тварин стала температура тіла забезпечується зміною окисно-відновних процесів, які продукують теплоту, а також пристосуваннями для охолодження. У більшості ссавців охолодження досягається внаслідок випаровування поту з поверхні шкіри і вологи зі слизових оболонок. Волосяний покрив ссавців і пір'я птахів також забезпечують терморегуляцію.

У більшості птахів температура зазвичай становить близько 40°С, а у ссавців – близько 37°С, ця ж температура підтримується як в умовах високої зовнішньої температури, так і на морозі. Однак у молодих тварин іноді механізми терморегуляції ще не досконалі, і вони на перших порах потребують материнського тепла. Недосконалі механізми терморегуляції у нижчих ссавців – яйцекладних і сумчастих, температура тіла яких ще залежить від температури зовнішнього середовища.

3. Вологість.

Без води життя неможливе. Більшість рослин і тварин вологолюбні. У мешканців посушливих місць виробилась низка пристосувань для існування в умовах водного дефіциту. Рослини степів і пустель (ксерофіти) можуть мати видозмінені листки (колючки у кактуса) або бути безлистими (саксаул). Деякі мають дуже глибокі корені (наприклад, верблюжа колючка – до 16 м). У ковили листки складаються в трубочки, продихами всередину, що сприяє зменшенню випаровування. Випаровуванню запобігають і такі пристосування, як щільна кутикула, восковий наліт, вирости шкірки – волоски на поверхні листків.

Особливу групу ксерофітів становлять сукуленти, які запасають воду в дощову погоду і потім повільно її витрачають під час посухи. Вони мають м'ясисті стебло і листки (очиток, кактуси, агави, молодило).

Нарешті, рослини - ефемери мають короткий вегетаційний період (зірочки маленькі, тюльпан, мак, шафран) і навесні до настання посушливого періоду встигають відквітувати, утворити насіння, запасти поживні речовини в цибулинах, кореневищах, бульбах.

Більшість тварин – мешканців пустель – може жити без води, отримуючи її з їжею або на безводний період відкладаючи багато жиру, під час окиснення якого в організмі утворюються молекули води; деякі впадають у літню сплячку (гризуни, черепахи). Багато мешканців пустель рятуються від спеки і втрати вологи, ховаючись на день у норах. Великі ссавці пустель (сайгак, кулан) можуть здійснювати міграції на далекі відстані в пошуках води.

Світло – один з найважливіших факторів, з яким пов'язане все життя на Землі. В спектрі сонячного світла виділяють три біологічно нерівнозначні зони:

· ультрафіолетову,

· видиму,

· інфрачервону.

Ультрафіолетове випромінювання згубне для всього живого. Життя на поверхні Землі можливе завдяки озоновому екрану, який не пропускає основну масу цього випромінювання. Невеликі їх кількості, що досягають поверхні Землі, необхідні для життя, з ними, зокрема, пов'язаний синтез кальциферолів (віт. D) в організмі людини й тварин.

Видиме випромінювання особливо необхідне для життя. Воно використовується зеленими рослинами для фотосинтезу. Більшість тварин добре розрізняють це випромінювання, без нього неможливе орієнтування в просторі за допомогою зору. Розвиток кольорового зору спричинив у процесі природного добору формування тварин різного забарвлення, що часто має захисне значення, і забарвлення квіток, які приваблюють до себе комах-запилювачів.

Інфрачервоне випромінювання найбагатше на теплову енергію. Поглинаючись тканинами тварин і рослин, воно спричинює їх нагрівання. З ним пов'язана інтенсивність фізіологічних процесів у рослинах і організмах пойкілотермних тварин.

Характер освітлення має добову і сезонну періодичність. У зв'язку з цим у різних видів тварин виникла пристосованість до активного життя в різний час доби. Майже всі фізіологічні процеси в організмі рослин і тварин мають добовий ритм. Люди це відчувають під час швидкого переміщення (наприклад, на літаку) з одного часового поясу в інші. Реакція тварин і рослин на тривалість світлового дня і ночі відома як фотоперіодизм.

Пристосування рослин і тварин до сезонного ритму зовнішніх умов. Зміна пір року в помірному поясі спричинює значні зміни в житті природи, пов'язані, насамперед, зі змінами тривалості світлового дня та температури. Навесні життя активно пробуджується від зимового сну. Розквітають первоцвіти. В Україні це проліски, шафран, зірочки маленькі, підбіл звичайний (матиймачуха), жабник. Розквітають спилювані вітром дерева: вільха, верба, ліщина; з'являються листки на деревах. Прокидаються комахи. Прилітають перелітні птахи. Починається період розмноження у багатьох видів риб, земноводних, ссавців, птахів.

У середині літа ріст багатьох видів рослин припиняється, зменшується кількість квітучих рослин, закінчується розмноження птахів. Починається дозрівання насіння й плодів; стає помітнішою підготовка до зими. У відповідних органах (коренях, кореневищах, цибулинах, бульбах) рослин нагромаджуються запасні поживні речовини. У спеціальних органах комах – жирових тілах – нагромаджується жир. У підшкірній жировій клітковині багатьох ссавців також нагромаджується жир.

Восени у птахів і ссавців відбувається линяння. З дерев і кущів опадає листя.

Багато видів організмів набули здатності переживати несприятливі умови (високу або дуже низьку температуру, зниження вологості, відсутність їжі) у стані глибокого спокою. Він характеризується зниженням фізіологічних процесів, уповільненням газообміну, припиненням живлення і нерухомістю тварин. Температура, за якої настає такий стан, різна для різних видів. У деяких комах, риб і земноводних глибокий спокій настає вже в разі зниження температури до +15°С, у інших – при +10°С, а у деяких – лише за температури, близької до 0°С.

У різних видів рослин стан зимового спокою властивий різним органам. У цибулинних рослин – цибулинам, у папоротей та деяких інших – кореневищу, у запашного горошку – підземним бульбам, у будяка – притисненим до землі розеткам листків, у більшості ж рослин – насінню.

Безхребетні тварини можуть перезимовувати на різних стадіях розвитку. Упродовж осені і зими у рослин і комах підвищується стійкість до низьких температур. Це явище дістало назву загартовування.

Особливою стійкістю до несприятливих умов характеризуються організми в стані анабіозу. Під час анабіозу життєві процеси тимчасово припинені або настільки знижені, що видимих проявів життя немає. У квіткових рослин стан анабіозу входить у нормальний цикл життя. Насіння у висушеному стані зберігає схожість багато років. У деяких безхребетних (одноклітинних, нижчих ракоподібних, коловерток) анабіоз настає при висиханні калюж і боліт, в яких вони живуть. Інші безхребетні впадають в анабіоз при заморожуванні. Одноклітинні, деякі членистоногі (дафнії, циклопи, комахи) можуть вмерзати в лід. У спеціальних дослідах гусінь метеликів витримала заморожування за температури – 79°С, а круглі черви – за – 183°С. Спори мохів і папоротей та насіння злаків після висушування були піддані дії температури – 272°С і зберегли схожість.

Встановлено, що повернення до активного життя із стану анабіозу можливе лише в тому разі, якщо тканинна рідина не утворює кристалів, а залишається в переохолодженому стані це пов'язано з тим, що в тканинах утворюється гліцерин, який запобігає промерзанню.

Зниження інтенсивності обміну речовин, що спостерігається у ссавців, виявляється у формі сплячки. Причинами її виникнення є зниження температури, а також відсутність їжі як узимку, так і влітку, коли рослинність у степу й пустелі вигорає від спеки. Хом'яки, бурундуки, їжаки, кажани, деякі види ховрахів впадають у зимову сплячку. У інших видів ховрахів спостерігається літня сплячка, зазвичай у засушливу половину літа. Під час сплячки знижується активна терморегуляція, температура тіла зменшується майже до температури навколишнього середовища, уповільнюються всі функції. Частота серцевих скорочень у кажанів, наприклад, падає від 420 до 16 за хвилину.

У деяких ссавців – ведмедя, борсука, єнотоподібного собаки – настає зимовий сон, під час якого також значно знижується обмін речовин, але не відбувається зниження температури тіла.

Під час осіннього линяння у ссавців виростає густий підшерсток, у птахів – пух, які запобігають переохолодженню тварин узимку.

Для завершення життєвого циклу деяким рослинам, комахам та іншим організмам необхідні охолодження і проходження зимових стадій спокою. В цей час здійснюються певні фізіологічні процеси, які готують організм до нового етапу активної життєдіяльності.

Дата добавления: 2015-06-28