Ґрунтовий фактор в класифікації організмів

Зміст

 

Вступ

1 Класифікація за кліматичними  факторами

1.1 Світло як екологічний фактор

1.2 Температура як екологічний  фактор

2 Класифікація організмів по  відношенню до води

2.1 Фактори водного середовища

2.3 Організми по відношенню до  води

3 Ґрунтовий фактор в класифікації організмів

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

 

Екологія синтезує аналітичні дані багатьох галузей біологічної науки  і розглядає життя організмів в їх взаємозв'язку з навколишнім  середовищем і між собою.

В екології під навколишнім середовищем розуміють сукупність усіх умов, в яких існують організми. До абіотичних факторів, що діють у навколишньому середовищі належать: хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів); фізичні, або кліматичні (сонячна енергія, температура, вологість, освітленість, атмосферний тиск, аерація, фізичні поля, радіаційний режим); топографічні (характер рельєфу, висота над рівнем моря, експозиція схилу) та едафічні (механічний склад ґрунту, вологоємність, щільність альбедо) фактори впливу зовнішнього неорганічного середовища на живі організми.

 

Розглядаючи екологічне значення кожного  з абіотичних компонентів, слід відзначити їх важливу роль у життєдіяльності  організмів, всі вони сприяють утворенню  органічної речовини -- рослинної біомаси, тобто первинної біологічної продукції, від трансформації і використання якої залежить життя на Землі.

1 Класифікація за кліматичними  факторами

1.1 Світло як екологічний фактор

 

У рослин у процесі природного відбору  виникли численні пристосування, які дають їм змогу жити в різних умовах освітлюваності. За ставленням до світла рослини поділяють на три групи: світлолюбні, тіньолюбні та тіньовитривалі.

Світлолюбні рослини, або геліофіти, можуть нормально розвиватись лише при достатньо яскравому світлі. Прикладом можуть служити лучні трави -- райграс високий, тимофіївка лучна; рослини степів -- ковила, перекотиполе; пустель -- верблюжа колючка, саксаул, кактуси. З лісових рослин -- це дерева першого ярусу та трави-ефемери, які розвиваються до розпускання листя дерев і чагарників (анемона, ряст).

Тіньолюбні рослини, або сціофіти, розвиваються в умовах досить слабкої  освітлюваності. При яскравому освітленні, особливо в умовах конкуренції з  іншими видами, вони жити не можуть. До тіньолюбних належать рослини, які живуть у нижніх ярусах фітоценозів (кислиця, веснівка дволиста, копитняк, вороняче око).

Тіньовитривалі види, або факультативні  геліофіти, як правило, рослини помірних зон -- лісові та лучні трави: тонконіг лучний, костриця червона, суниці лісові, грястиця збірна, а серед дерев -- липа, черемха, горобина, смерека тощо.

Чітка вираженість світлолюбності (чи тіньолюбності) властива, головним чином, видам, вузькопристосованим  до світла (стенотипам). У широкопристосованих  видів, до яких належать тіньовитривалі рослини, проявляються риси то одних, то інших екологічних форм. Водночас світлолюбні і тіньолюбні види мають свої характерні риси (класичний приклад кульбаби і сосни). Якщо взяти органи світлолюбних і тіньолюбних рослин, наприклад, кореневу систему, стебло і листя, то вони будуть значно відрізнятися за структурою, розмірами тощо. По-різному перебігає в них процес фотосинтезу.

Рослини упродовж життя потребують неоднакової кількості світла. Більшість  деревних видів у молоді роки є  справжніми тіньолюбами: клен гостролистий, бук, смерека, ялиця.

На рослини впливають не лише інтенсивність і якість світла, але  й тривалість освітлення. З цим  пов'язані добовий і сезонний ритми розвитку активності рослин, названі фотоперіодизмом.

Розрізняють два типи фотоперіодизму: короткоденний і довгоден-ний. Відомо, що довжина світлового дня, крім періоду року, визначається географічним положенням місцевості. Короткоденні види ростуть в основному у низьких широтах, а довгоденні -- у помірних і високих. У видів з широким ареалом північні особини можуть відрізнятися за типом фотоперіодизму від південних. Таким чином, тип періодизму -- це не екологічна, а систематична особливість виду.

У довгоденних рослин і тварин довгі  весняні та ранньолітні дні стимулюють ростові процеси і підготовку до розмноження. Скорочені дні другої половини літа й осені гальмують ріст рослин і зумовлюють процеси підготовки до зими. Закономірність сезонного розвитку природи вивчає прикладна галузь екології -- фенологія (наука про явища).

Світло є важливим фактором, який впливає на процеси розмноження рослин і тварин. У багатьох рослин нестача світла гальмує цвітіння, а отже, і розмноження. Мохи, які ростуть в умовах світлового дефіциту, розвивають лише вегетативні органи. Для багатьох тварин тривалість дня є фактором, що регулює ритм розмноження.

Сприйняття світлових сигналів тваринами відбувається за допомогою  органів зору. Подразнення передаються  через нервову систему, відомі три  шляхи впливу їх на систему розмноження. Перший пов'язаний з ендокринною системою, яка виділенням гормонів ініціює статевий цикл. Другий шлях -- це вплив через кормовий фактор. У багатьох тварин світло стимулює потребу в їжі, прискорює перебіг процесів розвитку, які зумовлюють дозрівання статевих органів. І нарешті, третій шлях -- це безпосередня дія видимого випромінення. Крім того, його підсилення може впливати на процеси розмноження.

1.2 Температура як екологічний  фактор

Сонячна енергія не лише забезпечує рослини світлом, але й створює  такі температурні умови, які необхідні для їх життєдіяльності. Як світловий, так і температурний режими змінюються на Землі протягом року, доби. Вони залежать від широти місцевості, висоти над рівнем моря, а також місцевих факторів -- характеру вітрів, близькості теплих чи холодних течій, льодовиків, кольору ґрунтів тощо. Причому нагрівання Землі відбувається тим швидше, чим прозоріша атмосфера в момент освітлення і чим вище стоїть сонце над горизонтом.

Залежно від температури на Землі, починаючи від екватора, виділяють  декілька кліматичних зон:

1. Тропічна. Мінімальна середня  температура понад +1б°С. Місячні  і річні коливання дуже малі. Вегетаційний період триває цілорічно.

2. Субтропічна. Вегетаційний період  триває цілорічно, але протягом 1-4 місяців спостерігається зниження  температури. Теплові коливання значніші, ніж у тропічній зоні.

3. Помірно тепла. Максимальна  середня температура вища 0°С, але  нижча +16°С. Помітний перепад зимових  температур. Проте перерви у вегетації  через нестачу тепла немає,  але теплолюбних рослин у флорі  дуже мало.

4. Помірно холодна. Середня річна  температура вища 0°С. Чітко виділяються  сезони року. Найтепліший місяць -- липень, його середня температура  становить понад +10°С. Вегетаційний  період триває 7-8місяців і переривається  через нестачу тепла наприкінці  осені. Однак деревна рослинність може тут існувати, витримуючи досить низькі температури.

5. Холодна полярна. Середньорічна  температура території Крайньої  Півночі (окрім Кольського п-ва, який омивається Гольфстрімом) нижче  0°С. Середня липнева температура  менше 10°С. Вегетаційний період триває 3,5-4 місяці, а саме літо -- 2-3 місяці. Протягом усього вегетаційного періоду спостерігаються нічні заморозки.

 

Перехід від одної зони до іншої  здійснюється поступово, і на кожний градус широти середня температура  зменшується приблизно на 0,5°. Зниження середньої річної температури спостерігається і з підвищенням над рівнем моря. Найтепліші нижні пояси, найхолодніші -- найвищі.

Фізіологи давно встановили, що багато процесів, які відбуваються в рослинах, залежать від трьох температурних величин: мінімальної, оптимальної та максимальної. При мінімальній температурі процес лише починається, при оптимальній він перебігає найінтенсивніше, при максимальній припиняється.

 

Від температури значною мірою  залежить хід фотосинтезу та транспірації. У більшості рослин найінтенсивніше фотосинтез протікає при температурі понад +20 - 25°С. Встановлено, що при температурі понад +30 - 35°С процес фотосинтезу сповільнюється, а при температурі +40 - 45°С припиняється. Проходження температурних порогів під наметом лісу залежить від висоти над земною поверхнею.

 

Хід температури впливає на процес нагромадження органічної речовини. Багато в чому він подібний до процесу  фотосинтезу, але на нього впливає  інтенсивність процесу дихання, яка при підвищенні температури швидко зростає, а при зниженні -- падає. З підвищенням температури на кожні 10°С швидкість хімічних реакцій при диханні майже подвоюється. Якщо рослина не має спеціальних пристосувань для захисту від дії високих температур, то при нагріванні до +50°С у багатьох з них крива дихання різко падає вниз і рослини гинуть. Наприклад, пошкодження листя картоплі спостерігається вже при температурі +40°С. Однак в умовах, де високі температури є звичайним явищем і тривають довший час, більшість рослин пристосувались переносити жаркий період у стані анабіозу.

Температура впливає на кореневе харчування рослин. Цей процес можливий лише тоді, коли температура ґрунту буде на декілька градусів нижча температури повітря. Якщо температура ґрунту і повітря  однакова (+22°С), то стан рослин різко погіршується і вони не дають квітів (льон, гречка). При подальшому підвищенні температури ґрунту до +34°С починався відпад вершкових бруньок, стебел, а згодом гинула вся рослина. Негативно впливають на рослину і такі умови, коли температура ґрунту є низькою, а повітря -- високою. Це призводить до послаблення всмоктування поживних речовин.

Стосовно температури як екологічного фактора розрізняють дві групи  рослин: теплолюбні (термофіли) і холодолюбні (психрофіли). Теплолюбними називають рослини, які добре розвиваються в умовах високих температур, холодолюбними -- рослини, які можуть рости в умовах досить низьких температур.

Справжніми термофілами є рослини-вихідці  з тропічних районів. Вони зовсім не переносять низьких температур і гинуть уже при 0°С. Під час настання холодів термофіли починають хворіти і гинуть навіть без фізичного заморожування. Причиною є порушення обміну речовин, яке веде до "простуди" організму.

 

Багато термофільних видів можуть переносити дуже високі температури (верблюжа колючка +70°С, синьо-зелені водорості +75°С). Однак у більшості рослин уже при температурі +40°С спостерігаються ознаки пригнічення, а при 45-50°С багато з них гине. Загибель рослин при високих температурах багато в чому пояснюється дією аміаку, що нагромаджується в тканинах у процесі розпаду білків й амінокислот, а також дією інших речовин типу токсинів, які отруюють цитоплазму. При температурі від +50°С і вище до цієї отруюючої дії приєднується згорання цитоплазми, що прискорює процес відмирання.

У жаростійких рослин розвинута  здатність нагромаджувати органічні  кислоти, які зв'язують аміак, роблячи  його нешкідливим для рослин. Крім жаростійких клітин і тканин ці види в процесі еволюції здобули такі захисні властивості, як скорочення поверхні рослин, розвиток волосків, поява ефірних залоз, виділення солей, кристали яких заломлюють сонячне проміння, а також поширений анабіоз -- тимчасове припинення або уповільнення життєвих процесів.

Однак фактор високих температур діє  не один, він опосередковано змінює весь комплекс умов місцезростання, особливо вологість середовища як атмосферну, так і ґрунтову. Ось тоді для рослин створюються суворі умови зневоднення організму, які часто призводять до їх всихання.

 

Часто рослини страждають від низьких  температур. Як свідчить статистика, щорічно народне господарство втрачає частину врожаю польових, плодових і субтропічних культур через пошкодження їх у зимовий період. Люди з давніх-давен займалися захистом рослин від вимерзання: снігозатримання, окурення садів під час цвітіння, покриття сходів гіллям, пристінна посадка субтропічних рослин (клематіси).

Відносно погодних умов рослини  поділяють на морозостійкі та не морозостійкі. За ступенем адаптації до умов крайнього  дефіциту тепла можна виділити три  групи рослин:

1. Не холодостійкі -- сильно пошкоджуються  або гинуть при температурах, вищих за точку замерзання  води. Загибель пов'язана з інактивацією  ферментів, порушенням обміну  нуклеїнових кислот і білків, руйнуванням мембран і припиненням  дії асиміляторів. Це рослини дощових тропічних лісів, водорості теплих морів.

2. Не морозостійкі -- переносять  низькі температури, але гинуть, як тільки у тканинах починає  утворюватись лід. При настанні  холодного періоду року в них  підвищується концентрація осмотично  активних речовин у клітинному соці і цитоплазмі, що знижує точку замерзання до -- 5° -- 7°С. Вода у клітинах може охолоджуватися нижче точки замерзання без остаточного утворення льоду. Переохолоджений стан нестійкий і триває до кількох годин, що дає змогу рослинам переносити приморозки. Це стосується вічнозелених субтропічних видів. У період вегетації всі листяні рослини неморозостійкі.

3. Морозостійкі, або льодостійкі, -- ростуть у регіонах  з сезонним кліматом і холодними  зимами. Під час сильних морозів  наземні органи дерев і чагарників промерзають, але зберігають життєвість. Ці рослини, готуючись до морозів, поступово проходять попереднє загартовування після того, як закінчаться ростові процеси. Загартовування -- це нагромадження у клітинах цукрів (до 20-30%), похідних вуглеводів, деяких амінокислот та інших захисних речовин, які зв'язують воду. Після закінчення зимового спокою загартування втрачається. Весняні приморозки, які настають раптово, можуть пошкодити ростові пагони і особливо квіти навіть у морозостійких рослин.

За ступенем адаптації до високих температур виділяють такі групи організмів:

1) нежаростійкі -- пошкоджуються вже при температурі  30 -- 40°С (водні квіткові, наземні  мезофіти);

2) жаровитривалі  еукаріоти -- рослини сухих місцезростань  з сильною інсоляцією (степи, пустелі, савани, сухі субтропіки і т.п.) переносять півгодинне нагрівання до 50 -- 60°С;