11 класс. Биология. Абиотические факторы: температура и освещенность, влажность, химический состав, рельеф

Комментарии преподавателя

 Влажность, как абиотический фактор

Вода – важ­ней­ший ком­по­нент живых су­ществ.

Ко­ли­че­ство воды в ор­га­низ­ме опре­де­ля­ет про­те­ка­ние био­хи­ми­че­ских про­цес­сов, по­это­му влаж­ность ме­сто­оби­та­ния яв­ля­ет­ся важ­ным абио­ти­че­ским фак­то­ром среды.

В за­ви­си­мо­сти от влаж­но­сти, свя­зан­ной, на­при­мер, с ко­ли­че­ством осад­ков, ви­до­вой со­став со­об­ще­ства силь­но ме­ня­ет­ся. Из­бы­ток влаги при­во­дит к за­со­ле­нию или за­бо­ла­чи­ва­нию и по­яв­ле­нию со­лон­ча­ко­во­го или бо­лот­но­го со­об­ще­ства, а по­сто­ян­ная за­су­ха ведет к опу­сты­ни­ва­нию.

Су­ще­ству­ют и кон­траст­ные ме­сто­оби­та­ния, где пе­ри­о­ды за­су­хи сме­ня­ют­ся пе­ри­о­да­ми обиль­но­го увлаж­не­ния (см. видео).

 Классификация животных по отношению к воде

У рас­те­ний и жи­вот­ных в про­цес­се эво­лю­ции по­яви­лись при­спо­соб­ле­ния для жизни в усло­ви­ях низ­кой и вы­со­кой влаж­но­сти (рис. 1). 

На­при­мер, у рас­те­ний-сук­ку­лен­тов раз­ви­тая кор­не­вая си­сте­ма до­став­ля­ет воду с очень боль­ших глу­бин, также у них утол­ще­на ку­ти­ку­ла листа, ли­сто­вая пла­стин­ка умень­ше­на или пре­вра­ще­на в ко­люч­ки или игол­ки, что пре­пят­ству­ют ис­па­ре­нию. Рост сук­ку­лен­тов в пе­ри­од за­су­хи пре­кра­ща­ет­ся.

Рис. 1. При­род­ные со­об­ще­ства живых ор­га­низ­мов, фор­ми­ру­ю­щи­е­ся при раз­ных зна­че­ни­ях влаж­но­сти (Ис­точ­ник)

У жи­вот­ных тоже есть при­спо­соб­ле­ния, поз­во­ля­ю­щие вы­дер­жи­вать недо­ста­ток влаги. На­при­мер, мно­гие пу­стын­ные жи­вот­ные по­лу­ча­ют влагу из пищи и во­об­ще не нуж­да­ют­ся в дру­гих ис­точ­ни­ках воды. Они обыч­но имеют жест­кую кожу, пре­пят­ству­ю­щую ис­па­ре­нию, могут на­кап­ли­вать боль­шие за­па­сы воды, в том числе в виде жи­ро­по­доб­ных ве­ществ, как те, что на­хо­дят­ся в гор­бах у вер­блю­дов.

Чтобы пе­ре­жить за­суш­ли­вый пе­ри­од, неко­то­рые жи­вот­ные впа­да­ют в спяч­ку.

По от­но­ше­нию к воде живые ор­га­низ­мы де­лят­ся на такие груп­пы:

Ксе­ро­филь­ные (за­су­хо­устой­чи­вые);

Гиг­ро­филь­ные (лю­бя­щие из­бы­ток воды и жи­ву­щие в воде);

Ме­зо­филь­ные (пред­по­чи­та­ю­щие влаж­ные ме­сто­оби­та­ния).

Неко­то­рые жи­вот­ные и рас­те­ния су­ще­ству­ют ис­клю­чи­тель­но в вод­ной среде.

 Химический состав среды

Важ­ным абио­ти­че­ским фак­то­ром яв­ля­ет­ся хи­ми­че­ский со­став среды оби­та­ния.

К нему от­но­сят: со­дер­жа­ние кис­ло­ро­да, кис­лот­ность, до­ступ­ность пи­та­тель­ных ве­ществ и био­филь­ных эле­мен­тов, а такжеток­сич­ность.

Кис­ло­род участ­ву­ет в про­цес­се ды­ха­ния и дру­гих энер­ге­ти­че­ских про­цес­сах (обес­пе­чи­ва­ет фос­фо­ри­ли­ро­ва­ние).

По от­но­ше­нию к кис­ло­ро­ду живые су­ще­ства делят на три груп­пы:

Аэро­бы – ор­га­низ­мы, ко­то­рым кис­ло­род необ­хо­дим (боль­шин­ство рас­те­ний и жи­вот­ных).

Анаэ­ро­бы – ор­га­низ­мы, для ко­то­рых кис­ло­род яв­ля­ет­ся ядом, вы­жи­ва­ю­щие толь­ко в от­сут­ствие мо­ле­ку­ляр­но­го кис­ло­ро­да в среде (мно­гие бак­те­рии и па­ра­зи­ти­че­ские черви).

Фа­куль­та­тив­ные аэро­бы – ор­га­низ­мы, спо­соб­ные жить в кис­ло­род­ной и бес­кис­ло­род­ной среде (бак­те­рии и неко­то­рые грибы, на­при­мер, дрож­жи).

Боль­шое зна­че­ние имеют такие фак­то­ры, как кис­лот­ность и обес­пе­чен­ность среды оби­та­ния ос­нов­ны­ми био­филь­ны­ми эле­мен­та­ми. 

По на­ли­чию в воде и почве раз­лич­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов вы­де­ля­ют био­гео­хи­ми­че­ские про­вин­ции (Ис­точ­ник). Ло­каль­ное рас­про­стра­не­ние хи­ми­че­ских эле­мен­тов (на­ли­чие их в среде оби­та­ния в из­быт­ке или в недо­стат­ке) вли­я­ет на со­став со­об­ществ живых ор­га­низ­мов, а также на жизнь и здо­ро­вье че­ло­ве­ка (Ис­точ­ник).

Раз­ные жи­вот­ные и рас­те­ния нуж­да­ют­ся в раз­ных мик­ро­эле­мен­тах. Ино­гда даже по­верх­ност­ный взгляд на от­дель­ное рас­те­ние или рас­ти­тель­ное со­об­ще­ство поз­во­ля­ет по­нять, каких хи­ми­че­ских эле­мен­тов в почве мало или много. По­дроб­нее об этом чи­тай­те здесь: (Ис­точ­ник)

 Косвенные факторы

Такие фак­то­ры, как ре­льеф или ин­тен­сив­ность ветра, яв­ля­ют­ся кос­вен­ны­ми фак­то­ра­ми, вли­я­ю­щи­ми на ак­тив­ность ба­зо­вых био­ло­ги­че­ских про­цес­сов. Силь­ный ветер уве­ли­чи­ва­ет ис­па­ре­ние и умень­ша­ет влаж­ность, спо­соб­ству­ет охла­жде­нию ор­га­низ­мов. Кроме того, ветер пе­ре­но­сит пыль­цу и се­ме­на рас­те­ний, уно­сит и при­но­сит на­се­ко­мых, гнет и ло­ма­ет кроны де­ре­вьев (см. видео).

Ре­льеф как абио­ти­че­ский фак­тор вли­я­ет на тем­пе­ра­ту­ру и влаж­ность среды, а также обу­слав­ли­ва­ет ми­гра­цию рас­тво­рен­ных в воде хи­ми­че­ских со­еди­не­ний. Обыч­но участ­ки холма, рас­по­ло­жен­ные выше по скло­ну, бед­нее рас­ти­тель­но­стью и суше, чем участ­ки, рас­по­ло­жен­ные ниже по скло­ну. Ре­льеф вли­я­ет на осве­щен­ность, про­ду­ва­е­мость и про­хо­ди­мость мест­но­сти для жи­вот­ных, огра­ни­чи­ва­ет рас­про­стра­не­ние рас­те­ний и т. д.

Таким об­ра­зом, абио­ти­че­ские фак­то­ры яв­ля­ют­ся одним из опре­де­ля­ю­щих усло­вий фор­ми­ро­ва­ния эко­си­сте­мы. К ним от­но­сят­ся тем­пе­ра­ту­ра, осве­щён­ность, на­ли­чие пи­та­тель­ных ве­ществ и био­филь­ных эле­мен­тов, а также ре­льеф.

Жи­вот­ные, ко­то­рые не пьют воду

Мно­гие жи­вот­ные не пьют воду, а по­лу­ча­ют ее из пищи (рас­ти­тель­ной или жи­вот­ной). Неко­то­рые су­ще­ства не пьют воду даже в очень за­суш­ли­вых ре­ги­о­нах. Не пьют воду пу­стын­ные гры­зу­ны и яще­ри­цы, а также боль­шин­ство хищ­ных птиц (см. видео).

Рас­те­ния-мар­ке­ры

Неко­то­рые рас­те­ния рас­тут в очень ха­рак­тер­ных усло­ви­ях. Одни нуж­да­ют­ся в из­быт­ке соли в почве, дру­гие – в по­вы­шен­ном со­дер­жа­нии калия. Часто это имеет боль­шое прак­ти­че­ское зна­че­ние. На­при­мер, аг­ро­но­мы ищут за­рос­ли кра­пи­вы, ко­то­рая ука­зы­ва­ет на места скоп­ле­ния азота. По кра­пи­ве можно су­дить, куда с по­то­ка­ми воды вы­мы­ва­ют­ся вно­си­мые в почву азот­ные удоб­ре­ния.

 Зона устойчивости

На по­верх­но­сти Земли тем­пе­ра­ту­ра ко­леб­лет­ся в ши­ро­ких пре­де­лах от  -70 до +100оС. Каж­дый вид живых су­ществ живет и про­цве­та­ет толь­ко в пре­де­лах неко­то­ро­го диа­па­зо­на зна­че­ния этого фак­то­ра. Этот диа­па­зон на­зы­ва­ют зона устой­чи­во­сти,или зона то­ле­рант­но­сти.

На ри­сун­ке 1 можно уви­деть гра­фик, от­ра­жа­ю­щий за­ви­си­мость ин­тен­сив­но­сти жиз­не­де­я­тель­но­сти жи­во­го су­ще­ства от зна­че­ния (ин­тен­сив­но­сти) дей­ству­ю­ще­го фак­то­ра.

По го­ри­зон­та­ли от­ло­же­на ин­тен­сив­ность фак­то­ра (тем­пе­ра­ту­ра), а по вер­ти­ка­ли ин­тен­сив­ность жиз­не­де­я­тель­но­сти ор­га­низ­ма или пред­ста­ви­те­лей по­пу­ля­ции. Низ­кая ин­тен­сив­ность жиз­не­де­я­тель­но­сти го­во­рит о пло­хом со­сто­я­нии ор­га­низ­ма или низ­кой чис­лен­но­сти по­пу­ля­ции вида. Вы­со­кая ин­тен­сив­ность – о хо­ро­шем со­сто­я­нии или вы­со­кой чис­лен­но­сти.

Рис. 1. Со­от­но­ше­ние ин­тен­сив­но­сти жиз­не­де­я­тель­но­сти ор­га­низ­ма и ин­тен­сив­но­сти дей­ству­ю­ще­го фак­то­ра

Как видно из гра­фи­ка, зону устой­чи­во­сти огра­ни­чи­ва­ют пре­де­лы вы­нос­ли­во­сти, за гра­ни­ца­ми ко­то­рых ор­га­низм су­ще­ство­вать не может.

Сама зона устой­чи­во­сти де­лит­ся на зону оп­ти­му­ма и зону угне­те­ния.

В зоне оп­ти­му­ма особь хо­ро­шо себя чув­ству­ет и эф­фек­тив­но дей­ству­ет и раз­мно­жа­ет­ся – это оп­ти­маль­ное зна­че­ние эко­ло­ги­че­ско­го фак­то­ра. При от­ступ­ле­нии от зоны оп­ти­му­ма в сто­ро­ну более низ­ких или более вы­со­ких зна­че­ний фак­то­ра на­чи­на­ет­ся зона угне­те­ния.

При этих зна­че­ни­ях фак­то­ра ор­га­низм может су­ще­ство­вать, но дей­ству­ет вяло и обыч­но не раз­мно­жа­ет­ся.

Рас­смот­рим за­ви­си­мость ин­тен­сив­но­сти жиз­не­де­я­тель­но­сти карпа от тем­пе­ра­ту­ры (рис. 2).

Рис. 2. Вли­я­ние тем­пе­ра­ту­ры на по­ка­за­те­ли жиз­не­де­я­тель­но­сти рыб

Зона то­ле­рант­но­сти рыбы к тем­пе­ра­ту­ре на­хо­дит­ся в пре­де­лах от +6 до +35оС (рис. 2). При этом зона оп­ти­му­ма на­хо­дит­ся в пре­де­лах от +15 до +25оС. При от­ступ­ле­нии от зоны оп­ти­му­ма в сто­ро­ну как боль­шей (выше +25оС), так мень­шей тем­пе­ра­ту­ры (ниже +15оС), на­чи­на­ет­ся зона угне­те­ния. При этих зна­че­ни­ях фак­то­ра ор­га­низм еще может су­ще­ство­вать, но дей­ству­ет вяло и не может раз­мно­жать­ся. За зоной угне­те­ния, то есть при тем­пе­ра­ту­ре ниже +5 и выше +35оС, карпы гиб­нут, по­то­му что уже не вы­дер­жи­ва­ют таких зна­че­ний тем­пе­ра­ту­ры.

Ор­га­низ­мы с ши­ро­кой зоной оп­ти­му­ма на­зы­ва­ют­ся эв­ри­бион­та­ми по дан­но­му при­зна­ку.

Ор­га­низ­мы с узкой зоной оп­ти­му­ма – сте­но­бион­та­ми по дан­но­му при­зна­ку.

Особи ис­пы­ты­ва­ют воз­дей­ствие сразу мно­гих фак­то­ров среды. Часть фак­то­ров имеет бла­го­при­ят­ное зна­че­ние, а часть – небла­го­при­ят­ное.

 Закон минимума Либиха

Немец­кий уче­ный-аг­ро­хи­мик Ю. Либих от­крыл так на­зы­ва­е­мый Закон ми­ни­му­ма, со­глас­но ко­то­ро­му самое силь­ное воз­дей­ствие на ор­га­низм ока­зы­ва­ет тот фак­тор, зна­че­ние ко­то­ро­го наи­бо­лее от­кло­ни­лось от зоны оп­ти­му­ма. Такой фак­тор может огра­ни­чи­вать рас­про­стра­не­ние живых ор­га­низ­мов или при­во­дить их к ги­бе­ли. Из-за того, что он ли­ми­ти­ру­ет (огра­ни­чи­ва­ет) жиз­не­де­я­тель­ность, его на­зы­ва­ют ли­ми­ти­ру­ю­щим фак­то­ром.

 Смена лимитирующих факторов

Для ил­лю­стра­ции от­кры­то­го им за­ко­на Ю. Либих опи­сал бочку, сде­лан­ную из досок раз­ной длины (рис. 3). Вода будет вы­те­кать из такой бочки на уровне самой ко­рот­кой доски, при этом вы­со­та про­чих досок не будет иметь зна­че­ния и не будет никак вли­ять на ко­ли­че­ство воды, ко­то­рую можно дер­жать в бочке. Самая ко­рот­кая доска сим­во­ли­зи­ру­ет ли­ми­ти­ру­ю­щий фак­тор.

Рис. 3. Гра­фи­че­ское изоб­ра­же­ние за­ко­на ми­ни­му­ма Ю. Ли­би­ха в виде бочки с дос­ка­ми раз­ной длины. Длина доски огра­ни­чи­ва­ет уро­вень воды в бочке так же, как ли­ми­ти­ру­ю­щий фак­тор огра­ни­чи­ва­ет ин­тен­сив­ность жиз­не­де­я­тель­но­сти или рас­про­стра­не­ние ор­га­низ­мов

С те­че­ни­ем вре­ме­ни ли­ми­ти­ру­ю­щие фак­то­ры по­сто­ян­но сме­ня­ют друг друга. На­при­мер, зимой для боль­шин­ства ор­га­низ­мов ли­ми­ти­ру­ю­щим фак­то­ром яв­ля­ет­ся тем­пе­ра­ту­ра, а до­ступ­ность воды (если есть снег) не имеет боль­шо­го зна­че­ния. Летом же, на­о­бо­рот, тем­пе­ра­ту­ра на­хо­дит­ся в зоне оп­ти­му­ма, а влаж­ность ста­но­вит­ся ли­ми­ти­ру­ю­щим фак­то­ром.

 Взаимодействие факторов

Фак­то­ры могут вза­и­мо­дей­ство­вать между собой, на­при­мер, при силь­ном ветре, холод более ощу­тим, по­то­му что ор­га­низм все время кон­так­ти­ру­ет с хо­лод­ным воз­ду­хом и ли­ша­ет­ся сду­ва­е­мо­го слоя теп­ло­го воз­ду­ха у по­верх­но­сти тела. Так, под воз­дей­стви­ем ветра зона оп­ти­му­ма для фак­то­ра тем­пе­ра­ту­ры сме­ща­ет­ся.

Рис. 4. Связь абио­ти­че­ских фак­то­ров друг с дру­гом: с ро­стом кис­лот­но­сти рас­тет до­ступ­ность фос­фа­тов

Для мно­гих дре­вес­ных рас­те­ний ли­ми­ти­ру­ю­щим фак­то­ром яв­ля­ет­ся обес­пе­чен­ность почвы фос­фо­ром. При вы­со­кой кис­лот­но­сти, до­ступ­ность фос­фо­ра в почве воз­рас­та­ет. По­это­му, кис­лот­ность при­во­дит к рас­ши­ре­нию зоны оп­ти­му­ма по фак­то­ру обес­пе­чен­но­сти рас­те­ний фос­фо­ром (рис. 4).

Таким об­ра­зом, вы по­зна­ко­ми­лись се­год­ня с за­ко­ном Ли­би­ха и сов­мест­ным вли­я­ни­ем абио­ти­че­ских фак­то­ров на живых су­ществ.

 ИСТОЧНИКИ

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/11-klass/undefined/abioticheskie-faktory-vlazhnost-himicheskiy-sostav-relief

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/11-klass/undefined/ustoychivost-k-faktoram-sredy

источник презентации - http://prezentacii.com/biologiya/1914-abioticheskie-faktory-sredy-i-ih-vliyanie-na-zhivye-organizmy.html

источник видео:

http://www.youtube.com/watch?v=asl21QHzD7U

http://www.youtube.com/watch?v=xSCtgkgIuec

http://www.youtube.com/watch?v=nci0HFAXbQo

Файлы