Реферат
«Організм і середовище»
Введення
У процесі еволюції і напруженої боротьби за існування організми освоїли самі різні умови середовища, і при цьому сформувалися все сучасне різноманіття рослин та тварин, що обчислюється приблизно двома мільйонами видів. У свою чергу життєдіяльність організмів справила величезний вплив на неживу середу, яка ускладнювалася й еволюціонувала разом з розвитком життя.
Загальна картина навколишньої природи представляє не безладне поєднання різних живих істот, а досить стійку і організовану систему, в якій кожен вид рослин і тварин займає певне місце.
Ми знаємо, що будь-який вид здатний до необмеженого розмноження і може швидко заселити весь доступний йому простір. Очевидно, що одночасне спільне існування різноманітних живих істот можливе лише за наявності особливих механізмів, які регулюють перебіг розмноження і визначають просторовий розподіл видів і чисельність особин. Така регуляція - наслідок складних конкурентних і інших взаємовідносин між організмами в процесі їх життєдіяльності. Велику роль при цьому відіграють і впливу з боку фізичних умов середовища.
Вивчення взаємовідносин організмів між собою і між організмами та фізичним середовищем проживання становить зміст розділу біології, що отримав назву екології («ойкос» - житло, притулок і «логос» - наука, грец.).
Екологія спирається на узагальнення і висновки більшості інших розділів біології, а також наук про Землю.
Екологічні закономірності служать науковою основою для раціонального використання людиною природних біологічних ресурсів і для вирішення багатьох господарських завдань.
1. Середа і екологічні фактори
Організм і фактори середовища. У поняття зовнішнього середовища входять всі умови живої та неживої природи, які оточують організм і прямо або побічно впливають на його стан, розвиток, виживання і розмноження. Середовище завжди являє собою складний комплекс різних елементів. Окремі елементи середовища, що діють на організм, називають екологічними чинниками.
Серед них розрізняють дві різні за своєю природою групи:
1. Абіотичні фактори - все що впливають на організм елементи неживої природи. До найбільш важливих факторів відносяться світло, температура, вологість та інші компоненти клімату, а також склад водної, повітряної і грунтової середовища.
2. Біотичні фактори - всілякі впливи, яких зазнає організм з боку оточуючих його живих істот. У сучасну епоху виключно великий вплив на природу робить діяльність людини, яку можна розглядати як особливий екологічний фактор.
У природі зовнішні умови завжди в якійсь мірі мінливі. Кожен вид в процесі еволюції пристосувався до певної інтенсивності екологічних факторів і амплітуді їх коливання. Виниклі пристосування до умов проживання спадково закріплені. Тому, будучи дуже доцільними для середовища, в якій історично сформувався вид, екологічні адаптації обмежують або навіть виключають можливість існування в іншій обстановці.
Різні екологічні чинники: як, температура, газовий склад атмосфери, їжа, діють на організм різними шляхами. Відповідно різні морфологічні і фізіологічні пристосування до них. Проте результати впливу будь-якого фактора екологічно порівнянні, тому що вони завжди виражаються в зміні життєздатності організму, що в кінцевому підсумку призводить до зміни чисельності популяції.
Інтенсивність фактора, найбільш сприятлива для життєдіяльності, називається оптимальної чи оптимумом. Чим більше відхиляється значення чинника від оптимальної для даного виду величини (як у бік пониження, так і в бік підвищення), тим сильніше пригнічується життєдіяльність. Межі, за якими існування організму неможливо, називають нижньою і верхньою межами витривалості.
Так як оптимум відображає особливості умов в місцях проживання, то він зазвичай неоднаковий у різних видів. Відповідно до того, який рівень фактора найбільш сприятливий, можна розрізняти види: тепло-і холодолюбиві, волого-і сухолюбівие, пристосовані до високої і низької солоності води і т. д. Поряд з цим видові пристосування виявляються також і у витривалості до ступеня мінливості чинника. Вузько пристосованими називають види, що виносять лише невеликі відхилення чинника від оптимальної величини; широко пристосованими - види, здатні витримувати значні зміни даного фактора. Наприклад, більшість мешканців моря вузько пристосовані до відносно високої солоності води, і зниження концентрації солей у воді для них згубно. Мешканці прісних вод також вузько пристосовані, але до низького вмісту солей у воді. Проте є види, здатні виносити дуже великі зміни солоності води, наприклад рибка трехиглая колючка, яка може жити як у прісних водах, так і в солоних озерах і навіть у морях.
Пристосування до окремих факторів середовища значною мірою незалежні, тому один і той же вид може мати вузької пристосованістю до одного з факторів, наприклад до солоності, і широкій пристосованістю до іншого, наприклад, до температури або їжі.
Взаємодія чинників. Обмежуючий фактор. На організм завжди одночасно діє дуже складний комплекс навколишніх умов. Результат їх спільного впливу не є простою сумою реакцій на дію окремих факторів. Оптимум і межі витривалості по відношенню до одного з факторів середовища залежать від рівня інших. Наприклад, при оптимальній температурі підвищується витривалість до несприятливої вологості і нестачі їжі. З іншого боку, велика кількість їжі збільшує стійкість організму до змін кліматичних умов.
Однак така взаємна компенсація завжди обмежена, і жоден з необхідних для життя факторів не може бути замінений іншим. Тому при зміні місця проживання або при зміні умов у даній місцевості життєдіяльність виду та його здатність до конкуренції з іншими буде обмежуватися тим із факторів, який найсильніше відхиляється від оптимальної для виду величини. Якщо кількісне значення хоча б одного з факторів виходить за межі витривалості, то існування виду стає неможливим, як би не були сприятливі інші умови.
Наприклад, поширення багатьох тварин і рослин на північ зазвичай обмежує брак тепла, тоді як на півдні обмежуючим фактором для тих же видів може виявитися недолік вологи або необхідної їжі.
Взаємозалежність організмів і середовища. Організм цілком залежить від середовища і немислимий без неї. Але в процесі життєдіяльності і безперервного обміну речовин з середовищем рослини і тварини самі впливають на навколишні умови і змінюють фізичну середу. Виникаючі в ній зміни в свою чергу викликають у організмів необхідність нових екологічних пристосувань. Масштаби і значення таких змін неживої природи під впливом діяльності живих істот дуже великі. Досить згадати, що фотосинтез рослин привів до утворення сучасної атмосфери, багатої киснем, яка стала одним з основних умов існування для більшості сучасних організмів. У результаті життєдіяльності організмів виникла грунт, до складу і характеру якої пристосувалися в процесі еволюції рослини і тварини. Змінився і клімат, і виникли місцеві його особливості - мікроклімат.
2. Основні кліматичні фактори та їх вплив на організм
Клімат - один з головних компонентів зовнішнього середовища. Для життя наземних рослин і тварин найбільше значення мають 3 елементи клімату: світло, температура і вологість. Важлива особливість цих факторів полягає в їх закономірною мінливості як протягом року і доби, так і в зв'язку з географічною зональністю. Тому й пристосування до них мають закономірний зональний і сезонний характер.
Світло. Сонячне випромінювання служить основним джерелом енергії для всіх процесів, що відбуваються на Землі. Біологічна дія сонячного випромінювання різноманітно і обумовлено його спектральним складом, інтенсивністю, а також добової і сезонної періодичністю освітлення.
У спектрі сонячного випромінювання виділяються три області, різні по біологічній дії: ультрафіолетова, видима і інфрачервона.
Ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 0,290 мкм згубні для всього живого. Життя на Землі можлива лише тому, що це короткохвильове випромінювання затримується озоновим шаром атмосфери. До поверхні Землі доходить лише невелика частина більш довгих ультрафіолетових променів (0,300-0,400 мкм). Вони володіють високою хімічною активністю і у великій дозі можуть ушкоджувати живі клітини. У невеликих дозах ультрафіолетові промені необхідні людині і тваринам. Зокрема, вони сприяють утворенню в організмі вітаміну D. Деякі тварини, наприклад комахи, зорово розрізняють ультрафіолетові промені.
Вплив видимих променів з довжиною хвилі об 0,400 до 0,750 мкм, на частку яких припадає велика частина енергії сонячного випромінювання, що досягає земної, поверхні, призвело до виникнення у рослин і тварин ряду дуже важливих пристосувань.
Зелені рослини синтезують органічну речовину, отже, і їжу для всіх інших організмів за рахунок енергії саме цієї частини спектру.
Все-таки для тварин і бесхлорофільних рослин світло не є обов'язковою умовою існування, і багато грунтові, печерні і глибоководні види пристосувалися до життя в темряві. Для більшості тварин видиме світло є одним з важливих факторів зовнішнього середовища. Він сильний подразник і бере участь в регуляції багатьох процесів. Особливо важлива роль видимого світла в поведінці, в просторовій орієнтуванні. Навіть багато одноклітинні тварини чітко реагують на зміну освітленості. У більш високоорганізованих, починаючи з кишковопорожнинних, вже є спеціальні світлочутливі органи, а у вищих форм (членистоногі, молюски, хребетні) паралельно і незалежно розвинулися складні органи зору - очі і здатність образного сприйняття навколишніх предметів.
Більшість тварин добре розрізняють спектральний склад світла, т. е. мають кольоровий зір. Розвиток зору призвело до виникнення у тваринних різноманітних забарвлень, що допомагають переховуватися від ворога або дізнаватися особин свого виду. У рослин виникли яскраві забарвлення квіток, що привертають запилювачів, що полегшило перехресне запилення.
Інфрачервоні промені з довжиною хвилі більше 0,750 мкм, які не сприймаються оком людини, є важливим джерелом теплової енергії. Ними особливо багатий пряме сонячне світло. Ці довгохвильові випромінювання, поглинаючись тканинами тварин і рослин, викликають їх нагрівання. Багато холоднокровні тварини (ящірки, змії, комахи) використовують сонячне світло для підвищення температури тіла, активно вибираючи найбільш освітлені сонцем місця. Світловий режим у природі має виразну добову і сезонну періодичність, яка обумовлена обертанням Землі.
У зв'язку з добовим ритмом освітлення у тварин виникли пристосування до денного і нічного способу життя. У кожного виду активність припадає на певні години доби. У певні години доби відкриваються квітки багатьох рослин, а у деяких спостерігаються добові рухи листя (наприклад, у деяких бобових). Майже всі внутрішні фізіологічні процеси у рослин і тварин мають добовий ритм з максимумом і мінімумом у певні години.
Велике екологічне значення має тривалість дня. Вона сильно змінюється з географічною широтою і порою року. Тільки на екваторі тривалість дня круглий рік однакова і дорівнює 12 годинам. З віддаленням від екватора тривалість дня літнього півріччя прогресивно збільшується, а зимового - скорочується; найдовший день припадає на 22 червня (літнє сонцестояння), а найкоротший - 22 грудня (зимове сонцестояння). За полярним колом влітку спостерігається безперервний день, а взимку - безперервна ніч, тривалість яких біля полюсів досягає 6 місяців. У дні весняного (21 березня) і осіннього (23 вересня) рівнодення тривалість дня між полярними колами усюди дорівнює 12 годинам. Від тривалості дня і висоти Сонця над горизонтом залежить приплив сонячного випромінювання на земну поверхню, тому з сезонними змінами світлового режиму тісно пов'язані і температурні умови. Внаслідок цього тривалість дня служить важливим екологічним фактором, регулюючим періодичні явища в живій природі.
Температура. Всі хімічні процеси, що протікають в організмі, знаходяться в залежності від температури. Природно тому, що великі зміни термічних умов, які часто спостерігаються в природі, глибоко відображаються на рості, розвитку та інших проявах життєдіяльності тварин і рослин. Особливо ясно залежність від зовнішньої температури виражена в організмів, які не здатні підтримувати постійну температуру тіла, тобто у всіх рослин і більшості тварин, окрім птахів і ссавців. Переважна більшість наземних рослин і тварин у стані активної життєдіяльності не переносить негативної температури.
Верхній температурний межа розвитку неоднаковий для різних видів, але рідко буває вище 40-45 ° С. Тільки деякі види пристосувалися до життя при дуже високій температурі. Так, в гарячих джерелах деякі молюски живуть при температурі води до 53 ° С, личинки мух-львінок - при 60 ° С, а деякі синьо-зелені водорості і бактерії живуть при 70-85 ° С.
Оптимальна температура для розвитку залежить від умов проживання виду; для більшості наземних тварин вона коливається в досить вузьких межах (15-30 ° С).
Організми з непостійною температурою тіла називаються пойкілотермних. У них підвищення температури викликає прискорення всіх фізіологічних процесів. Тому, чим вище температура, тим коротше час, необхідний для розвитку окремих стадій або всього життєвого циклу. Якщо при 26 ° С період від виходу з яйця до окукліванія складає 10-11 діб, то при температурі близько 10 ° С він збільшується в 10 разів, тобто перевищує 100 діб. Ця залежність має дуже правильний характер.
Встановивши досвідченим шляхом тривалість розвитку даного виду тварини або рослини при різних температурах, можна з достатньою точністю визначити очікувані терміни розвитку у природній обстановці. У природі температура завжди коливається і часто виходить за рівень, сприятливий для життя. Це призвело до виникнення у рослин і тварин спеціальних пристосувань, які послаблюють шкідливу дію таких коливань. Рослини, наприклад, при перегріві знижують температуру листя, збільшуючи випаровування води через продихи. Тварини також можуть дещо знижувати температуру свого тіла за рахунок випаровування води через дихальну систему та шкірні покриви.
Можливість активного підвищення температури у рослин вкрай мала, а у пойкілотермних тварин помітна лише в найбільш рухливих видів. Так, у літаючих комах внаслідок посиленої роботи м'язів внутрішня температура може підніматися вище оточуючої на 10-20 з С і більше. У джмелів, сарани і великих метеликів вона досягає під час польоту 30-40 ° С, але з припиненням польоту швидко знижується до рівня температури повітря.
Хоча у пойкілотермних організмів проявляється деяка здатність до терморегуляції, але вона настільки недосконала, що температура їх тіла залежить головним чином від температури навколишнього середовища. Тільки у деяких громадських комах, особливо у бджіл, виник більш ефективний спосіб підтримки температури шляхом колективної терморегуляції. Кожна окрема бджола не здатна зберігати постійну температуру тіла, але десятки тисяч бджіл, складових сім'ю, виділяють так багато тепла, що у вулику може підтримуватися постійна температура 34 - 35 ° С, необхідна для розвитку личинок.
Найбільш досконалою терморегуляцією мають птахи та ссавці, тобто теплокровні тварини. Здатність підтримувати постійну температуру свого тіла - екологічно дуже важливе пристосування, яке забезпечило значну незалежність вищих тварин від термічних умов середовища. У більшості птахів температура тіла декілька вище 40 ° С, а у ссавців зазвичай трохи нижче. Вона зберігається на постійному рівні незалежно від коливань температури навколишнього середовища. Так, при морозах близько -40 ° С температура тіла песця становить 38 ° С, а у білої куріпки 43 ° С, тобто вище навколишнього середовища майже на 80 ° С. У примітивних австралійських ссавців - качкодзьоба і єхидни - терморегуляція розвинута слабо, і температура їхнього тіла сильно залежить від навколишніх умов. Недосконала терморегуляція також у дрібних гризунів і дитинчат більшості ссавців.
Для існування тварин у мінливих умовах середовища велике значення має не тільки здатність до терморегуляції, але і поводження: вибір місця з більш сприятливою температурою, активність в певний час доби, спорудження спеціальних притулків і гнізд в більш сприятливому мікрокліматі і т. д. Так, влітку багато мешканців степів і пустель на жаркий час ховаються в нори, під камені, зариваються в пісок, уникаючи перегріву. Навесні і восени, коли температура невисока, ті ж види вибирають найбільш теплі, прогріваються сонцем місця.
Температура, як і світловий режим, від якого вона залежить, закономірно змінюється протягом року і у зв'язку з географічною широтою.
На екваторі температура, як і тривалість дня, дуже постійна й цілий рік тримається на рівні, близькому до 25 ° С. З віддаленням від екватора річна амплітуда температури збільшується. При цьому річна температура з підвищенням географічної широти змінюється набагато менше, ніж зимова. Влітку температура у всіх пунктах залишається в межах звичайної - норми. Отже, для існування тварин і рослин в кліматі помірних і північних широт основне значення мають пристосування не до температурних умов літа, а до негативних температур зими.
Список літератури
1. Азімов А. Коротка історія біології. М., 1997.
2. Кемп П., Армс К. Введення в біологію. М., 2000.
3. Лібберт Е. Загальна біологія. М., 1978 Льоцці М. Історія фізики. М., 2001.
4. Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. М., 1999.
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. Як влаштований світ. М., 1993.
«Організм і середовище»
Введення
У процесі еволюції і напруженої боротьби за існування організми освоїли самі різні умови середовища, і при цьому сформувалися все сучасне різноманіття рослин та тварин, що обчислюється приблизно двома мільйонами видів. У свою чергу життєдіяльність організмів справила величезний вплив на неживу середу, яка ускладнювалася й еволюціонувала разом з розвитком життя.
Загальна картина навколишньої природи представляє не безладне поєднання різних живих істот, а досить стійку і організовану систему, в якій кожен вид рослин і тварин займає певне місце.
Ми знаємо, що будь-який вид здатний до необмеженого розмноження і може швидко заселити весь доступний йому простір. Очевидно, що одночасне спільне існування різноманітних живих істот можливе лише за наявності особливих механізмів, які регулюють перебіг розмноження і визначають просторовий розподіл видів і чисельність особин. Така регуляція - наслідок складних конкурентних і інших взаємовідносин між організмами в процесі їх життєдіяльності. Велику роль при цьому відіграють і впливу з боку фізичних умов середовища.
Вивчення взаємовідносин організмів між собою і між організмами та фізичним середовищем проживання становить зміст розділу біології, що отримав назву екології («ойкос» - житло, притулок і «логос» - наука, грец.).
Екологія спирається на узагальнення і висновки більшості інших розділів біології, а також наук про Землю.
Екологічні закономірності служать науковою основою для раціонального використання людиною природних біологічних ресурсів і для вирішення багатьох господарських завдань.
1. Середа і екологічні фактори
Організм і фактори середовища. У поняття зовнішнього середовища входять всі умови живої та неживої природи, які оточують організм і прямо або побічно впливають на його стан, розвиток, виживання і розмноження. Середовище завжди являє собою складний комплекс різних елементів. Окремі елементи середовища, що діють на організм, називають екологічними чинниками.
Серед них розрізняють дві різні за своєю природою групи:
1. Абіотичні фактори - все що впливають на організм елементи неживої природи. До найбільш важливих факторів відносяться світло, температура, вологість та інші компоненти клімату, а також склад водної, повітряної і грунтової середовища.
2. Біотичні фактори - всілякі впливи, яких зазнає організм з боку оточуючих його живих істот. У сучасну епоху виключно великий вплив на природу робить діяльність людини, яку можна розглядати як особливий екологічний фактор.
У природі зовнішні умови завжди в якійсь мірі мінливі. Кожен вид в процесі еволюції пристосувався до певної інтенсивності екологічних факторів і амплітуді їх коливання. Виниклі пристосування до умов проживання спадково закріплені. Тому, будучи дуже доцільними для середовища, в якій історично сформувався вид, екологічні адаптації обмежують або навіть виключають можливість існування в іншій обстановці.
Різні екологічні чинники: як, температура, газовий склад атмосфери, їжа, діють на організм різними шляхами. Відповідно різні морфологічні і фізіологічні пристосування до них. Проте результати впливу будь-якого фактора екологічно порівнянні, тому що вони завжди виражаються в зміні життєздатності організму, що в кінцевому підсумку призводить до зміни чисельності популяції.
Інтенсивність фактора, найбільш сприятлива для життєдіяльності, називається оптимальної чи оптимумом. Чим більше відхиляється значення чинника від оптимальної для даного виду величини (як у бік пониження, так і в бік підвищення), тим сильніше пригнічується життєдіяльність. Межі, за якими існування організму неможливо, називають нижньою і верхньою межами витривалості.
Так як оптимум відображає особливості умов в місцях проживання, то він зазвичай неоднаковий у різних видів. Відповідно до того, який рівень фактора найбільш сприятливий, можна розрізняти види: тепло-і холодолюбиві, волого-і сухолюбівие, пристосовані до високої і низької солоності води і т. д. Поряд з цим видові пристосування виявляються також і у витривалості до ступеня мінливості чинника. Вузько пристосованими називають види, що виносять лише невеликі відхилення чинника від оптимальної величини; широко пристосованими - види, здатні витримувати значні зміни даного фактора. Наприклад, більшість мешканців моря вузько пристосовані до відносно високої солоності води, і зниження концентрації солей у воді для них згубно. Мешканці прісних вод також вузько пристосовані, але до низького вмісту солей у воді. Проте є види, здатні виносити дуже великі зміни солоності води, наприклад рибка трехиглая колючка, яка може жити як у прісних водах, так і в солоних озерах і навіть у морях.
Пристосування до окремих факторів середовища значною мірою незалежні, тому один і той же вид може мати вузької пристосованістю до одного з факторів, наприклад до солоності, і широкій пристосованістю до іншого, наприклад, до температури або їжі.
Взаємодія чинників. Обмежуючий фактор. На організм завжди одночасно діє дуже складний комплекс навколишніх умов. Результат їх спільного впливу не є простою сумою реакцій на дію окремих факторів. Оптимум і межі витривалості по відношенню до одного з факторів середовища залежать від рівня інших. Наприклад, при оптимальній температурі підвищується витривалість до несприятливої вологості і нестачі їжі. З іншого боку, велика кількість їжі збільшує стійкість організму до змін кліматичних умов.
Однак така взаємна компенсація завжди обмежена, і жоден з необхідних для життя факторів не може бути замінений іншим. Тому при зміні місця проживання або при зміні умов у даній місцевості життєдіяльність виду та його здатність до конкуренції з іншими буде обмежуватися тим із факторів, який найсильніше відхиляється від оптимальної для виду величини. Якщо кількісне значення хоча б одного з факторів виходить за межі витривалості, то існування виду стає неможливим, як би не були сприятливі інші умови.
Наприклад, поширення багатьох тварин і рослин на північ зазвичай обмежує брак тепла, тоді як на півдні обмежуючим фактором для тих же видів може виявитися недолік вологи або необхідної їжі.
Взаємозалежність організмів і середовища. Організм цілком залежить від середовища і немислимий без неї. Але в процесі життєдіяльності і безперервного обміну речовин з середовищем рослини і тварини самі впливають на навколишні умови і змінюють фізичну середу. Виникаючі в ній зміни в свою чергу викликають у організмів необхідність нових екологічних пристосувань. Масштаби і значення таких змін неживої природи під впливом діяльності живих істот дуже великі. Досить згадати, що фотосинтез рослин привів до утворення сучасної атмосфери, багатої киснем, яка стала одним з основних умов існування для більшості сучасних організмів. У результаті життєдіяльності організмів виникла грунт, до складу і характеру якої пристосувалися в процесі еволюції рослини і тварини. Змінився і клімат, і виникли місцеві його особливості - мікроклімат.
2. Основні кліматичні фактори та їх вплив на організм
Клімат - один з головних компонентів зовнішнього середовища. Для життя наземних рослин і тварин найбільше значення мають 3 елементи клімату: світло, температура і вологість. Важлива особливість цих факторів полягає в їх закономірною мінливості як протягом року і доби, так і в зв'язку з географічною зональністю. Тому й пристосування до них мають закономірний зональний і сезонний характер.
Світло. Сонячне випромінювання служить основним джерелом енергії для всіх процесів, що відбуваються на Землі. Біологічна дія сонячного випромінювання різноманітно і обумовлено його спектральним складом, інтенсивністю, а також добової і сезонної періодичністю освітлення.
У спектрі сонячного випромінювання виділяються три області, різні по біологічній дії: ультрафіолетова, видима і інфрачервона.
Ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 0,290 мкм згубні для всього живого. Життя на Землі можлива лише тому, що це короткохвильове випромінювання затримується озоновим шаром атмосфери. До поверхні Землі доходить лише невелика частина більш довгих ультрафіолетових променів (0,300-0,400 мкм). Вони володіють високою хімічною активністю і у великій дозі можуть ушкоджувати живі клітини. У невеликих дозах ультрафіолетові промені необхідні людині і тваринам. Зокрема, вони сприяють утворенню в організмі вітаміну D. Деякі тварини, наприклад комахи, зорово розрізняють ультрафіолетові промені.
Вплив видимих променів з довжиною хвилі об 0,400 до 0,750 мкм, на частку яких припадає велика частина енергії сонячного випромінювання, що досягає земної, поверхні, призвело до виникнення у рослин і тварин ряду дуже важливих пристосувань.
Зелені рослини синтезують органічну речовину, отже, і їжу для всіх інших організмів за рахунок енергії саме цієї частини спектру.
Все-таки для тварин і бесхлорофільних рослин світло не є обов'язковою умовою існування, і багато грунтові, печерні і глибоководні види пристосувалися до життя в темряві. Для більшості тварин видиме світло є одним з важливих факторів зовнішнього середовища. Він сильний подразник і бере участь в регуляції багатьох процесів. Особливо важлива роль видимого світла в поведінці, в просторовій орієнтуванні. Навіть багато одноклітинні тварини чітко реагують на зміну освітленості. У більш високоорганізованих, починаючи з кишковопорожнинних, вже є спеціальні світлочутливі органи, а у вищих форм (членистоногі, молюски, хребетні) паралельно і незалежно розвинулися складні органи зору - очі і здатність образного сприйняття навколишніх предметів.
Більшість тварин добре розрізняють спектральний склад світла, т. е. мають кольоровий зір. Розвиток зору призвело до виникнення у тваринних різноманітних забарвлень, що допомагають переховуватися від ворога або дізнаватися особин свого виду. У рослин виникли яскраві забарвлення квіток, що привертають запилювачів, що полегшило перехресне запилення.
Інфрачервоні промені з довжиною хвилі більше 0,750 мкм, які не сприймаються оком людини, є важливим джерелом теплової енергії. Ними особливо багатий пряме сонячне світло. Ці довгохвильові випромінювання, поглинаючись тканинами тварин і рослин, викликають їх нагрівання. Багато холоднокровні тварини (ящірки, змії, комахи) використовують сонячне світло для підвищення температури тіла, активно вибираючи найбільш освітлені сонцем місця. Світловий режим у природі має виразну добову і сезонну періодичність, яка обумовлена обертанням Землі.
У зв'язку з добовим ритмом освітлення у тварин виникли пристосування до денного і нічного способу життя. У кожного виду активність припадає на певні години доби. У певні години доби відкриваються квітки багатьох рослин, а у деяких спостерігаються добові рухи листя (наприклад, у деяких бобових). Майже всі внутрішні фізіологічні процеси у рослин і тварин мають добовий ритм з максимумом і мінімумом у певні години.
Велике екологічне значення має тривалість дня. Вона сильно змінюється з географічною широтою і порою року. Тільки на екваторі тривалість дня круглий рік однакова і дорівнює 12 годинам. З віддаленням від екватора тривалість дня літнього півріччя прогресивно збільшується, а зимового - скорочується; найдовший день припадає на 22 червня (літнє сонцестояння), а найкоротший - 22 грудня (зимове сонцестояння). За полярним колом влітку спостерігається безперервний день, а взимку - безперервна ніч, тривалість яких біля полюсів досягає 6 місяців. У дні весняного (21 березня) і осіннього (23 вересня) рівнодення тривалість дня між полярними колами усюди дорівнює 12 годинам. Від тривалості дня і висоти Сонця над горизонтом залежить приплив сонячного випромінювання на земну поверхню, тому з сезонними змінами світлового режиму тісно пов'язані і температурні умови. Внаслідок цього тривалість дня служить важливим екологічним фактором, регулюючим періодичні явища в живій природі.
Температура. Всі хімічні процеси, що протікають в організмі, знаходяться в залежності від температури. Природно тому, що великі зміни термічних умов, які часто спостерігаються в природі, глибоко відображаються на рості, розвитку та інших проявах життєдіяльності тварин і рослин. Особливо ясно залежність від зовнішньої температури виражена в організмів, які не здатні підтримувати постійну температуру тіла, тобто у всіх рослин і більшості тварин, окрім птахів і ссавців. Переважна більшість наземних рослин і тварин у стані активної життєдіяльності не переносить негативної температури.
Верхній температурний межа розвитку неоднаковий для різних видів, але рідко буває вище 40-45 ° С. Тільки деякі види пристосувалися до життя при дуже високій температурі. Так, в гарячих джерелах деякі молюски живуть при температурі води до 53 ° С, личинки мух-львінок - при 60 ° С, а деякі синьо-зелені водорості і бактерії живуть при 70-85 ° С.
Оптимальна температура для розвитку залежить від умов проживання виду; для більшості наземних тварин вона коливається в досить вузьких межах (15-30 ° С).
Організми з непостійною температурою тіла називаються пойкілотермних. У них підвищення температури викликає прискорення всіх фізіологічних процесів. Тому, чим вище температура, тим коротше час, необхідний для розвитку окремих стадій або всього життєвого циклу. Якщо при 26 ° С період від виходу з яйця до окукліванія складає 10-11 діб, то при температурі близько 10 ° С він збільшується в 10 разів, тобто перевищує 100 діб. Ця залежність має дуже правильний характер.
Встановивши досвідченим шляхом тривалість розвитку даного виду тварини або рослини при різних температурах, можна з достатньою точністю визначити очікувані терміни розвитку у природній обстановці. У природі температура завжди коливається і часто виходить за рівень, сприятливий для життя. Це призвело до виникнення у рослин і тварин спеціальних пристосувань, які послаблюють шкідливу дію таких коливань. Рослини, наприклад, при перегріві знижують температуру листя, збільшуючи випаровування води через продихи. Тварини також можуть дещо знижувати температуру свого тіла за рахунок випаровування води через дихальну систему та шкірні покриви.
Можливість активного підвищення температури у рослин вкрай мала, а у пойкілотермних тварин помітна лише в найбільш рухливих видів. Так, у літаючих комах внаслідок посиленої роботи м'язів внутрішня температура може підніматися вище оточуючої на 10-20 з С і більше. У джмелів, сарани і великих метеликів вона досягає під час польоту 30-40 ° С, але з припиненням польоту швидко знижується до рівня температури повітря.
Хоча у пойкілотермних організмів проявляється деяка здатність до терморегуляції, але вона настільки недосконала, що температура їх тіла залежить головним чином від температури навколишнього середовища. Тільки у деяких громадських комах, особливо у бджіл, виник більш ефективний спосіб підтримки температури шляхом колективної терморегуляції. Кожна окрема бджола не здатна зберігати постійну температуру тіла, але десятки тисяч бджіл, складових сім'ю, виділяють так багато тепла, що у вулику може підтримуватися постійна температура 34 - 35 ° С, необхідна для розвитку личинок.
Найбільш досконалою терморегуляцією мають птахи та ссавці, тобто теплокровні тварини. Здатність підтримувати постійну температуру свого тіла - екологічно дуже важливе пристосування, яке забезпечило значну незалежність вищих тварин від термічних умов середовища. У більшості птахів температура тіла декілька вище 40 ° С, а у ссавців зазвичай трохи нижче. Вона зберігається на постійному рівні незалежно від коливань температури навколишнього середовища. Так, при морозах близько -40 ° С температура тіла песця становить 38 ° С, а у білої куріпки 43 ° С, тобто вище навколишнього середовища майже на 80 ° С. У примітивних австралійських ссавців - качкодзьоба і єхидни - терморегуляція розвинута слабо, і температура їхнього тіла сильно залежить від навколишніх умов. Недосконала терморегуляція також у дрібних гризунів і дитинчат більшості ссавців.
Для існування тварин у мінливих умовах середовища велике значення має не тільки здатність до терморегуляції, але і поводження: вибір місця з більш сприятливою температурою, активність в певний час доби, спорудження спеціальних притулків і гнізд в більш сприятливому мікрокліматі і т. д. Так, влітку багато мешканців степів і пустель на жаркий час ховаються в нори, під камені, зариваються в пісок, уникаючи перегріву. Навесні і восени, коли температура невисока, ті ж види вибирають найбільш теплі, прогріваються сонцем місця.
Температура, як і світловий режим, від якого вона залежить, закономірно змінюється протягом року і у зв'язку з географічною широтою.
На екваторі температура, як і тривалість дня, дуже постійна й цілий рік тримається на рівні, близькому до 25 ° С. З віддаленням від екватора річна амплітуда температури збільшується. При цьому річна температура з підвищенням географічної широти змінюється набагато менше, ніж зимова. Влітку температура у всіх пунктах залишається в межах звичайної - норми. Отже, для існування тварин і рослин в кліматі помірних і північних широт основне значення мають пристосування не до температурних умов літа, а до негативних температур зими.
Список літератури
1. Азімов А. Коротка історія біології. М., 1997.
2. Кемп П., Армс К. Введення в біологію. М., 2000.
3. Лібберт Е. Загальна біологія. М., 1978 Льоцці М. Історія фізики. М., 2001.
4. Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. М., 1999.
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. Як влаштований світ. М., 1993.