Abiotische Umweltfaktoren. Wichtigste abiotische Faktoren. Kohlendioxidwert

Die natürliche Umgebung eines lebenden Organismus besteht aus vielen anorganischen und organischen Bestandteilen, auch solchen, die vom Menschen eingeführt wurden. Darüber hinaus können einige von ihnen für Organismen notwendig sein, während andere in ihrem Leben keine wesentliche Rolle spielen. Beispielsweise stehen ein Hase, ein Wolf, ein Fuchs und jedes andere Tier im Wald in Beziehung zu einer Vielzahl von Elementen. Auf Dinge wie Luft, Wasser, Nahrung, eine bestimmte Temperatur können sie nicht verzichten. Andere, zum Beispiel ein Felsbrocken, ein Baumstamm, ein Baumstumpf, ein Hügel, ein Graben, sind Elemente der Umgebung, denen sie möglicherweise gleichgültig gegenüberstehen. Tiere gehen mit ihnen vorübergehende Beziehungen (Unterschlupf, Kreuzung) ein, jedoch keine Pflichtbeziehungen.

Als Umweltfaktoren werden die Bestandteile der Umwelt bezeichnet, die für das Leben eines Organismus wichtig sind und auf die er zwangsläufig trifft.

Umweltfaktoren können für Lebewesen notwendig oder schädlich sein und das Überleben und die Fortpflanzung fördern oder behindern.

Unter Lebensbedingungen versteht man eine Reihe von Umweltfaktoren, die das Wachstum, die Entwicklung, das Überleben und die Fortpflanzung von Organismen bestimmen.

Die gesamte Vielfalt der Umweltfaktoren wird üblicherweise in drei Gruppen eingeteilt: abiotisch, biotisch und anthropogen.

Abiotischen Faktoren- Dies ist eine Reihe von Eigenschaften der unbelebten Natur, die für Organismen wichtig sind. Diese Faktoren wiederum können unterteilt werden für Chemikalie(Zusammensetzung von Atmosphäre, Wasser, Boden) und körperlich(Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Strömungen usw.). Die Vielfalt der Reliefs, geologischen und klimatischen Bedingungen führt auch zu einer Vielzahl abiotischer Faktoren.

Von vorrangiger Bedeutung sind klimatisch(Sonnenlicht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit); geografisch(Tages- und Nachtlänge, Gelände); hydrologisch(gr. hydor-water) – Strömung, Wellen, Zusammensetzung und Eigenschaften des Wassers; edaphisch(gr. edaphos – Boden) – Zusammensetzung und Eigenschaften von Böden usw.

Alle Faktoren können Organismen beeinflussen direkt oder indirekt. Das Gelände beeinflusst beispielsweise Lichtverhältnisse, Luftfeuchtigkeit, Wind und Mikroklima.

Biotische Faktoren- Dies ist die Gesamtheit der Auswirkungen der Lebensaktivität einiger Organismen auf andere. Für jeden Organismus sind alle anderen wichtige Umweltfaktoren; sie haben keinen geringeren Einfluss auf ihn als die unbelebte Natur. Auch diese Faktoren sind sehr vielfältig.

Die gesamte Vielfalt der Beziehungen zwischen Organismen lässt sich in zwei Haupttypen einteilen: antagonistisch(gr. antagonizsma – Kampf) und nicht antagonistisch.

Raub- eine Form der Beziehung zwischen Organismen unterschiedlicher trophischer Ebenen, bei der ein Organismus auf Kosten eines anderen lebt und ihn frisst (+ -)

(Abb. 5.1). Raubtiere können sich auf eine Beute spezialisieren (Luchs – Hase) oder polyphag sein (Wolf). In jeder Biozönose haben sich Mechanismen entwickelt, die die Anzahl von Raubtieren und Beutetieren regulieren. Die unangemessene Zerstörung von Raubtieren führt häufig zu einer Verringerung ihrer Lebensfähigkeit

Abbildung 5.1 – Raub

Wettbewerb( lat. concurrentia – Konkurrenz) ist eine Beziehungsform, in der Organismen der gleichen trophischen Ebene um Nahrung und andere Existenzbedingungen konkurrieren und sich gegenseitig unterdrücken (- -). Der Wettbewerb ist bei Pflanzen deutlich zu erkennen. Bäume im Wald streben danach, mit ihren Wurzeln möglichst viel Raum abzudecken, um Wasser und Nährstoffe aufzunehmen. Sie strecken sich auch dem Licht entgegen und versuchen, ihre Konkurrenten zu überholen. Unkraut verstopft andere Pflanzen (Abb. 5.3). Es gibt viele Beispiele aus dem Leben der Tiere. Der verschärfte Wettbewerb erklärt beispielsweise die Unverträglichkeit von Breitkrallen- und Schmalkrallenkrebsen in einem Reservoir: Der Schmalkrallenkrebs gewinnt meist, da er fruchtbarer ist.

Abbildung 5.3 – Wettbewerb

Je ähnlicher die Anforderungen zweier Arten an die Lebensbedingungen sind, desto stärker ist die Konkurrenz, die zum Aussterben einer von ihnen führen kann. Die Art der Interaktionen bestimmter Arten kann je nach Bedingungen oder Lebenszyklusstadien variieren.

Antagonistische Beziehungen sind in den Anfangsstadien der Gemeinschaftsentwicklung stärker ausgeprägt. Im Prozess der Ökosystementwicklung zeigt sich die Tendenz, negative Wechselwirkungen durch positive zu ersetzen, die das Überleben von Arten erhöhen.

Nicht antagonistisch Beziehungen können theoretisch in vielen Kombinationen ausgedrückt werden: neutral (0 0), für beide Seiten vorteilhaft (+ +), einseitig (0 +) usw. Die Hauptformen dieser Interaktionen sind wie folgt: Symbiose, Mutualismus und Kommensalismus.

Symbiose(gr. Symbiose - Zusammenleben) ist eine für beide Seiten vorteilhafte, aber nicht zwingende Beziehung zwischen verschiedenen Arten von Organismen (+ +). Ein Beispiel für eine Symbiose ist das Zusammenleben eines Einsiedlerkrebses und einer Anemone: Die Anemone bewegt sich, heftet sich an den Rücken der Krabbe und erhält mit Hilfe der Anemone reichhaltigere Nahrung und Schutz (Abb. 5.4).

Abbildung 5.4 – Symbiose

Manchmal wird der Begriff „Symbiose“ im weiteren Sinne verwendet – „Zusammenleben“.

Gegenseitigkeit(lateinisch mutuus – gegenseitig) – für beide Seiten vorteilhaft und obligatorisch für das Wachstum und Überleben von Beziehungen zwischen Organismen verschiedener Arten (+ +). Flechten sind ein gutes Beispiel für die positive Beziehung zwischen Algen und Pilzen. Wenn Insekten Pflanzenpollen verbreiten, entwickeln beide Arten spezifische Anpassungen: Farbe und Geruch bei Pflanzen, Rüssel bei Insekten usw.

Abbildung 5.5 – Gegenseitigkeit

Kommensalismus(Lateinisch commensa/is – Essensbegleitung) – eine Beziehung, in der einer der Partner davon profitiert, der andere jedoch gleichgültig ist (+ 0). Kommensalismus ist im Meer häufig zu beobachten: In fast jeder Muschelschale und jedem Schwammkörper gibt es „ungebetene Gäste“, die sie als Unterschlupf nutzen. Zu den Kommensalen gehören Vögel und Tiere, die sich von den Futterresten der Raubtiere ernähren (Abb. 5.6).

Abbildung 5.6 – Kommensalismus

Trotz Konkurrenz und anderen Arten antagonistischer Beziehungen, in In der Natur können viele Arten friedlich zusammenleben(Abb. 5.7). In solchen Fällen soll jede Art vorhanden sein eigene ökologische Nische(Französische Nische - Nest). Der Begriff wurde 1910 von R. Johnson vorgeschlagen.

Nah verwandte Organismen mit ähnlichen Umweltansprüchen leben in der Regel nicht unter den gleichen Bedingungen. Wenn sie am selben Ort leben, nutzen sie entweder unterschiedliche Ressourcen oder weisen andere Funktionsunterschiede auf.

Zum Beispiel verschiedene Arten von Spechten. Obwohl sie sich alle auf die gleiche Weise von Insekten ernähren und in Baumhöhlen nisten, scheinen sie unterschiedliche Spezialisierungen zu haben. Der Buntspecht sucht in Baumstämmen nach Nahrung, der Mittelspecht in großen oberen Ästen, der Kleinspecht in dünnen Zweigen, der Grünspecht jagt Ameisen am Boden und der Dreizehenspecht sucht nach toten und verbrannten Baumstämmen , d. h. verschiedene Spechtarten haben unterschiedliche ökologische Nischen.

Eine ökologische Nische ist eine Reihe territorialer und funktionaler Merkmale des Lebensraums, die den Anforderungen einer bestimmten Art entsprechen: Nahrung, Brutbedingungen, Beziehungen zu Konkurrenten usw.

Einige Autoren verwenden die Begriffe „Lebensraum“ oder „Lebensraum“ anstelle des Begriffs „ökologische Nische“. Letztere umfassen nur den Lebensraumraum, und die ökologische Nische bestimmt darüber hinaus die Funktion, die die Art erfüllt. P. Agess (1982) gibt die folgenden Definitionen von Nische und Umgebung: Die Umgebung ist die Adresse, an der der Organismus lebt, und die Nische ist sein Beruf(Abb. 5.7).

Abbildung 5.7 – Friedliche Koexistenz verschiedener Organismen

Abbildung 5.8 – Ökologische Nischen

Anthropogene Faktoren- ist eine Kombination verschiedener menschlicher Einflüsse auf die unbelebte und belebte Natur. Mit der historischen Entwicklung der Menschheit wurde die Natur um qualitativ neue Phänomene bereichert. Erst durch seine physische Existenz haben Menschen einen spürbaren Einfluss auf die Umwelt: Beim Atmen geben sie jedes Jahr Luft an die Atmosphäre ab 1*10 12 kg CO 2, und mit der Nahrung verzehrt ca. 5*10 15 kcal. In viel größerem Maße wird die Biosphäre durch menschliche Produktionsaktivitäten beeinflusst. Dadurch verändern sich das Relief und die Zusammensetzung der Erdoberfläche, die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, der Klimawandel, Süßwasser wird umverteilt, natürliche Ökosysteme verschwinden und es entstehen künstliche Agrar- und Technoökosysteme, Kulturpflanzen werden kultiviert, Tiere werden domestiziert , usw.

Der menschliche Einfluss kann direkt und indirekt sein. Beispielsweise hat das Abholzen und Entwurzeln von Wäldern nicht nur eine direkte Wirkung (Zerstörung von Bäumen und Sträuchern), sondern auch eine indirekte Wirkung – die Lebensbedingungen von Vögeln und Tieren verändern sich. Schätzungen zufolge hat der Mensch seit 1600 auf die eine oder andere Weise 162 Vogelarten und über 100 Säugetierarten ausgerottet. Andererseits entstehen aber auch neue Pflanzen- und Tierrassen, deren Ertrag und Produktivität ständig gesteigert werden. Auch die künstliche Umsiedlung von Pflanzen und Tieren hat große Auswirkungen auf das Leben von Ökosystemen. So vermehrten sich die nach Australien gebrachten Kaninchen dort so stark, dass sie der Landwirtschaft enormen Schaden zufügten.

Die rasante Urbanisierung (lat. urbanus – urban) – das Wachstum der Städte im letzten halben Jahrhundert – hat das Gesicht der Erde stärker verändert als viele andere Aktivitäten in der Geschichte der Menschheit. Der offensichtlichste Ausdruck des anthropogenen Einflusses auf die Biosphäre ist die Umweltverschmutzung.

Im abiotischen Teil der Umwelt (in der unbelebten Natur) lassen sich alle Faktoren zunächst in physikalische und chemische einteilen. Um jedoch das Wesen der betrachteten Phänomene und Prozesse zu verstehen, ist es zweckmäßig, abiotische Faktoren als eine Reihe klimatischer, topografischer, kosmischer Faktoren sowie Merkmale der Zusammensetzung der Umwelt (aquatisch, terrestrisch oder Boden) darzustellen. usw.

Licht ist einer der wichtigsten abiotischen Faktoren, insbesondere für photosynthetische Grünpflanzen. Nur im Licht findet der wichtigste Prozess in der Biosphäre statt – die Photosynthese. Licht beeinflusst die Wachstums- und Entwicklungsgeschwindigkeit von Pflanzen, die Intensität der Photosynthese und die Aktivität von Tieren, verursacht Veränderungen der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur der Umgebung und ist ein wichtiger Faktor für die Gewährleistung täglicher und saisonaler biologischer Zyklen. Jeder Lebensraum zeichnet sich durch ein bestimmtes Lichtregime aus, das durch die Intensität (Stärke), Quantität und Qualität des Lichts bestimmt wird. Die Lichtintensität wird anhand der Energie pro Flächeneinheit und Zeiteinheit gemessen. Die Lichtmenge wird durch die Gesamtstrahlung bestimmt.

Bezogen auf den Umweltfaktor Licht werden folgende Pflanzengruppen unterschieden:: Heliophyten, Sciophyten und fakultative Heliophyten. Heliophyten (lichtliebend) – leben an offenen Orten mit guter Beleuchtung und sind in der Waldzone selten (Sonnenblume, Schwarzwurzel usw.). Sciophyten (Schattenpflanzen) – vertragen kein Licht und leben unter dem Blätterdach des Waldes in ständigem Schatten (Waldgräser, Farne, Moose). Fakultative Heliophyten (schattentolerant) – können bei gutem Licht leben, vertragen aber problemlos dunkle Orte (die meisten Waldpflanzen, Wiesenpflanzen, Sträucher)

Einer der wichtigsten Faktoren für die Existenz, Entwicklung und Verbreitung von Organismen ist die Temperatur. Dabei kommt es nicht nur auf die absolute Wärmemenge an, sondern auch auf deren zeitliche Verteilung, d.h. thermisches Regime. Pflanzen haben keine eigene Körpertemperatur: Ihre anatomischen, morphologischen und physiologischen Mechanismen der Thermoregulation zielen darauf ab, den Körper vor den schädlichen Auswirkungen der Temperaturen zu schützen. Zu den physiologischen Anpassungen von Pflanzen, die die schädlichen Auswirkungen hoher und niedriger Temperaturen ausgleichen, gehören: die Intensität der Verdunstung – Transpiration, die Ansammlung von Chlorophyllsalzen in Zellen, um das Eindringen von Sonnenlicht zu verhindern.

Temperatur hauptsächlich mit der Sonneneinstrahlung verbunden, in einigen Fällen jedoch auch durch die Energie geothermischer Quellen bestimmt. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt wird eine lebende Zelle durch die entstehenden Eiskristalle physikalisch geschädigt und stirbt ab, bei hohen Temperaturen kommt es zur Denaturierung von Enzymen. Die überwiegende Mehrheit der Pflanzen und Tiere kann negativen Körpertemperaturen nicht standhalten. Die obere Temperaturgrenze des Lebens steigt selten über 40-45 °C.

Im Bereich zwischen den extremen Grenzwerten verdoppelt sich die Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktionen (und damit die Stoffwechselrate) mit jedem Temperaturanstieg um 10 °C. Ein erheblicher Teil der Organismen ist in der Lage, die Körpertemperatur vor allem in den lebenswichtigsten Organen zu kontrollieren (aufrechtzuerhalten). Solche Organismen werden genannt homöotherm- warmblütig (aus dem Griechischen. Homoios- ähnlich, Thermo- Hitze) (Säugetiere, Vögel), im Gegensatz zu poikilotherm- kaltblütig (aus dem Griechischen. poikilos- vielfältig, veränderlich, vielfältig), mit einer instabilen Temperatur, abhängig von der Temperatur der Umgebung (Pflanzen, Amphibien)

Organismen, deren Leben Bedingungen erfordert, die auf einen engen Temperaturtoleranzbereich beschränkt sind, werden als stenotherm bezeichnet, und solche, die in einem weiten Temperaturbereich leben können, werden als eurythermisch bezeichnet.

Wasser ist für das Leben auf der Erde obligatorisch, ökologisch einzigartig. Wasser ist der wichtigste Umweltfaktor im Leben lebender Organismen und ihr ständiger Bestandteil. Bezogen auf den Wasserhaushalt werden folgende ökologische Pflanzen- und Tiergruppen unterschieden: feuchtigkeitsliebend, trockenliebend und mäßige Luftfeuchtigkeit bevorzugend.

Je nachdem, wie sich Pflanzen an die Luftfeuchtigkeit anpassen, werden mehrere ökologische Gruppen unterschieden:

- Hydatophyten- Wasserpflanzen, ganz oder größtenteils im Wasser (Wasserlinse, Elodea);

- Hydrophyten- Landwasserpflanzen, die nur mit ihren unteren Teilen (Pfeilspitze, Chastuha) in Wasser eingetaucht sind;

- Hygrophyten - Landpflanzen, die in sehr feuchten Böden und unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit leben;

- Mesophyten- leichte Trockenheit vertragen (Gehölze verschiedener Klimazonen, krautige Pflanzen der Eichenwälder, die meisten Kulturpflanzen);

- Xerophyten- Pflanzen trockener Steppen und Wüsten, die in der Lage sind, Feuchtigkeit in fleischigen Blättern und Stängeln anzusammeln - Sukkulenten(Aloe, Kakteen) sowie eine große Saugkraft der Wurzeln und die Fähigkeit, die Transpiration mit schmalen kleinen Blättern zu reduzieren - Sklerophyten.

Unter den Landtieren gibt es:

Hydrophile sind feuchtigkeitsliebende Tiere (Asseln, Mücken, Landmollusken); Mesophile – leben in Gebieten mit mäßiger Luftfeuchtigkeit (viele Insekten, Vögel, Säugetiere);

Xerophile sind trockenheitsliebende Tiere, die keine hohe Luftfeuchtigkeit vertragen (Kamele, Wüstennager, Reptilien).

Edaphische Faktoren- Dies sind die Eigenschaften des Bodens als Umweltfaktor, der die darin lebenden tierischen Organismen und das Wurzelsystem der Pflanzen beeinflusst. Ein sehr wichtiger Faktor für viele Tiere und Pflanzen ist die Reaktion der Umwelt (pH). Böden mit einem übermäßigen Gehalt an wasserlöslichen Salzen (Chloride, Sulfate, Carbonate) werden als salzig bezeichnet.

Die Flora und Fauna salzhaltiger Böden ist sehr spezifisch. Pflanzen sind hier nicht nur gegen die Konzentration, sondern auch gegen die Zusammensetzung der Salze resistent, verschiedene Pflanzen sind jedoch auf unterschiedliche Weise angepasst. Salztolerante Pflanzen sind Halophyten. Salzkraut kann beispielsweise Salzkonzentrationen von über 20 % aushalten, gleichzeitig können Regenwürmer selbst bei geringem Salzgehalt diesem nicht lange standhalten.

Topografische Faktoren

Erleichterung bezieht sich auf orografische Faktoren und steht in engem Zusammenhang mit anderen abiotischen Faktoren, obwohl sie nicht zu direkten Umweltfaktoren wie Licht, Wärme, Wasser und Boden gehören. Der wichtigste topografische (orografische) Faktor ist die Höhe.

Der wichtigste topografische Faktor ist HöheÜber dem Meeresspiegel. Mit zunehmender Höhe nehmen die Durchschnittstemperaturen ab, der tägliche Temperaturunterschied nimmt zu, die Niederschlagsmenge, die Windgeschwindigkeit und die Strahlungsintensität nehmen zu und der Druck nimmt ab. Das Gelände ist einer der Hauptfaktoren, die die Übertragung, Verteilung oder Ansammlung von Verunreinigungen in der atmosphärischen Luft beeinflussen.

Schlussfolgerungen

So nehmen lebende Organismen den Einfluss der Umwelt durch Umweltfaktoren wahr, die als Umweltfaktoren bezeichnet werden. Umweltfaktoren sind bestimmte Bedingungen und Elemente der Umwelt, die eine spezifische Wirkung auf den Körper haben. Sie werden in abiotische, biotische und anthropogene unterteilt.

Derselbe Faktor kann bei unterschiedlichen Werten eine optimale Wirkung auf verschiedene Organismen haben. Die Intensität des Umweltfaktors, die für das Leben des Organismus am günstigsten ist, wird als Optimum bezeichnet, und die Intensität, die die schlechteste Wirkung hat, wird als Pessimum bezeichnet.

Die Fähigkeit von Organismen, Abweichungen in den Werten von Umweltfaktoren zu tolerieren, wird als Toleranz bezeichnet, die möglicherweise nicht den gleichen Bereich der Ausdauer (Toleranz) für verschiedene Faktoren aufweist. Ein Organismus kann sich an einen engen Bereich eines Faktors und einen weiten anpassen Bereich eines anderen; die Eigenschaft von Arten, sich an eine bestimmte Reihe von Umweltfaktoren anzupassen, wird als ökologische Plastizität bezeichnet.

Umgebungen werden durch klimatische Bedingungen sowie Boden- und Wasserbedingungen bestimmt.

Einstufung

Es gibt verschiedene Klassifizierungen abiotischer Faktoren. Eine der beliebtesten unterteilt sie in die folgenden Komponenten:

• physikalische Faktoren (Luftdruck, Luftfeuchtigkeit);
• chemische Faktoren (atmosphärische Zusammensetzung, mineralische und organische Stoffe im Boden, pH-Wert im Boden und andere)
• mechanische Faktoren (Wind, Erdrutsche, Wasser- und Bodenbewegungen, Gelände usw.)

Abiotische Umweltfaktoren beeinflussen maßgeblich die Verbreitung von Arten und bestimmen deren Verbreitungsgebiet, d. h. ein geografisches Gebiet, das der Lebensraum bestimmter Organismen ist.

Temperatur

Besondere Bedeutung kommt der Temperatur zu, da sie der wichtigste Indikator ist. Abhängig von der Temperatur unterscheiden sich abiotische Umweltfaktoren in thermischen Zonen, mit denen das Leben von Organismen in der Natur verbunden ist. Diese sind kalt, gemäßigt, tropisch, und die Temperatur, die für das Leben von Organismen günstig ist, wird als optimal bezeichnet. Fast alle Organismen können im Temperaturbereich von 0°-50°C leben.

Abhängig von ihrer Fähigkeit, unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen zu überleben, werden sie wie folgt klassifiziert:

• eurythermische Organismen, die an Bedingungen starker Temperaturschwankungen angepasst sind;
• stenotherme Organismen, die in einem engen Temperaturbereich existieren.

Als eurythermale Organismen gelten Organismen, die vorwiegend in Gebieten leben, in denen kontinentales Klima vorherrscht. Diese Organismen können starken Temperaturschwankungen standhalten (Diptera-Larven, Bakterien, Algen, Helminthen). Einige eurythermale Organismen können in einen Winterschlafzustand übergehen, wenn sich der Temperaturfaktor „verschärft“. Der Stoffwechsel ist in diesem Zustand deutlich reduziert (Dachse, Bären etc.).

Stenotherme Organismen kommen sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren vor. Beispielsweise überleben die meisten Meerestiere bei Temperaturen bis zu 30 °C.

Tiere werden nach ihrer Fähigkeit eingeteilt, ihre eigene Thermoregulation aufrechtzuerhalten, d. h. konstante Körpertemperatur, in der sogenannten Poikilothermie und Homöothermie. Erstere können ihre Temperatur ändern, während sie bei letzteren immer konstant ist. Alle Säugetiere und eine Reihe von Vögeln sind homöotherme Tiere. Zu den poikilothermen Organismen zählen alle Organismen mit Ausnahme einiger Vogel- und Säugetierarten. Ihre Körpertemperatur liegt nahe an der Umgebungstemperatur. Im Laufe der Evolution haben sich als homöotherm eingestufte Tiere angepasst, um sich vor der Kälte zu schützen (Winterschlaf, Migration, Fell usw.).

Licht

Abiotische Umweltfaktoren sind Licht und dessen Intensität. Seine Bedeutung ist besonders groß für photosynthetische Pflanzen. Der Grad der Photosynthese wird durch die Intensität, die qualitative Zusammensetzung des Lichts und die Lichtverteilung über die Zeit beeinflusst. Es sind jedoch Bakterien und Pilze bekannt, die sich in völliger Dunkelheit über längere Zeit vermehren können. Pflanzen werden in lichtliebende, hitzetolerante und wärmeliebende Pflanzen eingeteilt.

Für viele Tiere ist die Länge des Tageslichts wichtig, was sich auf die Sexualfunktion auswirkt, da sie bei langen Tageslichtstunden zunimmt und bei kurzen (Herbst oder Winter) gehemmt wird.

Feuchtigkeit

Luftfeuchtigkeit ist ein komplexer Faktor und stellt die Menge an Wasserdampf in der Luft und Wasser im Boden dar. Die Lebensdauer der Zellen und damit des gesamten Organismus hängt von der Luftfeuchtigkeit ab. Die Bodenfeuchtigkeit wird durch die Niederschlagsmenge, die Wassertiefe im Boden und andere Bedingungen beeinflusst. Um Mineralien aufzulösen, ist Feuchtigkeit notwendig.

Abiotische Faktoren der aquatischen Umwelt

Chemische Faktoren sind physikalischen Faktoren in ihrer Bedeutung nicht unterlegen. Eine große Rolle kommt dem Gas und der Zusammensetzung der aquatischen Umwelt zu. Fast alle Organismen benötigen Sauerstoff und eine Reihe von Organismen benötigen Stickstoff, Schwefelwasserstoff oder Methan.

Physikalische abiotische Umweltfaktoren sind Gaszusammensetzungen, die für die Lebewesen, die in der aquatischen Umwelt leben, äußerst wichtig sind. Das Wasser des Schwarzen Meeres beispielsweise enthält viel Schwefelwasserstoff, weshalb dieses Becken für viele Organismen als ungünstig gilt. Der Salzgehalt ist ein wichtiger Bestandteil der aquatischen Umwelt. Die meisten Wassertiere leben in Salzgewässern, weniger in Süßwasser und noch weniger in leicht brackigen Gewässern. Die Verbreitung und Fortpflanzung von Wassertieren wird durch die Fähigkeit beeinflusst, die Salzzusammensetzung der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten.

Alles Leben auf der Erde ist mit einem Lebensraum verbunden, der verschiedene geografische Gebiete und die Gemeinschaften lebender Organismen, die sie bewohnen, umfasst. Je nach Art der Wirkung können die Verbindungen des Organismus mit der Umwelt unterschiedlich sein abiotisch(dazu gehören Faktoren unbelebter Natur – physikalische und chemische Umweltbedingungen) und biotisch(Faktoren der belebten Natur – interspezifische und intraspezifische Beziehungen).

Das Leben von Organismen ist ohne einen ständigen Energiefluss von außen nicht möglich. Seine Quelle ist die Sonne. Die Rotation der Erde um ihre Achse führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Sonnenenergie und ihrer Wärmestrahlung. In dieser Hinsicht erwärmt sich die Atmosphäre über Land und Ozean ungleichmäßig, und Unterschiede in der lokalen Temperatur und dem Druck verursachen Bewegungen von Luftmassen, Veränderungen der Luftfeuchtigkeit, was sich auf den Verlauf chemischer Reaktionen, physikalischer Umwandlungen und direkt oder indirekt aller biologischen Phänomene auswirkt (die Art der Lebensverteilung, Biorhythmen usw.). Der regulierende Einfluss auf die Dichte des Lebens wird durch einen Komplex von Faktoren ausgeübt: Licht, Temperatur, Wasser, Mineralstoffe usw. Die Entwicklung des Lebens erfolgte in Richtung einer wirksamen Anpassung an diese Faktoren: „Schwankungen der Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung.“ , Temperatur, Wind, Schwerkraft usw. Die Wissenschaft untersucht die Beziehungen der Organismen zwischen uns selbst und unserer Umwelt Ökologen ICH. Betrachten wir die Bedeutung einzelner Umweltfaktoren.

Licht- die wichtigste Energiequelle der Erde. Die Natur des Lichts ist zweifach: Einerseits ist es ein Strom elementarer physikalischer Teilchen – Korpuskeln oder Photonen, die keine Ladung haben, andererseits hat es Welleneigenschaften. Je kürzer die Wellenlänge des Photons, desto höher ist seine Energie und umgekehrt. Die Energie von Photonen dient als Quelle zur Deckung des Energiebedarfs von Pflanzen während der Photosynthese, sodass eine grüne Pflanze ohne Licht nicht existieren kann.

Licht (Beleuchtung) ist ein starker Reiz für die Aktivität von Organismen – Photoperiodismus im Leben von Pflanzen (Wachstum, Blüte, Laubfall) und Tieren (Häutung, Fettansammlung, Migration und Fortpflanzung von Vögeln und Säugetieren, Beginn der Ruhephase - Diapause, Verhaltensreaktionen usw.). Die Länge der Tageslichtstunden hängt von der geografischen Breite ab. Dies hängt mit der Existenz von Langtagpflanzen zusammen, deren Blüte erfolgt, wenn die Tageslichtperiode 12 Stunden oder mehr dauert (Kartoffeln, Roggen, Hafer, Weizen usw.), und Kurztagpflanzen mit einer Photoperiode von 12 Stunden oder weniger (die meisten tropischen Blütenpflanzen, Sojabohnen, Hirse, Hanf, Mais und viele andere Pflanzen der gemäßigten Zone). Es gibt jedoch Pflanzen, deren Blüte nicht von der Tageslänge abhängt (Tomaten, Löwenzahn usw.). Beleuchtungsrhythmen verursachen bei Tieren tagsüber und nachts oder in der Dämmerung unterschiedliche Aktivitäten sowie saisonale Phänomene: im Frühling - Vorbereitung auf die Fortpflanzung, im Herbst - auf den Winterschlaf, Häutung.

Die kurzwellige Strahlung der Sonne (290 nm) ist ultraviolette Strahlung (UV). Die meisten davon werden von der Ozonschicht in der oberen Atmosphäre absorbiert; UV-Strahlen mit geringerer Energie (300-400 nm) dringen in die Erde ein und sind für viele Mikroorganismen und deren Sporen zerstörerisch; Im menschlichen und tierischen Körper aktivieren diese Strahlen die Synthese von Vitamin D aus Cholesterin und die Bildung von Haut- und Augenpigmenten. Mittelwellige Strahlung (600–700 nm) ist der orangefarbene Teil des Spektrums und wird von der Pflanze während der Photosynthese absorbiert.

Als Ausdruck adaptiver Reaktionen auf den Wechsel von Tag und Nacht bei Tieren und Menschen wird eine tägliche Rhythmik der Stoffwechselrate, der Atemfrequenz, der Herzfrequenz und des Blutdrucks, der Körpertemperatur, der Zellteilung usw. beobachtet. Beim Menschen wurden mehr als hundert physiologische Prozesse biorhythmischer Natur identifiziert, dank derer gesunde Menschen die Koordination verschiedener Funktionen beobachten. Die Erforschung des Biorhythmus ist von großer Bedeutung für die Entwicklung von Maßnahmen, die die Anpassung des Menschen an neue Bedingungen bei Langstreckenflügen und der Umsiedlung von Menschen in Gebiete Sibiriens, des Fernen Ostens, des Nordens und der Antarktis erleichtern.

Es wird angenommen, dass die Verletzung regulatorischer Mechanismen zur Aufrechterhaltung der inneren Umgebung des Körpers (Homöostase) eine Folge der Urbanisierung und Industrialisierung ist: Wie Je länger der Körper von äußeren klimatischen Faktoren isoliert ist und sich in angenehmen Raumklimabedingungen befindet, desto deutlicher nehmen seine adaptiven Reaktionen auf veränderte Wetterfaktoren ab, die Fähigkeit zur Thermoregulation wird beeinträchtigt und es kommt häufiger zu Störungen der Herz-Kreislauf-Aktivität.

Biologische Wirkung Photonen bestehen darin, dass ihre Energie im tierischen Körper einen angeregten Elektronenzustand in Pigmentmolekülen (Porphyrinen, Carotinoiden, Flavinen) hervorruft, die den resultierenden Überschuss ihrer Energie auf andere Moleküle übertragen und auf diese Weise eine Kette chemischer Umwandlungen in Gang setzt. Proteine ​​und Nukleinsäuren absorbieren UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von 250–320 nm, was zu genetischen Auswirkungen (Genmutationen) führen kann; Strahlen kürzerer Wellenlänge (200 nm oder weniger) regen Moleküle nicht nur an, sondern können sie auch zerstören.

In den letzten Jahren wurde der Untersuchung des Prozesses der Photoreaktivierung große Aufmerksamkeit gewidmet – der Fähigkeit von Mikroorganismenzellen, die schädigende Wirkung der UV-Bestrahlung von DNA zu schwächen und vollständig zu beseitigen, wenn die bestrahlten Zellen dann nicht im Dunkeln, sondern gezüchtet werden im sichtbaren Licht. Die Photoreaktivierung ist ein universelles Phänomen, das unter Beteiligung spezifischer zellulärer Enzyme erfolgt, deren Wirkung durch Lichtquanten einer bestimmten Wellenlänge aktiviert wird.

Temperatur hat eine regulierende Wirkung auf viele Lebensprozesse von Pflanzen und Tieren und verändert die Intensität des Stoffwechsels. Die Aktivität zellulärer Enzyme reicht von 10 bis 40 °C; bei niedrigen Temperaturen laufen die Reaktionen langsam ab, aber wenn die optimale Temperatur erreicht ist, wird die Enzymaktivität wiederhergestellt. Die Ausdauergrenzen von Organismen in Bezug auf den Temperaturfaktor liegen bei den meisten Arten nicht über 40-45 °C; niedrige Temperaturen wirken sich weniger negativ auf den Körper aus als hohe Temperaturen. Die lebenswichtige Aktivität des Körpers findet im Bereich von -4 bis 45 °C statt. Allerdings ist eine kleine Gruppe niederer Organismen in der Lage, in heißen Quellen bei einer Temperatur von 85 °C zu leben (Schwefelbakterien, Blaualgen, einige Spulwürmer), viele niedere Organismen können sehr niedrigen Temperaturen problemlos standhalten (ihre Frostbeständigkeit ist gering). erklärt durch die hohe Konzentration an Salzen und organischen Substanzen im Zytoplasma).

Jede Tier-, Pflanzen- und Mikroorganismenart hat die notwendigen Anpassungen an hohe und niedrige Temperaturen entwickelt. Wenn also kaltes Wetter einsetzt, verstecken sich viele Insekten im Boden, unter der Rinde von Bäumen, in Felsspalten, Frösche graben sich in den Schlick am Boden von Stauseen und einige Landtiere überwintern und geraten in Erstarrung. Die Anpassung an die Überhitzung in der heißen Jahreszeit äußert sich bei Pflanzen in einer erhöhten Wasserverdunstung durch die Spaltöffnungen, bei Tieren in Form einer Wasserverdunstung über die Atemwege und die Haut. Tiere, die über kein aktives Thermoregulationssystem verfügen (Kaltblüter oder Poikilotherme), vertragen Schwankungen der Außentemperatur nicht gut, sodass ihr Lebensraum an Land relativ begrenzt ist (Amphibien, Reptilien). Mit Einsetzen der Kälte nehmen Stoffwechsel, Nahrungs- und Sauerstoffverbrauch ab, sie halten Winterschlaf oder verfallen in einen depressiven Zustand. Zustand der unterbrochenen Animation(eine starke Verlangsamung der Lebensprozesse unter Beibehaltung der Wiederbelebungsfähigkeit) und unter günstigen Wetterbedingungen erwachen sie und beginnen wieder ein aktives Leben. Sporen und Samen von Pflanzen und Tieren – Ciliaten, Rädertierchen, Wanzen, Milben usw. – können viele Jahre lang in einem Zustand der Schwebe gehalten werden. Die Warmblüter bei Säugetieren und Vögeln ermöglichen es ihnen, widrige Bedingungen in einem aktiven Zustand zu ertragen und Schutzräume zu nutzen, sodass sie weniger von der Umwelt abhängig sind. Während der Zeit eines übermäßigen Temperaturanstiegs unter Wüstenbedingungen passten sich die Tiere durch Eintauchen an die Hitze an in den Sommerschlaf. Pflanzen in Wüsten und Halbwüsten beenden im Frühjahr ihre Vegetationsperiode in sehr kurzer Zeit und werfen nach der Samenreife ihre Blätter ab und treten in die Ruhephase ein (Tulpen, Bluegrass-Knollen, Rose von Jericho usw.).

Wasser. Mit der Energie der Sonne steigt Wasser von der Oberfläche der Meere und Ozeane auf und kehrt in Form verschiedener Niederschläge zur Erde zurück, was eine vielfältige Wirkung auf Organismen hat. Wasser ist der wichtigste Bestandteil der Zelle und macht 60–80 % ihrer Masse aus. Die biologische Bedeutung von Wasser wird durch seine physikalisch-chemischen Eigenschaften bestimmt. Das Wassermolekül ist polar, kann also von verschiedenen anderen Molekülen angezogen werden und die Intensität der Wechselwirkung zwischen den Ladungen dieser Moleküle schwächen, indem es mit ihnen Hydrate bildet, d. h. als Lösungsmittel fungiert. Viele Stoffe gehen nur in Gegenwart von Wasser verschiedene chemische Reaktionen ein.

Dielektrische Eigenschaften und das Vorhandensein von Bindungen zwischen Molekülen bestimmen die hohe Wärmekapazität von Wasser, die in lebenden Systemen einen „Wärmepuffer“ schafft und instabile Zellstrukturen vor Schäden durch lokale kurzfristige Freisetzung thermischer Energie schützt. Durch die Aufnahme von Wärme beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand erzeugt Wasser Kühlung; der Effekt der Verdunstung, den Organismen zur Regulierung der Körpertemperatur nutzen. Aufgrund seiner großen Wärmekapazität spielt Wasser die Rolle des wichtigsten Klimaregulators. Durch ihre langsame Erwärmung und Abkühlung regulieren sie die Temperaturschwankungen von Ozeanen und Seen: Im Sommer und tagsüber speichern sie Wärme, die sie im Winter und nachts abgeben. Zur Klimastabilisierung trägt auch der ständige Austausch von Kohlendioxid zwischen den Luft- und Wasserhüllen des Globus und den Gesteinen sowie der Flora und Fauna bei. Wasser spielt eine Transportrolle bei der Bewegung von Bodensubstanzen von oben nach unten und in die entgegengesetzte Richtung. Im Boden dienen sie als Lebensraum für Einzeller (Amöben, Flagellaten, Ciliaten, Algen).

Abhängig vom Feuchtigkeitsregime der Pflanzen an bestimmten Stellen und ihrem üblichen Wachstum werden sie in unterteilt Hygrophytenpflanzenübermäßig feuchte Bereiche, Mesophytenpflanzen ausreichend feuchte Orte und Xerophyten - Pflanzen trockener Lebensräume. Es gibt auch eine Gruppe von Wasserblütenpflanzen - Hydrophyten, die in Gewässern leben (Pfeilspitze, Elodea, Hornkraut). Feuchtigkeitsmangel dient als limitierender Faktor, der die Grenzen des Lebens und seine zonale Verteilung bestimmt. Bei Wassermangel entwickeln Tiere und Pflanzen Anpassungen, um Wasser zu gewinnen und zu konservieren. Eine der Funktionen des Laubfalls ist die Anpassung an übermäßigen Wasserverlust. Pflanzen in Trockengebieten haben kleine Blätter, manchmal in Form von Schuppen (in diesem Fall übernimmt der Stängel die Funktion der Photosynthese); Dem gleichen Zweck dient die Verteilung der Spaltöffnungen auf dem Blatt, die die Wasserverdunstung reduzieren können. Tiere bei sehr niedriger Luftfeuchtigkeit sind nachts aktiv, um Wasserverlust zu vermeiden; tagsüber verstecken sie sich in Höhlen und fallen sogar in Erstarrung oder Winterschlaf. Nagetiere trinken kein Wasser, sondern füllen es mit pflanzlicher Nahrung auf. Ein einzigartiges Wasserreservoir für Wüstentiere sind Fettdepots (der Buckel eines Kamels, subkutane Fettdepots von Nagetieren, der Fettkörper von Insekten), aus denen Wasser entsteht, das im Körper bei oxidativen Reaktionen beim Fettabbau entsteht. Somit sind alle Tatsachen der Anpassung von Organismen an die Lebensbedingungen ein klares Beispiel für die Zweckmäßigkeit der belebten Natur, die unter dem Einfluss der natürlichen Selektion entstanden ist.

Ionisierende Strahlung. Man spricht von sehr energiereicher Strahlung, die Paare positiver und negativer Ionen erzeugen kann ionisierend. Sein die Quelle sind radioaktive Stoffe, enthält in Felsen kauern; Außerdem kommt es aus dem Weltraum. Von den drei Arten ionisierender Strahlung, die für die Umwelt von großer Bedeutung sind, sind es zwei Korpuskularstrahlung (Alpha- und Betateilchen), und der dritte ist elektromagnetisch (Gammastrahlung). und zugehörige Röntgenstrahlung). Gammastrahlung dringt leicht in lebendes Gewebe ein; Diese Strahlung kann wirkungslos durch den Körper dringen oder auf einem großen Teil ihres Weges zu Ionisierung führen.

Im Allgemeinen hat ionisierende Strahlung die zerstörerischste Wirkung auf höher entwickelte und komplexere Organismen; die Person ist besonders empfindlich.
Schadstoffe. Diese Stoffe lassen sich in zwei Gruppen einteilen: natürliche Verbindungen, bei denen es sich um Abfallprodukte technologischer Prozesse handelt, und künstliche Verbindungen, die in der Natur nicht vorkommen.

Zur Gruppe 1 gehören Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Stickoxide, Kohlenstoff, Kohlenwasserstoffe, Verbindungen von Kupfer, Zink und Quecksilber usw. sowie Mineraldünger.

Zur 2. Gruppe gehören künstliche Stoffe, die über besondere Eigenschaften verfügen, die die menschlichen Bedürfnisse befriedigen: Pestizide, zur Bekämpfung tierischer Schädlinge landwirtschaftlicher Nutzpflanzen, Antibiotika zur Behandlung von Infektionskrankheiten in der Medizin und Veterinärmedizin. Zu den Pestiziden zählen Insektizide – Mittel zur Bekämpfung schädlicher Insekten und Herbizide --. Produkte zur Unkrautbekämpfung.

Alle von ihnen haben eine gewisse Toxizität (giftig) für den Menschen.

Zu den abiotischen Faktoren zählen auch atmosphärische Gase, Mineralien, Luftdruck, Bewegung von Luftmassen und Hydrosphäre (Strömung), Mineralbasis des Bodens, Salzgehalt von Wasser und Boden.

Bleiben wir bei der Bedeutung mineralische Elemente. Eine Reihe anorganischer Substanzen kommen im Körper als Salze vor und bilden bei der Dissoziation Ionen (Kationen und Anionen): Na+, Mg2+, PO43-, Cl-, K+, Ca2+, CO32-, NO3-. Die Bedeutung der Ionenzusammensetzung in einer Zelle zeigt sich in vielen Aspekten ihrer Lebensaktivität. Kalium interagiert beispielsweise selektiv mit dem kontraktilen Muskelprotein Myosin, verringert die Viskosität des Zellsafts und bewirkt eine Muskelentspannung. Calcium erhöht die Viskosität des Zytoplasmas und stimuliert die Muskelkontraktion, senkt die Erregbarkeitsschwelle der Nerven und wird bei Muskelkontraktion aus dem Membransystem freigesetzt. Große Mengen Kalzium werden von Weichtieren und Wirbeltieren verbraucht, die es für das Wachstum von Panzern und Knochen benötigen. Bei Tieren gibt es viel Natrium, hauptsächlich in der extrazellulären Flüssigkeit, und Kalium – innerhalb der Zelle; Ihre gegenseitige Bewegung erzeugt einen Unterschied im elektrischen Potential zwischen den Flüssigkeiten innerhalb und außerhalb der Zellen, der der Übertragung von Nervenimpulsen zugrunde liegt.

Magnesiumionen beeinflussen die Ribosomenaggregation: Wenn ihre Konzentration abnimmt, zerfällt das Ribosom in zwei Teile. Magnesium ist Teil des Chlorophyllmoleküls und einiger Enzyme. Für die Photosynthese benötigen Pflanzen Mn, Fe, Cl, Zn; für den Stickstoffstoffwechsel - Mo, B, Co, Cu, Si. Das Hämoglobinmolekül enthält Eisen und das Schilddrüsenhormon. Noah Drüsen - Jod. Zink ist an vielen Hydrolysereaktionen beteiligt und bricht die Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen. Fehlen oder Mangel an Na+, Mg2+, K+, Ca2+ , führt zum Verlust der Erregbarkeit der Zelle und zu deren Tod.
Unter natürlichen Bedingungen führt ein Mangel an bestimmten Mikroelementen zur Entwicklung endemischer (nur für ein bestimmtes Gebiet spezifischer) Erkrankungen des Menschen: endemischer Kropf (Jodmangel im Trinkwasser), Fluorose und Zahnflecken (übermäßige Aufnahme von Fluorid in den Körper). ) usw. Ein Mangel an Kupfer in Kräutern, die auf sumpfigen und torfigen Böden wachsen, führt zu Anämie bei Rindern, Störungen des Verdauungssystems, Schäden am Zentralnervensystem, Veränderungen der Fellfarbe usw.

Auch ein Überschuss an Mikroelementen ist unerwünscht. Insbesondere sind in einigen Gebieten Strontium-Rachitis und chronische Molybdän-Toxikose bei Tieren bekannt (Durchfall bei Rindern, Rückgang der Milchleistung, Veränderung der Fellfarbe). Viele Fragen zur Rolle von Mikroelementen bei der Entstehung bestimmter physiologischer Störungen sind noch nicht ausreichend geklärt.

Die Umwelt, die Lebewesen umgibt, besteht aus vielen Elementen. Sie beeinflussen das Leben von Organismen auf unterschiedliche Weise. Letztere reagieren unterschiedlich auf verschiedene Umweltfaktoren. Einzelne Elemente der Umwelt, die mit Organismen interagieren, werden als Umweltfaktoren bezeichnet. Existenzbedingungen sind eine Reihe lebenswichtiger Umweltfaktoren, ohne die lebende Organismen nicht existieren können. In Bezug auf Organismen wirken sie als Umweltfaktoren.

Klassifizierung von Umweltfaktoren.

Alle Umweltfaktoren werden akzeptiert klassifizieren(aufteilen) in folgende Hauptgruppen: abiotisch, biotisch Und anthropisch. V Abiotisch (abiogen) Faktoren sind physikalische und chemische Faktoren unbelebter Natur. Biotisch, oder biogen, Faktoren sind der direkte oder indirekte Einfluss lebender Organismen aufeinander und auf die Umwelt. Anthropogen (anthropogen) In den letzten Jahren wurden Faktoren aufgrund ihrer großen Bedeutung als eigene Gruppe biotischer Faktoren identifiziert. Dies sind Faktoren mit direktem oder indirektem Einfluss des Menschen und seiner wirtschaftlichen Aktivitäten auf lebende Organismen und die Umwelt.

Abiotischen Faktoren.

Zu den abiotischen Faktoren zählen Elemente der unbelebten Natur, die auf einen lebenden Organismus einwirken. Die Arten abiotischer Faktoren sind in der Tabelle aufgeführt. 1.2.2.

Tabelle 1.2.2. Haupttypen abiotischer Faktoren

Klimatische Faktoren.

Alle abiotischen Faktoren manifestieren sich und wirken innerhalb der drei geologischen Hüllen der Erde: Atmosphäre, Hydrosphäre Und Lithosphäre. Als Faktoren werden Faktoren bezeichnet, die sich in der Atmosphäre und bei deren Wechselwirkung mit der Hydrosphäre bzw. mit der Lithosphäre manifestieren (wirken). klimatisch. Ihre Manifestation hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der geologischen Hüllen der Erde sowie von der Menge und Verteilung der Sonnenenergie ab, die sie durchdringt und erreicht.

Sonnenstrahlung.

Unter den verschiedenen Umweltfaktoren ist die Sonneneinstrahlung von größter Bedeutung. (Sonnenstrahlung). Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen Fluss von Elementarteilchen (Geschwindigkeit 300-1500 km/s) und elektromagnetischen Wellen (Geschwindigkeit 300.000 km/s), der eine riesige Energiemenge zur Erde transportiert. Sonnenstrahlung ist die Hauptquelle des Lebens auf unserem Planeten. Unter dem kontinuierlichen Fluss der Sonnenstrahlung entstand Leben auf der Erde, durchlief einen langen Evolutionsweg und existiert weiterhin und ist auf Sonnenenergie angewiesen. Die wesentlichen Eigenschaften der Strahlungsenergie des Umweltfaktors Sonne werden durch die Wellenlänge bestimmt. Wellen, die die Atmosphäre durchdringen und die Erde erreichen, werden im Bereich von 0,3 bis 10 Mikrometer gemessen.

Aufgrund der Art der Einwirkung auf lebende Organismen wird dieses Spektrum der Sonnenstrahlung in drei Teile unterteilt: ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht Und Infrarotstrahlung.

Kurzwellige ultraviolette Strahlung werden fast vollständig von der Atmosphäre, nämlich ihrem Ozonschirm, absorbiert. Eine kleine Menge ultravioletter Strahlen durchdringt die Erdoberfläche. Ihre Wellenlänge liegt im Bereich von 0,3–0,4 Mikrometer. Sie machen 7 % der Sonnenstrahlungsenergie aus. Kurzwellige Strahlen wirken sich schädlich auf lebende Organismen aus. Sie können Veränderungen im Erbgut – Mutationen – verursachen. Daher haben Organismen, die über lange Zeit der Sonnenstrahlung ausgesetzt waren, im Laufe der Evolution Anpassungen zum Schutz vor ultravioletten Strahlen entwickelt. Viele von ihnen produzieren in ihrer Haut zusätzliche Mengen an schwarzem Pigment – ​​Melanin, das vor dem Eindringen unerwünschter Strahlen schützt. Aus diesem Grund werden Menschen braun, wenn sie sich längere Zeit im Freien aufhalten. In vielen Industrieregionen gibt es ein sogenanntes Industriemelanismus- Verdunkelung der Tierfarbe. Dies geschieht jedoch nicht unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung, sondern durch die Verunreinigung mit Ruß und Umweltstaub, deren Bestandteile meist dunkler werden. Vor einem solch dunklen Hintergrund überleben dunklere Formen von Organismen (sind gut getarnt).

Sichtbares Licht erscheint in Wellenlängen von 0,4 bis 0,7 µm. Es macht 48 % der Sonnenstrahlungsenergie aus.

Es beeinträchtigt auch lebende Zellen und ihre Funktionen im Allgemeinen: Es verändert die Viskosität des Protoplasmas, die Größe der elektrischen Ladung des Zytoplasmas, stört die Durchlässigkeit von Membranen und verändert die Bewegung des Zytoplasmas. Licht beeinflusst den Zustand von Proteinkolloiden und den Verlauf von Energieprozessen in Zellen. Dennoch war, ist und bleibt sichtbares Licht eine der wichtigsten Energiequellen für alles Lebewesen. Dabei wird seine Energie genutzt Photosynthese und reichert sich in Form chemischer Bindungen in den Produkten der Photosynthese an und wird dann als Nahrung an alle anderen lebenden Organismen weitergegeben. Im Allgemeinen können wir sagen, dass alle Lebewesen in der Biosphäre und sogar der Mensch auf Sonnenenergie, auf Photosynthese, angewiesen sind.

Licht ist für Tiere eine notwendige Voraussetzung für die Wahrnehmung von Informationen über die Umgebung und ihre Elemente, das Sehen und die visuelle Orientierung im Raum. Abhängig von ihren Lebensbedingungen haben sich Tiere an unterschiedliche Beleuchtungsstärken angepasst. Einige Tierarten sind tagaktiv, während andere in der Dämmerung oder in der Nacht am aktivsten sind. Die meisten Säugetiere und Vögel leben in der Dämmerung, haben Schwierigkeiten, Farben zu unterscheiden und sehen alles in Schwarzweiß (Eckzähne, Katzen, Hamster, Eulen, Ziegenmelker usw.). Das Leben in der Dämmerung oder bei schlechten Lichtverhältnissen führt oft zu einer Augenhypertrophie. Relativ große Augen, die winzige Lichtanteile einfangen können, charakteristisch für nachtaktive Tiere oder solche, die in völliger Dunkelheit leben und sich von den Leuchtorganen anderer Organismen (Lemuren, Affen, Eulen, Tiefseefische usw.) leiten lassen. Wenn bei völliger Dunkelheit (in Höhlen, unter der Erde in Höhlen) keine anderen Lichtquellen vorhanden sind, verlieren die dort lebenden Tiere in der Regel ihre Sehorgane (Europäischer Proteus, Maulwurfsratte etc.).

Temperatur.

Die Quellen des Temperaturfaktors auf der Erde sind Sonneneinstrahlung und geothermische Prozesse. Obwohl der Kern unseres Planeten durch extrem hohe Temperaturen gekennzeichnet ist, ist sein Einfluss auf die Oberfläche des Planeten unbedeutend, mit Ausnahme von Zonen vulkanischer Aktivität und der Freisetzung geothermischen Wassers (Geysire, Fumarolen). Folglich kann die Sonnenstrahlung, nämlich die Infrarotstrahlung, als Hauptwärmequelle in der Biosphäre angesehen werden. Die Strahlen, die die Erdoberfläche erreichen, werden von der Lithosphäre und Hydrosphäre absorbiert. Die Lithosphäre als fester Körper erwärmt sich schneller und kühlt ebenso schnell ab. Die Hydrosphäre hat eine höhere Wärmekapazität als die Lithosphäre: Sie erwärmt sich langsam und kühlt langsam ab und speichert daher die Wärme lange. Die Oberflächenschichten der Troposphäre werden durch die Wärmestrahlung der Hydrosphäre und der Oberfläche der Lithosphäre erwärmt. Die Erde absorbiert Sonnenstrahlung und strahlt Energie zurück in den luftleeren Raum. Und doch trägt die Erdatmosphäre dazu bei, die Wärme in den Oberflächenschichten der Troposphäre zu speichern. Dank ihrer Eigenschaften lässt die Atmosphäre kurzwellige Infrarotstrahlen durch und blockiert langwellige Infrarotstrahlen, die von der erhitzten Erdoberfläche emittiert werden. Dieses atmosphärische Phänomen hat einen Namen Treibhauseffekt. Ihm war es zu verdanken, dass Leben auf der Erde möglich wurde. Der Treibhauseffekt trägt dazu bei, die Wärme in den Oberflächenschichten der Atmosphäre (wo sich die meisten Organismen konzentrieren) zu speichern und Temperaturschwankungen während des Tages und der Nacht auszugleichen. Auf dem Mond beispielsweise, der sich in nahezu denselben Weltraumbedingungen wie die Erde befindet und über keine Atmosphäre verfügt, treten an seinem Äquator tägliche Temperaturschwankungen im Bereich von 160 °C bis +120 °C auf.

Der in der Umwelt vorhandene Temperaturbereich erreicht Tausende von Grad (heißes Magma von Vulkanen und die niedrigsten Temperaturen in der Antarktis). Die Grenzen, innerhalb derer uns bekanntes Leben existieren kann, sind recht eng und liegen bei etwa 300 °C, von -200 °C (Gefrieren in verflüssigten Gasen) bis +100 °C (Siedepunkt von Wasser). Tatsächlich sind die meisten Arten und der Großteil ihrer Aktivität auf einen noch engeren Temperaturbereich beschränkt. Der allgemeine Temperaturbereich des aktiven Lebens auf der Erde ist auf folgende Temperaturwerte begrenzt (Tabelle 1.2.3):

Tabelle 1.2.3 Temperaturbereich des Lebens auf der Erde

Pflanzen passen sich unterschiedlichen und sogar extremen Temperaturen an. Es werden diejenigen genannt, die hohe Temperaturen vertragen wärmestimulierende Pflanzen. Sie vertragen eine Überhitzung bis zu 55-65° C (einige Kakteen). Arten, die unter Bedingungen hoher Temperaturen wachsen, vertragen diese leichter, da die Größe der Blätter erheblich verkürzt wird, sich eine filzige (haarige) oder umgekehrt wachsartige Beschichtung usw. entwickelt. Pflanzen können einer längeren Einwirkung niedriger Temperaturen (von) standhalten 0 bis -10°C) ohne Beeinträchtigung ihrer Entwicklung C), genannt kältebeständig.

Obwohl die Temperatur ein wichtiger Umweltfaktor ist, der lebende Organismen beeinflusst, hängt ihre Wirkung stark von ihrer Kombination mit anderen abiotischen Faktoren ab.

Feuchtigkeit.

Luftfeuchtigkeit ist ein wichtiger abiotischer Faktor, der durch das Vorhandensein von Wasser oder Wasserdampf in der Atmosphäre oder Lithosphäre bestimmt wird. Wasser selbst ist eine notwendige anorganische Verbindung für das Leben lebender Organismen.

Wasser in der Atmosphäre ist immer in Form vorhanden Wasser Paare. Man nennt die tatsächliche Wassermasse pro Luftvolumeneinheit absolute Feuchtigkeit, und der Prozentsatz an Dampf im Verhältnis zur maximalen Menge, die Luft enthalten kann relative Luftfeuchtigkeit. Die Temperatur ist der Hauptfaktor, der die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf zu speichern, beeinflusst. Beispielsweise kann Luft bei einer Temperatur von +27°C doppelt so viel Feuchtigkeit enthalten wie bei einer Temperatur von +16°C. Das bedeutet, dass die absolute Luftfeuchtigkeit bei 27 °C doppelt so hoch ist wie bei 16 °C, während die relative Luftfeuchtigkeit in beiden Fällen 100 % beträgt.

Wasser als ökologischer Faktor ist für lebende Organismen äußerst notwendig, da ohne ihn der Stoffwechsel und viele andere damit verbundene Prozesse nicht stattfinden können. Stoffwechselprozesse von Organismen finden in Gegenwart von Wasser (in wässrigen Lösungen) statt. Alle lebenden Organismen sind offene Systeme, daher erleiden sie ständig Wasserverlust und müssen ihre Reserven ständig auffüllen. Für eine normale Existenz müssen Pflanzen und Tiere ein gewisses Gleichgewicht zwischen dem Wasserfluss in den Körper und seinem Verlust aufrechterhalten. Großer Wasserverlust des Körpers (Dehydrierung) zu einer Abnahme seiner Vitalaktivität und anschließend zum Tod führen. Pflanzen decken ihren Wasserbedarf durch Niederschlag und Luftfeuchtigkeit, Tiere auch durch Nahrung. Der Widerstand von Organismen gegenüber der Anwesenheit oder Abwesenheit von Feuchtigkeit in der Umgebung variiert und hängt von der Anpassungsfähigkeit der Art ab. Dabei werden alle terrestrischen Organismen in drei Gruppen eingeteilt: hygrophil(oder feuchtigkeitsliebend), mesophil(oder mäßig feuchtigkeitsliebend) und xerophil(oder trockenliebend). Bezogen auf Pflanzen und Tiere sieht dieser Abschnitt folgendermaßen aus:

1) hygrophile Organismen:

- Hygrophyten(Pflanzen);

- Hygrophile(Tier);

2) mesophile Organismen:

- Mesophyten(Pflanzen);

- Mesophile(Tier);

3) xerophile Organismen:

- Xerophyten(Pflanzen);

- Xerophile oder Hygrophobien(Tiere).

Brauchen die meiste Feuchtigkeit hygrophile Organismen. Bei den Pflanzen handelt es sich um solche, die auf zu feuchten Böden mit hoher Luftfeuchtigkeit leben (Hygrophyten). Unter den Bedingungen der Mittelzone gehören sie zu den krautigen Pflanzen, die in schattigen Wäldern (Oxalis, Farne, Veilchen, Spaltgras usw.) und an offenen Stellen (Ringelblume, Sonnentau usw.) wachsen.

Zu den hygrophilen Tieren (Hygrophilen) zählen solche, die ökologisch mit der aquatischen Umwelt oder mit überschwemmten Gebieten in Verbindung stehen. Sie benötigen eine ständige Anwesenheit großer Mengen Feuchtigkeit in der Umgebung. Dies sind Tiere tropischer Regenwälder, Sümpfe und Feuchtwiesen.

Mesophile Organismen benötigen mäßige Mengen an Feuchtigkeit und werden normalerweise mit mäßig warmen Bedingungen und einer guten Mineralstoffernährung in Verbindung gebracht. Dies können Waldpflanzen und Pflanzen offener Flächen sein. Darunter sind Bäume (Linde, Birke), Sträucher (Hasel, Sanddorn) und noch mehr Kräuter (Klee, Wiesen-Lieschgras, Schwingel, Maiglöckchen, Hufgras usw.). Im Allgemeinen sind Mesophyten eine breite ökologische Pflanzengruppe. Zu mesophilen Tieren (Mesophile) gehört zu den meisten Organismen, die in gemäßigten und subarktischen Klimazonen oder in bestimmten Bergregionen leben.

Xerophile Organismen - Hierbei handelt es sich um eine ziemlich vielfältige ökologische Gruppe von Pflanzen und Tieren, die sich durch folgende Maßnahmen an trockene Lebensbedingungen angepasst haben: Begrenzung der Verdunstung, Steigerung der Wasserproduktion und Schaffung von Wasserreserven für lange Zeiträume ohne Wasserversorgung.

Trocken lebende Pflanzen kommen damit auf unterschiedliche Weise zurecht. Manche verfügen nicht über die baulichen Voraussetzungen, um mit dem Feuchtigkeitsmangel zurechtzukommen. Ihre Existenz ist unter trockenen Bedingungen nur möglich, weil sie sich in einem kritischen Moment in Form von Samen (Ephemeri) oder Zwiebeln, Rhizomen, Knollen (Ephemeroiden) in einem Ruhezustand befinden und sehr einfach und schnell in ein aktives Leben übergehen und verschwinden innerhalb kurzer Zeit des jährlichen Entwicklungszyklus vollständig. Ephemerie hauptsächlich in Wüsten, Halbwüsten und Steppen verbreitet (Steinfliege, Frühlings-Kreuzkraut, Rübe usw.). Ephemeroide(aus dem Griechischen flüchtig Und aussehen)- Dies sind mehrjährige krautige, hauptsächlich Frühlingspflanzen (Seggen, Getreide, Tulpen usw.).

Es gibt sehr einzigartige Kategorien von Pflanzen, die sich an Dürrebedingungen angepasst haben Sukkulenten Und Sklerophyten. Sukkulenten (aus dem Griechischen. saftig) sind in der Lage, große Mengen Wasser anzusammeln und es nach und nach zu verschwenden. Einige Kakteen in nordamerikanischen Wüsten können beispielsweise 1000 bis 3000 Liter Wasser enthalten. Wasser sammelt sich in den Blättern (Aloe, Sedum, Agave, jung) oder Stängeln (Kakteen und kaktusähnliche Wolfsmilchpflanzen).

Tiere erhalten Wasser im Wesentlichen auf drei Wegen: direkt durch Trinken oder durch Aufnahme über die Haut, mit der Nahrung und durch den Stoffwechsel.

Viele Tierarten trinken Wasser und zwar in relativ großen Mengen. Beispielsweise können Raupen der Seidenraupe der Chinesischen Eiche bis zu 500 ml Wasser trinken. Bestimmte Tier- und Vogelarten benötigen eine regelmäßige Wasseraufnahme. Deshalb wählen sie bestimmte Quellen aus und besuchen diese regelmäßig als Wasserstellen. Wüstenvogelarten fliegen täglich zu Oasen, trinken dort Wasser und bringen Wasser zu ihren Küken.

Einige Tierarten, die Wasser nicht durch direktes Trinken aufnehmen, können es durch Aufnahme über die gesamte Hautoberfläche aufnehmen. Insekten und Larven, die in mit Baumstaub angefeuchteten Böden leben, haben eine wasserdurchlässige Hülle. Die australische Moloch-Eidechse nimmt Feuchtigkeit aus Niederschlägen über ihre Haut auf, die äußerst hygroskopisch ist. Viele Tiere erhalten Feuchtigkeit durch saftiges Futter. Solche saftigen Nahrungsmittel können Gras, saftige Früchte, Beeren, Blumenzwiebeln und Pflanzenknollen sein. Die Steppenschildkröte, die in den zentralasiatischen Steppen lebt, nimmt Wasser nur aus saftiger Nahrung auf. In diesen Regionen, in Gebieten, in denen Gemüse angebaut wird, oder auf Melonenfeldern richten Schildkröten großen Schaden an, indem sie sich von Melonen, Wassermelonen und Gurken ernähren. Manche Raubtiere gewinnen Wasser auch durch den Verzehr ihrer Beute. Dies ist beispielsweise typisch für den Afrikanischen Fennek-Fuchs.

Arten, die sich ausschließlich von Trockenfutter ernähren und keine Möglichkeit haben, Wasser zu sich zu nehmen, gewinnen es durch Stoffwechsel, also auf chemischem Wege bei der Verdauung der Nahrung. Durch die Oxidation von Fetten und Stärke kann im Körper Stoffwechselwasser entstehen. Dies ist eine wichtige Möglichkeit der Wassergewinnung, insbesondere für Tiere, die in heißen Wüsten leben. Daher ernährt sich die Rotschwanzrennmaus manchmal nur von trockenen Samen. Es sind Experimente bekannt, bei denen eine nordamerikanische Hirschmaus in Gefangenschaft etwa drei Jahre lang lebte und nur trockene Gerstenkörner fraß.

Ernährungsfaktoren.

Die Oberfläche der Lithosphäre der Erde stellt eine separate Lebensumgebung dar, die durch eigene Umweltfaktoren gekennzeichnet ist. Diese Gruppe von Faktoren wird aufgerufen edaphisch(aus dem Griechischen edaphos- Boden). Böden haben ihre eigene Struktur, Zusammensetzung und Eigenschaften.

Böden zeichnen sich durch einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt, eine bestimmte mechanische Zusammensetzung, einen Gehalt an organischen, anorganischen und organomineralischen Verbindungen sowie einen bestimmten Säuregehalt aus. Viele Eigenschaften des Bodens selbst und die Verteilung lebender Organismen darin hängen von den Indikatoren ab.

Bestimmte Pflanzen- und Tierarten lieben beispielsweise Böden mit einem gewissen Säuregehalt, nämlich: Torfmoose, wilde Johannisbeeren und Erlen wachsen auf sauren Böden und grüne Waldmoose wachsen auf neutralen Böden.

Auch Käferlarven, Landmollusken und viele andere Organismen reagieren auf eine gewisse Übersäuerung des Bodens.

Die chemische Zusammensetzung des Bodens ist für alle lebenden Organismen sehr wichtig. Für Pflanzen sind nicht nur die chemischen Elemente am wichtigsten, die sie in großen Mengen verbrauchen (Stickstoff, Phosphor, Kalium und Kalzium), sondern auch solche, die selten vorkommen (Mikroelemente). Einige Pflanzen reichern gezielt bestimmte seltene Elemente an. Kreuzblütler und Doldenblütler reichern beispielsweise fünf- bis zehnmal mehr Schwefel in ihrem Körper an als andere Pflanzen.

Ein übermäßiger Gehalt bestimmter chemischer Elemente im Boden kann sich negativ (pathologisch) auf Tiere auswirken. Beispielsweise wurde in einem der Täler von Tuwa (Russland) festgestellt, dass Schafe an einer bestimmten Krankheit litten, die sich in Haarausfall, deformierten Hufen usw. äußerte. Später stellte sich heraus, dass in diesem Tal ein erhöhter Selengehalt auftrat . Wenn dieses Element im Übermaß in den Körper von Schafen gelangte, verursachte es eine chronische Selentoxikose.

Der Boden hat sein eigenes thermisches Regime. Zusammen mit der Feuchtigkeit beeinflusst es die Bodenbildung und verschiedene im Boden ablaufende Prozesse (physikochemische, chemische, biochemische und biologische).

Aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit sind Böden in der Lage, Temperaturschwankungen mit der Tiefe auszugleichen. In einer Tiefe von etwas mehr als 1 m sind tägliche Temperaturschwankungen kaum wahrnehmbar. Beispielsweise herrschte in der Karakum-Wüste, die durch ein stark kontinentales Klima gekennzeichnet ist, im Sommer, wenn die Bodenoberflächentemperatur +59 °C erreicht, in den Höhlen der Rennmaus-Nagetiere in einem Abstand von 70 cm vom Eingang die Temperatur 31°C niedriger und betrug +28°C. Im Winter, in einer frostigen Nacht, betrug die Temperatur in den Höhlen der Rennmäuse +19°C.

Boden ist eine einzigartige Kombination physikalischer und chemischer Eigenschaften der Oberfläche der Lithosphäre und der darin lebenden Organismen. Ein Boden ohne lebende Organismen ist nicht vorstellbar. Kein Wunder, dass der berühmte Geochemiker V.I. Wernadskij nannte Böden bioinerter Körper.

Orographische Faktoren (Relief).

Die Linderung bezieht sich nicht auf direkt wirkende Umweltfaktoren wie Wasser, Licht, Wärme, Boden. Die Art der Erleichterung im Leben vieler Organismen hat jedoch einen indirekten Effekt.

c Abhängig von der Größe der Formen wird ganz konventionell das Relief mehrerer Ordnungen unterschieden: Makrorelief (Berge, Tiefland, Zwischengebirgssenken), Mesorelief (Hügel, Schluchten, Grate etc.) und Mikrorelief (kleine Senken, Unebenheiten etc. ). Jeder von ihnen spielt eine bestimmte Rolle bei der Bildung eines Komplexes von Umweltfaktoren für Organismen. Die Linderung wirkt sich insbesondere auf die Umverteilung von Faktoren wie Feuchtigkeit und Wärme aus. So erzeugen bereits kleine Tropfen von mehreren zehn Zentimetern eine hohe Luftfeuchtigkeit. Wasser fließt von erhöhten in tiefere Gebiete, wo günstige Bedingungen für feuchtigkeitsliebende Organismen geschaffen werden. Die Nord- und Südhänge weisen unterschiedliche Licht- und Thermikverhältnisse auf. Unter gebirgigen Bedingungen entstehen in relativ kleinen Gebieten erhebliche Höhenamplituden, die zur Bildung verschiedener Klimakomplexe führen. Ihre typischen Merkmale sind insbesondere niedrige Temperaturen, starke Winde, Veränderungen der Luftfeuchtigkeit, der Gaszusammensetzung der Luft usw.

Beispielsweise sinkt die Lufttemperatur bei einem Anstieg über den Meeresspiegel alle 1000 m um 6 °C. Dies ist zwar ein Merkmal der Troposphäre, aber aufgrund des Reliefs (Hügel, Berge, Bergplateaus etc.) leben terrestrische Organismen Möglicherweise befinden sich die Bedingungen in anderen Regionen als in den Nachbarregionen. Beispielsweise ist das Vulkangebirge des Kilimandscharo in Afrika am Fuß von Savannen umgeben, und weiter oben an den Hängen gibt es Kaffee- und Bananenplantagen, Wälder und Almwiesen. Die Gipfel des Kilimandscharo sind mit ewigem Schnee und Gletschern bedeckt. Beträgt die Lufttemperatur auf Meereshöhe +30° C, so treten bereits in einer Höhe von 5000 m negative Temperaturen auf. In gemäßigten Zonen entspricht ein Temperaturrückgang pro 6° C einer Bewegung von 800 km in Richtung hoher Breiten.

Druck.

Druck manifestiert sich sowohl in Luft- als auch in Wasserumgebungen. In der atmosphärischen Luft ändert sich der Druck saisonal, abhängig von den Wetterbedingungen und der Höhe. Von besonderem Interesse sind die Anpassungen von Organismen, die im Hochland bei niedrigem Druck und verdünnter Luft leben.

Der Druck in der aquatischen Umwelt ändert sich je nach Tiefe: Pro 10 m steigt er um etwa 1 atm. Für viele Organismen sind der Druckänderung (Tiefe), an die sie sich angepasst haben, Grenzen gesetzt. Abgrundfische (Fische aus den Tiefen der Welt) können beispielsweise großem Druck standhalten, steigen aber nie an die Meeresoberfläche, weil dies für sie tödlich ist. Umgekehrt sind nicht alle Meeresorganismen in der Lage, in große Tiefen zu tauchen. Der Pottwal beispielsweise kann bis zu einer Tiefe von 1 km und Seevögel bis zu 15–20 m tief tauchen, wo sie ihre Nahrung finden.

Lebewesen an Land und in der aquatischen Umwelt reagieren deutlich auf Druckänderungen. Es wurde einmal festgestellt, dass Fische bereits geringfügige Druckänderungen wahrnehmen können. Ihr Verhalten ändert sich, wenn sich der Luftdruck ändert (z. B. vor einem Gewitter). In Japan werden einige Fische speziell in Aquarien gehalten und anhand von Verhaltensänderungen auf mögliche Wetteränderungen geschlossen.

Landtiere, die geringfügige Druckänderungen wahrnehmen, können durch ihr Verhalten Änderungen der Wetterbedingungen vorhersagen.

Ungleichmäßiger Druck, der das Ergebnis einer ungleichmäßigen Erwärmung durch die Sonne und der Wärmeverteilung sowohl im Wasser als auch in der atmosphärischen Luft ist, schafft Bedingungen für die Vermischung von Wasser- und Luftmassen, d.h. Bildung von Strömungen. Unter bestimmten Bedingungen ist die Strömung ein wichtiger Umweltfaktor.

Hydrologische Faktoren.

Wasser als Bestandteil der Atmosphäre und Lithosphäre (einschließlich Böden) spielt als einer der Umweltfaktoren namens Luftfeuchtigkeit eine wichtige Rolle im Leben von Organismen. Gleichzeitig kann Wasser in flüssigem Zustand ein Faktor sein, der seine eigene Umgebung bildet – wässrig. Aufgrund seiner Eigenschaften, die Wasser von allen anderen chemischen Verbindungen unterscheiden, schafft es im flüssigen und freien Zustand einen Komplex von Bedingungen in der aquatischen Umwelt, die sogenannten hydrologischen Faktoren.

Eigenschaften von Wasser wie Wärmeleitfähigkeit, Fließfähigkeit, Transparenz, Salzgehalt manifestieren sich in Stauseen unterschiedlich und sind Umweltfaktoren, die in diesem Fall als hydrologisch bezeichnet werden. Beispielsweise haben sich Wasserorganismen unterschiedlich an den unterschiedlichen Salzgehalt des Wassers angepasst. Es gibt Süßwasser- und Meeresorganismen. Süßwasserorganismen überraschen nicht mit ihrer Artenvielfalt. Erstens entstand das Leben auf der Erde im Meerwasser, und zweitens nehmen Süßwasserkörper einen winzigen Teil der Erdoberfläche ein.

Meeresorganismen sind vielfältiger und zahlenmäßig zahlreicher. Einige von ihnen haben sich an den niedrigen Salzgehalt angepasst und leben in entsalzten Meeresgebieten und anderen Brackwasserkörpern. Bei vielen Arten solcher Stauseen ist eine Abnahme der Körpergröße zu beobachten. Beispielsweise sind die Klappen von Weichtieren, der essbaren Muschel (Mytilus edulis) und der Lamarckmuschel (Cerastoderma lamarcki), die in den Buchten der Ostsee bei einem Salzgehalt von 2–6 %o leben, 2–4 mal kleiner als die Individuen, die im selben Meer leben, nur bei einem Salzgehalt von 15 %o. Die Krabbe Carcinus moenas ist in der Ostsee von kleiner Größe, während sie in entsalzten Lagunen und Flussmündungen viel größer ist. Seeigel werden in Lagunen kleiner als im Meer. Die Salzgarnelen (Artemia salina) haben bei einem Salzgehalt von 122 %o Abmessungen von bis zu 10 mm, bei 20 %o werden sie jedoch auf 24-32 mm groß. Der Salzgehalt kann sich auch auf die Lebenserwartung auswirken. Derselbe Lamarck-Herzfisch lebt bis zu 9 Jahre in den Gewässern des Nordatlantiks und 5 Jahre in den weniger salzigen Gewässern des Asowschen Meeres.

Die Temperatur von Gewässern ist ein konstanterer Indikator als die Temperatur von Land. Dies liegt an den physikalischen Eigenschaften des Wassers (Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit). Die Amplitude der jährlichen Temperaturschwankungen in den oberen Schichten des Ozeans überschreitet nicht 10–15° C und in kontinentalen Stauseen 30–35° C. Was können wir über die tiefen Wasserschichten sagen, die durch eine Konstante gekennzeichnet sind? thermisches Regime.

Biotische Faktoren.

Organismen, die auf unserem Planeten leben, benötigen für ihr Leben nicht nur abiotische Bedingungen, sie interagieren auch miteinander und sind oft stark voneinander abhängig. Die Gesamtheit der Faktoren in der organischen Welt, die Organismen direkt oder indirekt beeinflussen, werden biotische Faktoren genannt.

Biotische Faktoren sind sehr vielfältig, haben aber dennoch ihre eigene Klassifizierung. Nach der einfachsten Klassifizierung werden biotische Faktoren in drei Gruppen eingeteilt, die durch Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen verursacht werden.

Clements und Shelford (1939) schlugen ihre Klassifikation vor, die die typischsten Formen der Interaktion zwischen zwei Organismen berücksichtigt – Mitwirkungen. Alle Koaktionen werden in zwei große Gruppen eingeteilt, je nachdem, ob Organismen derselben Art oder zweier verschiedener Arten interagieren. Arten von Wechselwirkungen zwischen Organismen, die derselben Art angehören, sind homotypische Reaktionen. Heterotypische Reaktionen nennen die Formen der Interaktion zwischen zwei Organismen verschiedener Arten.

Homotypische Reaktionen.

Unter den Wechselwirkungen von Organismen derselben Art lassen sich folgende Zusammenwirkungen (Wechselwirkungen) unterscheiden: Gruppeneffekt, Masseneffekt Und intraspezifische Konkurrenz.

Gruppeneffekt.

Viele Lebewesen, die alleine leben können, bilden Gruppen. In der Natur kann man oft beobachten, wie manche Arten in Gruppen wachsen Pflanzen. Dies gibt ihnen die Möglichkeit, ihr Wachstum zu beschleunigen. Auch Tiere bilden Gruppen. Unter solchen Bedingungen überleben sie besser. Im Zusammenleben ist es für Tiere einfacher, sich zu verteidigen, Nahrung zu beschaffen, ihren Nachwuchs zu schützen und widrige Umwelteinflüsse zu überstehen. Somit wirkt sich der Gruppeneffekt positiv auf alle Gruppenmitglieder aus.

Die Gruppen, zu denen Tiere zusammengefasst werden, können unterschiedlich groß sein. Kormorane beispielsweise, die an den Küsten Perus riesige Kolonien bilden, können nur existieren, wenn sich in der Kolonie mindestens 10.000 Vögel befinden und es drei Nester pro Quadratmeter Territorium gibt. Es ist bekannt, dass für das Überleben afrikanischer Elefanten eine Herde aus mindestens 25 Individuen und eine Rentierherde aus 300 bis 400 Tieren bestehen muss. Ein Wolfsrudel kann aus bis zu einem Dutzend Individuen bestehen.

Einfache Ansammlungen (vorübergehend oder dauerhaft) können sich zu komplexen Gruppen entwickeln, die aus spezialisierten Individuen bestehen, die ihre inhärente Funktion in dieser Gruppe erfüllen (Bienen-, Ameisen- oder Termitenfamilien).

Massenwirkung.

Ein Masseneffekt ist ein Phänomen, das auftritt, wenn ein Wohnraum überbevölkert ist. Natürlich kommt es beim Zusammenschluss zu Gruppen, insbesondere zu großen, auch zu einer gewissen Überbevölkerung, aber es gibt einen großen Unterschied zwischen Gruppen- und Masseneffekten. Das erste verschafft jedem Mitglied des Vereins Vorteile, während das andere im Gegenteil die Lebensaktivität aller unterdrückt, also negative Folgen hat. Der Masseneffekt entsteht beispielsweise, wenn Wirbeltiere zusammenkommen. Wenn eine große Anzahl von Versuchsratten in einem Käfig gehalten wird, zeigt ihr Verhalten aggressive Handlungen. Wenn Tiere über einen längeren Zeitraum unter solchen Bedingungen gehalten werden, lösen sich die Embryonen schwangerer Weibchen auf, die Aggressivität nimmt so stark zu, dass die Ratten sich gegenseitig Schwänze, Ohren und Gliedmaßen abnagen.

Die Massenwirkung hochorganisierter Organismen führt zu einem Stresszustand. Beim Menschen kann es zu psychischen Störungen und Nervenzusammenbrüchen kommen.

Intraspezifischer Wettbewerb.

Es gibt immer eine Art Konkurrenz zwischen Individuen derselben Art um die besten Lebensbedingungen. Je größer die Populationsdichte einer bestimmten Organismengruppe, desto intensiver ist die Konkurrenz. Eine solche Konkurrenz zwischen Organismen derselben Art um bestimmte Existenzbedingungen nennt man intraspezifische Konkurrenz.

Massenwirkung und intraspezifische Konkurrenz sind keine identischen Konzepte. Tritt das erste Phänomen für relativ kurze Zeit auf und endet anschließend mit einer Verdünnung der Gruppe (Mortalität, Kannibalismus, verminderte Fruchtbarkeit usw.), dann besteht ständig intraspezifische Konkurrenz und führt letztendlich zu einer umfassenderen Anpassung der Art an die Umweltbedingungen. Die Art wird ökologischer angepasst. Durch die intraspezifische Konkurrenz bleibt die Art selbst erhalten und zerstört sich nicht durch einen solchen Kampf.

Intraspezifische Konkurrenz kann sich in allem manifestieren, was Organismen derselben Art für sich beanspruchen können. Bei Pflanzen, die dicht wachsen, kann es zu Konkurrenz um Licht, mineralische Nährstoffe usw. kommen. Beispielsweise hat eine Eiche, wenn sie einzeln wächst, eine kugelförmige Krone; sie ist ziemlich ausladend, da die unteren Seitenzweige ausreichend Licht erhalten. Bei Eichenpflanzungen im Wald werden die unteren Äste von den oberen beschattet. Zweige, die nicht genügend Licht erhalten, sterben ab. Wenn die Eiche in die Höhe wächst, fallen die unteren Äste schnell ab und der Baum nimmt die Form eines Waldes an – einen langen zylindrischen Stamm und eine Krone aus Ästen an der Spitze des Baumes.

Bei Tieren entsteht Konkurrenz um ein bestimmtes Revier, Futter, Nistplätze etc. Für aktive Tiere ist es einfacher, harter Konkurrenz auszuweichen, aber es beeinträchtigt sie trotzdem. Wer sich der Konkurrenz entzieht, findet sich in der Regel oft in ungünstigen Verhältnissen wieder; er ist zudem wie Pflanzen (bzw. angegliederte Tierarten) gezwungen, sich an die Bedingungen anzupassen, mit denen er sich begnügen muss.

Heterotypische Reaktionen.

Tabelle 1.2.4. Formen interspezifischer Interaktionen

	Arten besetzen		Arten besetzen
Form der Interaktion (Koaktionen)	ein Territorium (zusammen leben)		verschiedene Gebiete (getrennt leben)
	Ansicht A	Ansicht B	Ansicht A	Ansicht B
Neutralismus
Kommensalismus (Typ A – Kommensalismus)
Protokollkooperation
Gegenseitigkeit
Amensalismus (Typ A – Amensal, Typ B – Inhibitor)
Raubtier (Art A – Raubtier, Art B – Beute)
Wettbewerb

0 – Interaktion zwischen Arten bringt keinen Gewinn und fügt keiner Seite Schaden zu;

Interaktionen zwischen Arten haben positive Konsequenzen; --Interaktion zwischen Arten hat negative Folgen.

Neutralismus.

Die häufigste Form der Interaktion tritt auf, wenn Organismen verschiedener Arten, die dasselbe Territorium besetzen, sich gegenseitig in keiner Weise beeinflussen. Der Wald beherbergt eine Vielzahl von Arten und viele von ihnen pflegen neutrale Beziehungen. Beispielsweise leben ein Eichhörnchen und ein Igel im selben Wald, haben aber wie viele andere Organismen eine neutrale Beziehung. Diese Organismen sind jedoch Teil desselben Ökosystems. Sie sind Elemente eines Ganzen, und daher kann man bei genauer Betrachtung immer noch keine direkten, sondern indirekte, eher subtile und auf den ersten Blick unsichtbare Zusammenhänge finden.

Essen. Doom gibt in seiner „Popular Ecology“ ein humorvolles, aber sehr treffendes Beispiel für solche Zusammenhänge. Er schreibt, dass in England alte alleinstehende Frauen die Macht der königlichen Wachen unterstützen. Und die Verbindung zwischen Gardisten und Gardisten ist ganz einfach. Alleinstehende Frauen züchten in der Regel Katzen und Katzen jagen Mäuse. Je mehr Katzen, desto weniger Mäuse auf den Feldern. Mäuse sind die Feinde der Hummeln, weil sie ihre Höhlen dort zerstören, wo sie leben. Je weniger Mäuse, desto mehr Hummeln. Wie Sie wissen, sind Hummeln nicht die einzigen Bestäuber von Klee. Mehr Hummeln auf den Feldern bedeuten eine größere Kleeernte. Pferde weiden auf Klee und die Wachen essen gerne Pferdefleisch. Hinter diesem Beispiel in der Natur verbergen sich viele verborgene Verbindungen zwischen verschiedenen Organismen. Obwohl Katzen in der Natur, wie aus dem Beispiel hervorgeht, eine neutrale Beziehung zu Pferden oder Dzhmels haben, sind sie indirekt mit ihnen verwandt.

Kommensalismus.

Viele Arten von Organismen gehen Beziehungen ein, die nur einer Seite nützen, während die andere nicht darunter leidet und nichts nützt. Diese Form der Interaktion zwischen Organismen nennt man Kommensalismus. Der Komensalismus äußert sich häufig in der Koexistenz verschiedener Organismen. Daher leben Insekten häufig in Säugetierhöhlen oder Vogelnestern.

Eine solche gemeinsame Besiedlung kann man häufig beobachten, wenn Spatzen in den Nestern großer Greifvögel oder Störche Nester bauen. Für Greifvögel stört die Nähe von Spatzen nicht, für die Spatzen selbst ist es jedoch ein zuverlässiger Schutz ihrer Nester.

In der Natur gibt es sogar eine Art namens Kommensale Krabbe. Diese kleine, anmutige Krabbe lässt sich bereitwillig in der Mantelhöhle von Austern nieder. Dadurch stört er das Weichtier nicht, sondern erhält selbst Schutz, frische Wasserportionen und Nährstoffpartikel, die mit dem Wasser zu ihm gelangen.

Protokollkooperation.

Der nächste Schritt in der gemeinsamen positiven Zusammenarbeit zweier Organismen unterschiedlicher Art ist Proto-Kooperation, bei dem beide Arten von der Interaktion profitieren. Natürlich können diese Arten ohne Verluste getrennt existieren. Diese Form der Interaktion wird auch genannt primäre Zusammenarbeit, oder Zusammenarbeit.

Im Meer entsteht diese für beide Seiten vorteilhafte, aber nicht zwingende Form der Interaktion, wenn Krabben und Rinnen zusammenkommen. Anemonen beispielsweise siedeln sich häufig auf der Rückenseite von Krabben an und tarnen und schützen sie mit ihren stechenden Tentakeln. Die Seeanemonen wiederum erhalten von den Krabben Futterreste, die von ihrer Mahlzeit übrig bleiben, und nutzen die Krabben als Transportmittel. Sowohl Krabben als auch Seeanemonen können frei und unabhängig in einem Reservoir leben, aber wenn sie sich in der Nähe befinden, verpflanzt die Krabbe die Seeanemone sogar mit ihrer Schere auf sich selbst.

Auch das gemeinsame Nisten von Vögeln verschiedener Arten in derselben Kolonie (Reiher und Kormorane, Watvögel und Seeschwalben verschiedener Arten usw.) ist ein Beispiel für eine Zusammenarbeit, bei der beide Seiten beispielsweise beim Schutz vor Raubtieren profitieren.

Gegenseitigkeit.

Gegenseitigkeit (oder obligate Symbiose) ist die nächste Stufe der für beide Seiten vorteilhaften Anpassung verschiedener Arten aneinander. Sie unterscheidet sich von der Protokooperation durch ihre Abhängigkeit. Wenn in der Protokooperation die Organismen, die in Kommunikation treten, getrennt und unabhängig voneinander existieren können, dann ist im Mutualismus die getrennte Existenz dieser Organismen unmöglich.

Diese Art der Zusammenarbeit kommt häufig bei ganz unterschiedlichen Organismen vor, die systematisch voneinander entfernt sind und unterschiedliche Bedürfnisse haben. Ein Beispiel hierfür ist die Beziehung zwischen stickstofffixierenden Bakterien (Vesikelbakterien) und Hülsenfrüchten. Vom Wurzelsystem von Hülsenfrüchten abgesonderte Substanzen stimulieren das Wachstum von Bläschenbakterien, und Abfallprodukte von Bakterien führen zu einer Verformung der Wurzelhaare, wodurch die Bildung von Bläschen beginnt. Die Bakterien haben die Fähigkeit, Luftstickstoff zu assimilieren, der zwar im Boden fehlt, aber ein essentieller Makronährstoff für Pflanzen ist, was in diesem Fall Hülsenfrüchten sehr zugute kommt.

In der Natur ist die Beziehung zwischen Pilzen und Pflanzenwurzeln weit verbreitet Mykorrhiza. Das Myzel bildet im Zusammenspiel mit dem Wurzelgewebe eine Art Organ, das der Pflanze hilft, Mineralien effizienter aus dem Boden aufzunehmen. Aus dieser Interaktion gewinnen Pilze die Produkte der pflanzlichen Photosynthese. Viele Baumarten können ohne Mykorrhiza nicht wachsen und bestimmte Pilzarten bilden Mykorrhiza mit den Wurzeln bestimmter Baumarten (Eichen- und Steinpilze, Birken und Steinpilze usw.).

Ein klassisches Beispiel für Mutualismus sind Flechten, die eine symbiotische Beziehung zwischen Pilzen und Algen verbinden. Die funktionellen und physiologischen Verbindungen zwischen ihnen sind so eng, dass sie als getrennt betrachtet werden Gruppe Organismen. Der Pilz in diesem System versorgt die Algen mit Wasser und Mineralsalzen, und die Alge wiederum versorgt den Pilz mit organischen Substanzen, die er selbst synthetisiert.

Amensalismus.

In der natürlichen Umwelt wirken sich nicht alle Organismen gegenseitig positiv aus. Es gibt viele Fälle, in denen eine Art eine andere schädigt, um ihren Lebensunterhalt zu sichern. Diese Form des Zusammenwirkens, bei der eine Art von Organismus das Wachstum und die Fortpflanzung eines Organismus einer anderen Art unterdrückt, ohne etwas zu verlieren, nennt man Amensalismus (Antibiose). Ein deprimierter Blick bei einem Paar, das interagiert, nennt man amensalom, und derjenige, der unterdrückt - Inhibitor.

Amensalismus lässt sich am besten an Pflanzen untersuchen. Während ihres Lebens geben Pflanzen Chemikalien an die Umwelt ab, die Einfluss auf andere Organismen haben. In Bezug auf Pflanzen hat Amensalismus einen eigenen Namen – Allelopathie. Es ist bekannt, dass Nechuyviter volokhatenki aufgrund der Freisetzung giftiger Substanzen durch seine Wurzeln andere einjährige Pflanzen verdrängt und auf großen Flächen durchgehende Dickichte einzelner Arten bildet. Auf Feldern verdrängen oder verdrängen Weizengras und andere Unkräuter Kulturpflanzen. Walnuss und Eiche verdrängen die krautige Vegetation unter ihren Kronen.

Pflanzen können alelopathische Substanzen nicht nur aus ihren Wurzeln, sondern auch aus dem oberirdischen Teil ihres Körpers absondern. Als flüchtige alelopathische Stoffe bezeichnet man, die von Pflanzen in die Luft abgegeben werden Phytonzide. Grundsätzlich wirken sie zerstörerisch auf Mikroorganismen. Jeder kennt die antimikrobielle und vorbeugende Wirkung von Knoblauch, Zwiebeln und Meerrettich. Nadelbäume produzieren viele Phytonzide. Ein Hektar Wacholderanpflanzung produziert mehr als 30 kg Phytonzide pro Jahr. Nadelbäume werden in besiedelten Gebieten häufig verwendet, um Hygieneschutzstreifen rund um verschiedene Industriezweige zu schaffen und so zur Luftreinigung beizutragen.

Phytonzide wirken sich nicht nur negativ auf Mikroorganismen, sondern auch auf Tiere aus. Im Alltag werden seit langem verschiedene Pflanzen zur Bekämpfung von Insekten eingesetzt. Baglitsa und Lavendel sind also gute Mittel zur Bekämpfung von Motten.

Antibiose ist auch bei Mikroorganismen bekannt. Es wurde zuerst entdeckt. Babesh (1885) und von A. Fleming (1929) wiederentdeckt. Es wurde gezeigt, dass Penicillin-Pilze eine Substanz (Penicillin) absondern, die das Wachstum von Bakterien hemmt. Es ist allgemein bekannt, dass einige Milchsäurebakterien ihre Umgebung ansäuern, so dass Fäulnisbakterien, die eine alkalische oder neutrale Umgebung benötigen, darin nicht existieren können. Alelopathische Chemikalien aus Mikroorganismen werden als bekannt Antibiotika.Über 4.000 Antibiotika wurden bereits beschrieben, aber nur etwa 60 ihrer Sorten werden in der medizinischen Praxis häufig eingesetzt.

Tiere können auch vor Feinden geschützt werden, indem sie Substanzen mit unangenehmem Geruch absondern (zum Beispiel bei Reptilien – Geierschildkröten, Schlangen; Vögel – Wiedehopfküken; Säugetiere – Stinktiere, Frettchen).

Raub.

Diebstahl im weitesten Sinne des Wortes wird als eine Art der Nahrungsbeschaffung und der Fütterung von Tieren (manchmal Pflanzen) angesehen, bei der sie andere Tiere fangen, töten und fressen. Manchmal wird unter diesem Begriff jeglicher Verzehr einiger Organismen durch andere verstanden, d.h. solche Beziehungen zwischen Organismen, bei denen einige andere als Nahrung nutzen. Nach diesem Verständnis ist der Hase in Bezug auf das Gras, das er frisst, ein Raubtier. Aber wir werden ein engeres Verständnis von Raubtier verwenden, bei dem sich ein Organismus von einem anderen ernährt, der dem ersten systematisch nahe kommt (z. B. Insekten, die sich von Insekten ernähren; Fische, die sich von Fischen ernähren; Vögel, die sich von Reptilien ernähren, Vögel). und Säugetiere; Säugetiere, die sich von Vögeln und Säugetieren ernähren). Als Raubtier wird der Extremfall bezeichnet, bei dem sich eine Art von Organismen der eigenen Art ernährt Kannibalismus.

Manchmal wählt ein Raubtier Beute in einer solchen Anzahl aus, dass sich dies nicht negativ auf seine Populationsgröße auswirkt. Dadurch trägt der Räuber zu einer besseren Kondition der Beutepopulation bei, die sich zudem bereits an den Druck des Räubers angepasst hat. Die Geburtenrate in Beutetierpopulationen ist höher als für den normalen Bestandserhalt erforderlich. Im übertragenen Sinne berücksichtigt die Beutepopulation, was der Räuber auswählen soll.

Interspezifischer Wettbewerb.

Zwischen Organismen verschiedener Arten sowie zwischen Organismen derselben Art kommt es zu Interaktionen, durch die sie versuchen, dieselbe Ressource zu erhalten. Solche Koaktionen zwischen verschiedenen Arten werden als interspezifische Konkurrenz bezeichnet. Mit anderen Worten können wir sagen, dass interspezifische Konkurrenz jede Interaktion zwischen Populationen verschiedener Arten ist, die sich negativ auf deren Wachstum und Überleben auswirkt.

Die Folgen einer solchen Konkurrenz können die Verdrängung eines Organismus durch einen anderen aus einem bestimmten Ökosystem sein (Prinzip des Konkurrenzausschlusses). Gleichzeitig fördert der Wettbewerb die Entstehung zahlreicher Anpassungen durch den Selektionsprozess, was zu einer Artenvielfalt führt, die in einer bestimmten Gemeinschaft oder Region existiert.

Die konkurrierende Interaktion kann Platz, Nahrung oder Nährstoffe, Licht und viele andere Faktoren betreffen. Interspezifischer Wettbewerb kann, je nachdem, worauf er beruht, entweder zur Herstellung eines Gleichgewichts zwischen zwei Arten oder, bei stärkerer Konkurrenz, zum Ersatz einer Population einer Art durch eine Population einer anderen führen. Das Ergebnis der Konkurrenz kann auch sein, dass eine Art eine andere an einen anderen Ort verdrängt oder sie zwingt, auf andere Ressourcen auszuweichen.