Абиотические факторы

·  Абиотические — факторы неживой природы:

• климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха
• эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы
• орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона
• химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность
• физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
• Экологическими факторами называют любые внешние факторы, оказывающие прямое или опосредованное влияние на численность (обилие) и географическое распространение животных и растений. 
  Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно совокупность всех действующих на организм факторов подразделяют на три большие группы — абиотические, биотические и антропогенные.
•  
  Абиотические факторы — это факторы неживой природы, прежде всего климатические (солнечный свет, температура, влажность воздуха) и местные (рельеф, свойства почвы, соленость, течения, ветер, радиация и т. п.). Эти факторы могут влиять на организм прямо, или непосредственно, как свет и тепло, либо косвенно, как, например, рельеф, который обусловливает действие прямых факторов — освещенности, увлажнения, ветра и пр. 
  Биотические факторы — это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга: опыление насекомыми растений, поедание одних организмов другими, конкуренция между ними за те или иные виды ресурсов (пищу, пространство, свет и т. д.), паразитизм и многое другое. 
  Антропогенные факторы — это те формы деятельности человека, которые, воздействуя на окружающую среду, изменяют условия обитания живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. Одним из наиболее важных антропогенных факторов является загрязнение. Условиями среды, или экологическими условиями, называют изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, на которые организмы реагируют по-разному в зависимости от их силы. 
  Условия среды налагают на организмы определенные ограничения. От количества света, проникающего через толщу воды, зависит жизнь зеленых растений в водоемах, от наличия кислорода зависит существование воздуходыша-щих животных, температура определяет активность и контролирует размножение многих организмов. 
  К наиболее важным факторам, определяющим условия существования организмов практически во всех средах жизни, относятся температура, влажность и свет. 
  Температура. Любой вид организмов способен жить только в пределах определенного интервала температур, внутри которого температурные условия наиболее благоприятны для его существования, а его жизненные функции осуществляются наиболее активно. По мере приближения к границам температурного интервала скорость жизненных процессов замедляется, а за его пределами они и вовсе прекращаются — организм погибает. 
  Пределы температурной выносливости у разных организмов различны. Некоторые виды способны выносить значительные колебания температуры. Например, лишайники и многие бактерии могут жить при самой различной температуре. Среди животных наибольший диапазон температур выдерживают теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей Индии или Малайского архипелага. 
  В наземно-воздушной и даже в водной среде температура не остается постоянной и может сильно варьировать в зависимости от сезона года или времени суток. В тропиках суточные колебания температуры могут быть выражены сильнее, чем сезонные. И наоборот, в умеренных областях температура значительно различается в разные времена года. 
  Влажность. На протяжении большей части своей истории живая природа была представлена исключительно водными организмами. Завоевав сушу, они тем не менее не утратили зависимости от воды. Вода — составная часть каждого живого организма, она необходима для его нормального функционирования. 
  Растения извлекают нужную им воду из почвы при помощи корней. Лишайники могут улавливать водяной пар из воздуха. Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счет испарения или выделения нуждаются в ее периодическом поступлении. Многие из них пьют воду, другие, например амфибии, некоторые насекомые и клещи, всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразном состоянии. Есть животные, получающие воду довольно сложным путем — в процессе окисления жиров. Это, например, верблюд и некоторые виды насекомых — рисовый и амбарный долгоносики, платяная моль, питающиеся жиром. У животных, как и у растений, имеется множество приспособлений для экономии воды. 
  Свет. Свет Солнца служит практически единственным источником энергии для живой природы. 
  Непосредственного влияния на животных, по сравнению с температурой или влажностью, свет почти не оказывает. Он служит лишь сигналом к перестройке протекающих в организме процессов, что позволяет им наилучшим образом отвечать на происходящие изменения внешних условий. 
  У многих животных условия освещенности вызывают положительную или отрицательную реакцию на свет. Некоторые насекомые (ночные бабочки) слетаются на свет, другие (тараканы) избегают его. Наибольшее экологическое значение имеет смена дня и ночи. Многие животные ведут исключительно дневной образ жизни (большинство птиц), другие — исключительно ночной (многие мелкие грызуны, летучие мыши и др.). Мелкие рачки, парящие в толще воды, держатся ночью в поверхностных водах, а днем опускаются на глубину, избегая слишком яркого света. 
  Вторичные климатические факторы — ветер, атмосферное давление, высота над уровнем моря и др. — также имеют важное значение. Ветер обладает косвенным действием: усиливая испарение, он обезвоживает организм; сильный ветер способствует также охлаждению. Это оказывается важным в холодных местах, на высокогорьях или в полярных областях. 
  Антропогенные факторы. Загрязняющие вещества. Антропогенные факторы весьма разнообразны. Человек воздействует на живую природу, прокладывая дороги, строя города, занимаясь сельским хозяйством, перегораживая реки и т. д. Деятельность человека все чаще сопровождается загрязнением окружающей среды побочными, часто ядовитыми продуктами. Диоксид серы, летящий из труб заводов и электростанций, соединения металлов (меди, цинка, свинца), сбрасываемые возле рудников или содержащиеся в выхлопных газах автомашин, остатки нефтепродуктов, оказывающиеся в водоемах после промывки танков нефтеналивных судов, — вот лишь некоторые из загрязняющих веществ, ограничивающих распространение организмов, особенно растений. 
  Многие загрязняющие вещества действуют как яды, приводя к вымиранию целых видов растений или животных. Другие могут передаваться по цепям питания, накапливаться в телах организмов, вызывать генные мутации, значение которых можно будет оценить лишь в будущем. Как правило, загрязнение природы приводит к снижению видового разнообразия и нарушению устойчивости биоценозов.

Значение абиотических факторов среды в жизни организмов

Несмотря на то, что все  абиотические факторы окружающей среды  влияют на живые организмы комплексно, действие каждого из них неравноценно.Рассмотрим более подробно каждый фактор отдельно.

Температура - один из важнейших факторов, который влияет на живые организмы. От этого фактора зависит нормальное течение всех жизненных процессов в организме - обмен веществ, рост, развитие и т.д. Температура более-менее закономерно изменяется в течение суток и от сезона к сезону.Температурный режим также зависит от географической широты, высоты местности над уровнем моря и др.

Температура - важный ограничивающий фактор. Пределами толерантности для любого вида является максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которых вид смертельно поражают жара или холод. Для большинства видов температурный интервал существования составляет от 0 до 50 ° С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.

Адаптационные процессы у  животных применительно к температуры  привели к появлению пойкилотермных (холоднокровных) животных - температура  их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды и  гомойотермных (теплокровных) - они  имеют постоянную температуру тела, которая не зависит от температуры  внешней среды. И пойкилотермных и гомойотермных животных в процессе эволюции приобрели способность регулировать температуру своего тела. Эта способность называется терморегуляцией. 
В зависимости от приспособленности к температуре выделяют евритермних (приспособленных к значительным колебаниям температуры) и стенотермних (приспособленных к определенным температур) организмов.

Известны морфологические (различные жизненные формы растений и животных) и физиологические (акклиматизация, миграция, зимовка, летняя спячка, анабиоз, диапауза) адаптации к воздействию  низких и высоких температур.

В оптимальном температурном  интервале организмы чувствуют  себя комфортно, активно размножаются и численность популяции растет. В условиях действия крайних пределов оптимального температурного интервала организмы чувствуют себя подавленно. При дальнейшем похолодании (нижний предел устойчивости) или повышении температуры (верхний предел устойчивости) организмы попадают в «зону смерти» и погибают. Этим примером иллюстрируется общий закон биологической стойкости (по М. Ламотт), который можно применить к каждому из ограничивающих факторов. Размер «оптимального интервала» характеризует «величину» устойчивости организмов, т.е. величину его толерантности к этому фактору, или экологическую валентность.

Свет - это первичный источник энергии для фотосинтеза, без которого невозможна жизнь на Земле. Также свет является важным экологическим фактором, который существенно влияет на биоту в целом и на адаптационные процессы и явления в организмах.

Основной источник света - солнечная радиация. На интенсивность света влияют угол падения солнечных лучей на земную поверхность, она изменяется в зависимости от широты, сезона, времени суток и экспозиции склона. 
Продолжительность дня (фотопериод) на экваторе более постоянна (12 часов), но в более высоких широтах она меняется в зависимости от времени года. Для растений и животных таких широт характерна реакция на фотопериод, которая синхронизирует их активность с временем года. Примерами могут быть цветения и прорастания семян у растений, миграция, зимняя спячка и размножения животных. Свет влияет на структуру сообществ живых организмов. 
Важное значение имеет интенсивность освещения. Например, растения по отношению к освещенности делятся на светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые. Есть также растения длинного (фотопериод не менее 12 часов) и короткого (8-10 часов) дня и нейтральные.

Вода необходима для жизни и может быть важным лимитирующим фактором в наземных экосистемах. Вода поступает из атмосферы в виде осадков.Распределение по суше зависит от гидрологического цикла (круговорота воды).Большое значение имеет влажность воздуха. Влажность способна изменять эффекты температуры: снижение влажности ниже некоторого предела при данной температуре приводит к высушивающим действия воздуха, что особенно влияет на растения.

В зависимости  от способов адаптации растений к  влажности выделяют несколько экологических  групп: гигрофиты (наземные растения, живущие в очень влажных почвах и в условиях повышенной влажности), мезофиты (переносят значительную засуху), ксерофиты (растения сухих степей и пустынь). У животных также по отношению к воде выделяются свои экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые) и ксерофилы (сухолюбни) и промежуточная группа - мезофилы. 
В живых организмов есть разные приспособления к перенесению дефицита воды: поведенческие (перемещение в более влажные места, переход к ночному образу жизни, посещение водопоя и др.), морфологические (приспособление к задержанию воды в организме-роговые покровы, раковины у наземных моллюсков и др. ) и физиологические (образование метаболической воды).

Большое значение для жизни  водных организмов имеет соленость  воды. Значительные колебания этого  фактора для многих организмов губительны.

Эдафичные факторы - почвенные условия произрастания растений. Они делятся на химические - реакция почвы, солевой режим, элементарный химический состав, обменная способность и состав обменных катионов; физические - водный, воздушный и тепловой режимы, плотность грунта, структура и др.; биологические - растительные и животные организмы, населяющие почву.

Важной характеристикой  почвы является ее плодородие - способность  почвы удовлетворять потребность  растений в питательных веществах, воздухе, биотическом и физико-химической среде, включая тепловой режим, и  на этой основе обеспечивать урожай сельскохозяйственных культур, а также биогенную производительность дикорастущих растений.

Электромагнитные  колебания - возникают в атмосфере по разным причинам (антропогенных в том числе) и могут негативно воздействовать на живые организмы - замедлять их развитие, снижать жизнеспособность и повышать смертность.

Ионизирующее  излучение - любое излучение (непосредственное и опосредованное), взаимодействие которого со средой обуславливает образование электрических зарядов разных знаков, то есть вызывает ионизацию. С этим понятием связано понятие радиоактивности. Распад ядер атомов радиоактивных элементов (радионуклидов) сопровождается выделением энергии в виде ионизирующего излучения. Все живое на Земле с момента зарождения жизни подвергается воздействию ионизирующей радиации.Эволюция происходит в условиях постоянного воздействия радиоактивного излучения, свидетельствует о приспособленности организмов к фоновым доз и отсутствие отрицательного эффекта. Основным источником облучения живых организмов на Земле есть вторичное космическое излучение. Среди радионуклидов земного происхождения основной вклад в формирование радиационной дозы делают ⁴⁰К, ²³⁵U, ²³⁸U, ²³²Th, ⁸²Rb, ²²²Rn, ²³⁶Ra. Однако, за последнее столетие созданы искусственные источники ионизирующего излучения, которые способствуют увеличению естественного уровня радиации, что отрицательно сказывается на живых системах. К источникам искусственного ионизирующего излучения, загрязняющих окружающую среду радионуклидами, относятся: испытания ядерного оружия, промышленные ядерные взрывы, предприятия атомной энергетики (в частности, аварии ядерных реакторов) и т.д. Облучения живых организмов и человека, в том числе в результате ядерного взрыва, происходит за счет таких радионуклидов (табл. 1):

Таблица 1 - Характеристика радионуклидов, образующихся при ядерных взрывах

Действие ионизирующего  излучения живые организмы не испытывают, поскольку они не имеют  специфических рецепторов для восприятия радиации.Эффект воздействия радиации на живые организмы зависит не только от вызванных излучением изменений в отдельных клетках и тканях, но и от нарушений взаимосвязи между ними и отклонений в протекания реакций, присущих организму как живой системе. Существует взаимосвязь между уровнем развития организма и чувствительностью к ионизирующему излучению. Так, многоклеточные организмы чувствительны, чем одноклеточные; наибольшую чувствительность имеют млекопитающие, особенно человек (табл. 2).

Механизмы биологического действия ионизирующей радиации на живые организмы  довольно сложны и изучены недостаточно. Но известно, что у разных видов ионизирующего излучения они похожи - от первичных процессов поглощения и передачи энергии излучения в морфологических и физиологических нарушений у облученных организмах. Зависимости от уровня биологической организации существуют следующие виды поражений:

Таблица 2 - Летальные дозы поглощенной радиации, которые приводят к гибели половины популяции различных организмов

• молекулярный - повреждение ДНК, РНК, ферментов, влияние на процессы обмена;
• клеточный - повреждения биологических мембран, ядер, хромосом, митохондрий, лизосом, прекращение деления и гибель клеток, превращение их в злокачественные;
• тканево-органный - поражение костного мозга, центральной нервной системы, пищеварительного канала; гибель, обусловленная образованием злокачественных опухолей;
• организменный - сокращение продолжительности жизни или гибель, преждевременное старение;
• популяционно-видовой - изменение генетических характеристик у отдельных индивидов вследствие генных и хромосомных мутаций.