1. Что изучает экология? Охарактеризуйте четыре уровня экологических исследований, приведите примеры.

2. Какие группы экологических факторов вам известны?

3. Приведите примеры ограничивающего действия факторов среды.

4. Что понимают под толерантностью и экологической нишей?

§ 62. Абиотические факторы среды: свет и влажность

Среди абиотических факторов наибольшее значение имеют климатические факторы: свет, влажность и температура. В связи со сменой времен года наблюдаются сезонные ритмы протекания биологических процессов.

Свет. Солнечное излучение — основной источник энергии для большинства организмов планеты. Автотрофные растения используют солнечный свет для построения клеток и тканей. Они преобразуют энергию света в энергию химических связей синтезируемых органических соединений. В дальнейшем энергия зеленых растений перераспределяется между другими организмами в соответствии с пищевыми отношениями.

В солнечном свете важны три спектральных диапазона, различающихся по биологическому воздействию: ультрафиолетовые лучи, видимые и инфракрасные лучи.

Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,29 мкм вызывают повреждения биополимеров и губительны для всего живого. Жесткие ультрафиолетовые лучи задерживаются озоновым слоем атмосферы, поверхности земли достигает лишь мягкое ультрафиолетовое излучение диапазона 0,3—0,4 мкм. В небольших количествах ультрафиолетовые лучи полезны животным и человеку. Под их воздействием в организме человека образуется витамин D.

Биологическое действие спектральных диапазонов

солнечного света

Ультрафиолетовые лучи Видимый свет Инфракрасные лучи

Видимый свет (0,4—0,75 мкм) составляет около 48 % лучистой энергии. Наиболее благоприятны для фотосинтеза красные лучи (0,6—0,7 мкм). Сине-фиолетовые лучи (0,4—0,5 мкм) поглощаются хлорофиллом, каротиноидами и другими компонентами клетки, но они вдвое менее эффективны, чем оранжево-красные. Наименьшую биологическую активность имеют зеленые лучи (0,5—0,6 мкм), они не поглощаются растениями, и поэтому большинство растений имеет зеленый цвет.

Инфракрасные лучи (более 0,75 мкм) не воспринимаются глазом человека, но на их долю приходится до 40 % общего количества лучистой энергии. Они согревают растения и животных, хорошо поглощаются почвой и водой. Существенная часть инфракрасных лучей, поступающих от Солнца, а также собственное тепловое излучение Земли поглощаются углекислым и некоторыми другими газами, повышая температуру атмосферы и создавая парниковый эффект.

В зависимости от требовательности к количеству света растения могут быть светолюбивыми (злаки, подорожник, акация, береза), теневыносливыми (большинство лесных растений) или тенелюбивыми (травы под пологом леса), в лесу они занимают различные экологические ниши — разные ярусы леса.

Животные используют солнце для географической ориентации. Некоторые насекомые способны различать ультрафиолетовые лучи, это позволяет им успешно ориентироваться на местности в облачную погоду. Ряду свободно передвигающихся организмов (бактериям, некоторым водорослям и животным) свойственен фототаксис (<греч. taxis расположение) — передвижение к свету (положительный фототаксис) или в обратном направлении (отрицательный фототаксис). Многим растениям присущи фототропизмы (<греч. tropos поворот) — изгибание органов в процессе роста (ростовые движения) навстречу солнцу.

Хемотрофные и часть гетеротрофных организмов способны обходиться без света, они обитают в глубоких слоях почвы, пещерах и океанических глубинах. Для большинства организмов свет необходим, они приспособлены к определенному режиму освещенности, так называемому суточному, или циркадному (<лат. circa около + dies день), ритму. Различают три вида суточной активности: дневная (большинство животных), ночная и круглосуточная (у организмов, живущих в укрытых от солнца местах: личинок насекомых, некоторых видов полевок). В соответствии с суточным ритмом у человека и животных изменяется секреция гормонов, деление клеток, частота сердцебиений и дыхания.