Temperatura staništa. Temperatura i njezina uloga u životu organizama. Postoji li najviša temperatura

Temperatura je najvažniji okolišni čimbenik. Temperatura ima ogroman utjecaj na mnoge aspekte života organizama, njihovu geografiju rasprostranjenosti, razmnožavanje i druga biološka svojstva organizama, koja uglavnom ovise o temperaturi. Raspon, tj. Temperaturne granice u kojima može postojati život kreću se od otprilike -200°C do +100°C, a bakterije su ponekad pronađene u toplim izvorima na temperaturama od 250°C. U stvarnosti, većina organizama može preživjeti u još užem rasponu temperatura.

Neke vrste mikroorganizama, uglavnom bakterije i alge, mogu živjeti i razmnožavati se u toplim izvorima na temperaturama bliskim vrelištu. Gornja granica temperature za bakterije vrućeg izvora je oko 90°C. Varijabilnost temperature vrlo je važna s ekološkog stajališta.

Bilo koja vrsta može živjeti samo unutar određenog temperaturnog raspona, takozvanih maksimalnih i minimalnih letalnih temperatura. Izvan ovih kritičnih temperaturnih ekstrema, hladnoće ili vrućine, dolazi do smrti organizma. Negdje između njih nalazi se optimalna temperatura na kojoj je aktivna životna aktivnost svih organizama, žive tvari u cjelini.

Prema otpornosti organizama na temperaturne uvjete dijele se na euritermne i stenotermne, tj. sposobni tolerirati temperaturne fluktuacije unutar širokih ili uskih granica. Na primjer, lišajevi i mnoge bakterije mogu živjeti na različitim temperaturama, ili su orhideje i druge biljke koje vole toplinu tropskih zona stenotermne.

Neke životinje mogu održavati konstantnu tjelesnu temperaturu, bez obzira na temperaturu okoline. Takvi se organizmi nazivaju homeotermnim. Kod drugih životinja tjelesna temperatura varira ovisno o temperaturi okoline. Zovu se poikilotermni. Ovisno o načinu prilagodbe organizama na temperaturne uvjete, dijele se u dvije ekološke skupine: kriofili – organizmi prilagođeni na hladnoću, na niske temperature; termofili – ili ljubitelji topline.

Alenovo pravilo- ekogeografsko pravilo koje je uspostavio D. Allen 1877. Prema tom pravilu, među srodnim oblicima homeotermnih (toplokrvnih) životinja koje vode sličan način života, one koje žive u hladnijim klimama imaju relativno manje izbočene dijelove tijela: uši, noge, repovi, itd.

Smanjenje izbočenih dijelova tijela dovodi do smanjenja relativne površine tijela i pomaže uštedi topline.

Primjer ovog pravila su predstavnici obitelji Canine iz raznih krajeva. Najmanje (u odnosu na duljinu tijela) uši i manje izduženu njušku u ovoj obitelji ima arktička lisica (područje: Arktik), a najveće uši i usku, izduženu njušku ima lisica fenek (područje: Sahara).

Ovo pravilo vrijedi i za ljudske populacije: najkraći (u odnosu na veličinu tijela) nos, ruke i noge karakteristični su za eskimsko-aleutske narode (Eskimi, Inuiti), a najduže ruke i noge za Furse i Tutsije.

Bergmanovo pravilo- ekogeografsko pravilo koje je 1847. formulirao njemački biolog Karl Bergmann. Pravilo kaže da su među sličnim oblicima homeotermnih (toplokrvnih) životinja najveći oni koji žive u hladnijim podnebljima - na visokim geografskim širinama ili u planinama. Ako postoje blisko povezane vrste (na primjer, vrste istog roda) koje se ne razlikuju značajno u načinu ishrane i načinu života, tada se veće vrste također nalaze u oštrijim (hladnijim) klimama.

Pravilo se temelji na pretpostavci da ukupna proizvodnja topline kod endotermnih vrsta ovisi o volumenu tijela, a brzina prijenosa topline ovisi o njegovoj površini. Kako se veličina organizama povećava, volumen tijela raste brže od površine. Ovo je pravilo prvo eksperimentalno ispitano na psima različitih veličina. Pokazalo se da je proizvodnja topline kod malih pasa veća po jedinici mase, ali bez obzira na veličinu ostaje gotovo konstantna po jedinici površine.

Doista, Bergmanovo pravilo često se ispunjava i unutar iste vrste i među blisko srodnim vrstama. Na primjer, amurski oblik tigra s Dalekog istoka veći je od sumatranskog oblika iz Indonezije. Sjeverne podvrste vukova u prosjeku su veće od južnih. Među blisko srodnim vrstama roda medvjeda, najveće žive u sjevernim geografskim širinama (polarni medvjed, smeđi medvjedi s otoka Kodiak), a najmanje vrste (na primjer, medvjed s naočalama) žive u područjima s toplom klimom.

Istodobno, to je pravilo često kritizirano; uočeno je da ne može biti opće prirode, budući da na veličinu sisavaca i ptica osim temperature utječu i mnogi drugi čimbenici. Osim toga, prilagodbe na oštru klimu na razini populacije i vrste često se ne događaju kroz promjene u veličini tijela, već kroz promjene u veličini unutarnjih organa (povećanje veličine srca i pluća) ili kroz biokemijske prilagodbe. Uzimajući u obzir ovu kritiku, potrebno je naglasiti da je Bergmanovo pravilo statističke prirode i jasno očituje svoj učinak, pod svim ostalim uvjetima.

Doista, postoje mnoge iznimke od ovog pravila. Tako je najmanja rasa vunastog mamuta poznata s polarnog otoka Wrangel; mnoge podvrste šumskih vukova veće su od vukova tundre (primjerice, izumrla podvrsta s poluotoka Kenai; pretpostavlja se da bi njihova velika veličina ovim vukovima mogla dati prednost u lovu na velike losove koji žive na poluotoku). Dalekoistočna podvrsta leoparda koja živi na Amuru znatno je manja od afričke. U navedenim primjerima uspoređeni se oblici razlikuju po načinu života (otočne i kontinentalne populacije; podvrste tundre, hrane se manjim plijenom i šumske podvrste, hrane se krupnijim plijenom).

U odnosu na ljude, pravilo je primjenjivo u određenoj mjeri (primjerice, pigmejska plemena su se očito pojavljivala opetovano i neovisno u različitim područjima s tropskom klimom); međutim, razlike u lokalnoj prehrani i običajima, migracija i genetski pomak između populacija ograničavaju primjenjivost ovog pravila.

Glogerovo pravilo je da su među srodnim oblicima (različite rase ili podvrste iste vrste, srodne vrste) homeotermnih (toplokrvnih) životinja, one koje žive u toplim i vlažnim klimama svjetlije obojene od onih koje žive u hladnim i suhim klimama. Osnovao 1833. godine Konstantin Gloger (Gloger C. W. L.; 1803.-1863.), poljski i njemački ornitolog.

Na primjer, većina pustinjskih vrsta ptica tamnije je boje od svojih srodnika iz suptropskih i tropskih šuma. Glogerovo pravilo može se objasniti i razmatranjima kamuflaže i utjecajem klimatskih uvjeta na sintezu pigmenata. U određenoj mjeri, Glogerovo pravilo vrijedi i za hipokilotermne (hladnokrvne) životinje, posebice kukce.

Vlažnost kao čimbenik okoliša

U početku su svi organizmi bili vodeni. Osvojivši kopno, nisu izgubili ovisnost o vodi. Voda je sastavni dio svih živih organizama. Vlažnost je količina vodene pare u zraku. Bez vlage ili vode nema života.

Vlažnost je parametar koji karakterizira sadržaj vodene pare u zraku. Apsolutna vlažnost je količina vodene pare u zraku i ovisi o temperaturi i tlaku. Ta se količina naziva relativnom vlagom (tj. omjerom količine vodene pare u zraku i zasićene količine pare pod određenim uvjetima temperature i tlaka.)

U prirodi postoji dnevni ritam vlažnosti. Vlažnost varira okomito i vodoravno. Ovaj čimbenik, uz svjetlost i temperaturu, ima veliku ulogu u regulaciji aktivnosti organizama i njihovoj distribuciji. Vlažnost također modificira učinak temperature.

Važan čimbenik okoliša je sušenje zraka. Osobito za kopnene organizme, učinak isušivanja zraka je od velike važnosti. Životinje se prilagođavaju tako što se kreću na zaštićena mjesta i vode aktivan način života noću.

Biljke apsorbiraju vodu iz tla i gotovo sva (97-99%) isparava kroz lišće. Taj se proces naziva transpiracija. Isparavanje hladi lišće. Zahvaljujući isparavanju, ioni se transportiraju kroz tlo do korijena, ioni se transportiraju između stanica itd.

Određena količina vlage prijeko je potrebna kopnenim organizmima. Mnogi od njih za normalno funkcioniranje zahtijevaju relativnu vlažnost od 100%, a naprotiv, organizam u normalnom stanju ne može dugo živjeti na apsolutno suhom zraku, jer stalno gubi vodu. Voda je bitan dio žive tvari. Stoga gubitak vode u određenoj količini dovodi do smrti.

Biljke se u suhim klimatskim uvjetima prilagođavaju morfološkim promjenama i redukcijom vegetativnih organa, posebice lišća.

Prilagođavaju se i kopnene životinje. Mnogi od njih piju vodu, drugi je apsorbiraju kroz tijelo u tekućem ili parovitom obliku. Na primjer, većina vodozemaca, neki kukci i grinje. Većina pustinjskih životinja nikada ne pije; svoje potrebe zadovoljavaju vodom dobivenom s hranom. Druge životinje vodu dobivaju procesom oksidacije masti.

Voda je prijeko potrebna živim organizmima. Stoga se organizmi šire po svom staništu ovisno o svojim potrebama: vodeni organizmi stalno žive u vodi; hidrofiti mogu živjeti samo u vrlo vlažnim sredinama.

S gledišta ekološke valencije, hidrofiti i higrofiti pripadaju skupini stenogira. Vlažnost uvelike utječe na vitalne funkcije organizama, tako je npr. relativna vlažnost od 70% bila vrlo povoljna za poljsko sazrijevanje i plodnost ženki skakavaca. Kada se uspješno razmnožavaju, uzrokuju ogromne ekonomske štete na usjevima u mnogim zemljama.

Za ekološku ocjenu rasprostranjenosti organizama koristi se pokazatelj aridnosti klime. Suhoća služi kao selektivni faktor za ekološku klasifikaciju organizama.

Dakle, ovisno o karakteristikama vlažnosti lokalne klime, vrste organizama raspoređene su u ekološke skupine:

1. Hydatophytes su vodene biljke.

2. Hidrofite su kopneno-vodene biljke.

3. Higrofiti - kopnene biljke koje žive u uvjetima visoke vlažnosti.

4. Mezofiti su biljke koje rastu uz prosječnu vlažnost

5. Kserofiti su biljke koje rastu uz nedovoljno vlage. Oni se pak dijele na: sukulente - sukulentne biljke (kaktusi); sklerofiti su biljke uskih i sitnih listova, smotanih u cjevčice. Također se dijele na eukserofite i stilakserofite. Eukserofiti su stepske biljke. Stypaxerophytes su skupina uskolisnih travnjaka (perjanica, vlasulja, tonkonogo itd.). Zauzvrat, mezofiti se također dijele na mezohigrofite, mezokserofite itd.

Iako je inferiorna u odnosu na temperaturu, vlažnost je ipak jedan od glavnih čimbenika okoliša. Veći dio povijesti žive prirode organski svijet predstavljali su isključivo vodeni organizmi. Sastavni dio velike većine živih bića je voda, a gotovo svima je potreban vodeni okoliš za reprodukciju ili spajanje spolnih stanica. Kopnene životinje prisiljene su stvoriti umjetno vodeno okruženje u svojim tijelima za oplodnju, a to dovodi do toga da potonje postane unutarnje.

Vlažnost je količina vodene pare u zraku. Može se izraziti u gramima po kubnom metru.

Svjetlo kao čimbenik okoliša. Uloga svjetlosti u životu organizama

Svjetlost je jedan od oblika energije. Prema prvom zakonu termodinamike, odnosno zakonu održanja energije, energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi. Prema tom zakonu organizmi su termodinamički sustav koji neprestano izmjenjuje energiju i materiju s okolinom. Organizmi na površini Zemlje izloženi su protoku energije, uglavnom sunčeve energije, kao i dugovalnom toplinskom zračenju svemirskih tijela.

Oba ova faktora određuju klimatske uvjete okoliša (temperatura, brzina isparavanja vode, kretanje zraka i vode). Na biosferu iz svemira pada sunčeva svjetlost energije 2 cal. za 1 cm 2 u 1 minuti. To je takozvana solarna konstanta. Ta svjetlost, prolazeći kroz atmosferu, slabi i najviše 67% njene energije ne može doprijeti do površine Zemlje za vedrog podneva, tj. 1,34 kal. po cm 2 u 1 min. Prolazeći kroz naoblaku, vodu i vegetaciju, sunčeva svjetlost dodatno slabi, a raspodjela energije u njoj po različitim dijelovima spektra značajno se mijenja.

Stupanj do kojeg su sunčeva svjetlost i kozmičko zračenje prigušeni ovisi o valnoj duljini (frekvenciji) svjetlosti. Ultraljubičasto zračenje valne duljine manje od 0,3 mikrona gotovo ne prolazi kroz ozonski omotač (na visini od oko 25 km). Takvo zračenje je opasno za živi organizam, posebno za protoplazmu.

U živoj prirodi svjetlost je jedini izvor energije, sve biljke, osim bakterija, fotosintetiziraju, tj. sintetizirati organske tvari iz anorganskih tvari (tj. iz vode, mineralnih soli i CO-U živoj prirodi svjetlost je jedini izvor energije, sve biljke osim bakterija 2 - korištenje energije zračenja u procesu asimilacije). Svi organizmi ovise o prehrani o kopnenim fotosintetskim organizmima, tj. biljke koje nose klorofil.

Svjetlost kao faktor okoliša dijeli se na ultraljubičastu valne duljine 0,40 - 0,75 mikrona i infracrvenu valne duljine veće od ovih veličina.

Djelovanje ovih faktora ovisi o svojstvima organizama. Svaka vrsta organizma prilagođena je određenoj valnoj duljini svjetlosti. Neke vrste organizama su se prilagodile ultraljubičastom zračenju, dok su se druge prilagodile infracrvenom zračenju.

Neki organizmi mogu razlikovati valne duljine. Imaju posebne sustave opažanja svjetla i vida boja koji su im od velike važnosti u životu. Mnogi insekti su osjetljivi na kratkovalno zračenje, koje ljudi ne mogu osjetiti. Moljci dobro percipiraju ultraljubičaste zrake. Pčele i ptice točno određuju svoje mjesto i snalaziti se na terenu čak i noću.

Organizmi također snažno reagiraju na intenzitet svjetlosti. Na temelju ovih karakteristika biljke se dijele u tri ekološke skupine:

1. Svjetloljubivi, sunceljubivi ili heliofiti – koji su sposobni normalno se razvijati samo pod sunčevim zrakama.

2. Biljke koje vole sjenu, ili sciofite, su biljke nižih slojeva šuma i dubokomorskih biljaka, na primjer, đurđice i druge.

Kako se intenzitet svjetlosti smanjuje, fotosinteza se također usporava. Svi živi organizmi imaju prag osjetljivosti na intenzitet svjetlosti, kao i na druge čimbenike okoliša. Različiti organizmi imaju različit prag osjetljivosti na čimbenike okoliša. Na primjer, intenzivno svjetlo inhibira razvoj muha Drosophila, čak uzrokuje njihovu smrt. Žohari i drugi insekti ne vole svjetlost. Kod većine fotosintetskih biljaka, pri niskom intenzitetu svjetlosti, inhibirana je sinteza proteina, a kod životinja procesi biosinteze su inhibirani.

3. Heliofiti otporni na sjenu ili fakultativni heliofiti. Biljke koje dobro rastu iu sjeni i na svjetlu. Kod životinja se ova svojstva organizama nazivaju svjetloljubivim (fotofili), hladoljubivim (fotofobi), eurifobnim - stenofobičnim.

Valencija okoliša

stupanj prilagodljivosti živog organizma promjenama uvjeta okoliša. E.v. predstavlja svojstvo vrste. Kvantitativno se izražava rasponom ekoloških promjena unutar kojih određena vrsta održava normalnu životnu aktivnost. E.v. može se razmatrati kako u odnosu na reakciju vrste na pojedinačne čimbenike okoliša, tako i u odnosu na kompleks čimbenika.

U prvom slučaju, vrste koje podnose široke promjene u snazi utjecajnog čimbenika označavaju se terminom koji se sastoji od naziva tog čimbenika s prefiksom "eury" (eurythermal - u odnosu na utjecaj temperature, euryhaline - u odnosu na na salinitet, eurybatherous - u odnosu na dubinu itd.); vrste prilagođene samo malim promjenama ovog čimbenika označavaju se sličnim pojmom s prefiksom “steno” (stenotermne, stenohaline itd.). Vrste sa širokim E. v. u odnosu na kompleks čimbenika nazivaju se euribionti (Vidi Eurybionti) za razliku od stenobionata (Vidi Stenobionti), koji imaju nisku prilagodljivost. Budući da euripiontičnost omogućuje naseljavanje različitih staništa, a stenobiontičnost oštro sužava raspon staništa pogodnih za vrstu, te se dvije skupine često nazivaju eury- odnosno stenotopne.

Euribionti, životinjski i biljni organizmi sposobni za život pod značajnim promjenama u uvjetima okoliša. Na primjer, stanovnici morskog priobalja podnose redovno isušivanje za vrijeme oseke, jako zagrijavanje ljeti, a zimi hlađenje i ponekad smrzavanje (euritermne životinje); Stanovnici riječnih ušća mogu to izdržati. fluktuacije saliniteta vode (eurihalinske životinje); brojne životinje postoje u širokom rasponu hidrostatskog tlaka (euribati). Mnogi kopneni stanovnici umjerenih geografskih širina mogu podnijeti velike sezonske temperaturne fluktuacije.

Euribiontizam vrste povećava se sposobnošću podnošenja nepovoljnih uvjeta u stanju anabioze (mnoge bakterije, spore i sjemenke mnogih biljaka, odrasle višegodišnje biljke hladnih i umjerenih geografskih širina, zimujući pupoljci slatkovodnih spužvi i mahovnjaka, jaja granata rakovi, odrasli tardigradi i neki rotiferi itd.) ili zimski san (neki sisavci).

ČETVERIKOVA VLADAVINA, U pravilu, prema Kromu, u prirodi sve vrste živih organizama nisu predstavljene pojedinačnim izoliranim jedinkama, već u obliku skupova (ponekad vrlo velikih) jedinki-populacija. Uzgajao S. S. Chetverikov (1903).

Pogled- ovo je povijesno uspostavljen skup populacija jedinki, sličnih morfo-fizioloških svojstava, sposobnih za slobodno križanje jedni s drugima i stvaranje plodnog potomstva, zauzimajući određeno područje. Svaka vrsta živih organizama može se opisati skupom karakterističnih značajki i svojstava koja se nazivaju obilježjima vrste. Značajke vrste po kojima se jedna vrsta može razlikovati od druge nazivaju se kriterijima vrste.

Najčešće se koristi sedam općih kriterija oblika:

1. Specifični tip organizacije: skup karakterističnih značajki koje omogućuju razlikovanje jedinki određene vrste od jedinki druge vrste.

2. Zemljopisna izvjesnost: postojanje jedinki vrste na određenom mjestu na kugli zemaljskoj; areal - područje na kojem žive jedinke određene vrste.

3. Ekološka sigurnost: jedinke vrste žive u određenom rasponu vrijednosti fizičkih čimbenika okoliša, kao što su temperatura, vlažnost, tlak itd.

4. Diferencijacija: vrsta se sastoji od manjih skupina jedinki.

5. Diskretnost: jedinke određene vrste odvojene su od jedinki druge vrste prazninom - hiatus Hiatus je određen djelovanjem izolacijskih mehanizama, kao što su razlike u vremenu reprodukcije, korištenje specifičnih reakcija ponašanja, sterilnost hibrida. itd.

6. Reproducibilnost: reprodukcija jedinki može se odvijati nespolno (stupanj varijabilnosti je nizak) i spolno (stupanj varijabilnosti je visok, budući da svaki organizam kombinira karakteristike oca i majke).

7. Određena razina brojeva: brojevi prolaze kroz periodične (valovi života) i neperiodične promjene.

Pojedinci bilo koje vrste raspoređeni su krajnje neravnomjerno u prostoru. Na primjer, kopriva se u svom rasprostranjenju nalazi samo na vlažnim, sjenovitim mjestima s plodnim tlom, formirajući šikare u poplavnim područjima rijeka, potoka, oko jezera, uz rubove močvara, u mješovitim šumama i šikarama grmlja. Kolonije europske krtice, jasno vidljive na humcima zemlje, nalaze se na rubovima šuma, livadama i poljima. Pogodan za život
Iako se staništa često nalaze unutar areala, ona ne pokrivaju cijeli areal, pa se jedinke ove vrste ne nalaze u drugim njegovim dijelovima. Nema smisla tražiti koprivu u borovoj šumi ili krticu u močvari.

Dakle, neravnomjerna distribucija vrste u prostoru izražava se u obliku "otoka gustoće", "zgušnjavanja". Područja s relativno visokom rasprostranjenošću ove vrste izmjenjuju se s područjima s niskom brojnošću. Takvi "centri gustoće" populacije svake vrste nazivaju se populacije. Populacija je skup jedinki određene vrste koje dugo (veliki broj generacija) nastanjuju određeni prostor (dio svog areala) i izolirane su od drugih sličnih populacija.

Slobodno križanje (panmiksija) praktički se odvija unutar populacije. Drugim riječima, populacija je skupina jedinki koje se slobodno udružuju, žive dugo na određenom teritoriju i relativno su izolirane od drugih sličnih skupina. Vrsta je, dakle, skup populacija, a populacija je strukturna jedinica vrste.

Razlika između populacije i vrste:

1) jedinke različitih populacija slobodno se međusobno križaju,

2) pojedinci različitih populacija malo se razlikuju jedni od drugih,

3) između dviju susjednih populacija nema razmaka, odnosno postoji postupan prijelaz između njih.

Proces specijacije. Pretpostavimo da određena vrsta zauzima određeno stanište određeno načinom hranjenja. Kao rezultat divergencije između jedinki, raspon se povećava. Novo stanište sadržavat će područja s različitim prehrambenim biljkama, fizičkim i kemijskim svojstvima itd. Jedinke koje se nađu u različitim dijelovima staništa čine populacije. U budućnosti će, kao rezultat stalno rastućih razlika između jedinki populacija, postajati sve jasnije da se jedinke jedne populacije na neki način razlikuju od jedinki druge populacije. Odvija se proces divergencije stanovništva. Mutacije se nakupljaju u svakom od njih.

Predstavnici bilo koje vrste u lokalnom dijelu raspona čine lokalnu populaciju. Ukupnost lokalnih populacija povezanih s područjima staništa koja su homogena u smislu životnih uvjeta čini ekološku populaciju. Dakle, ako neka vrsta živi na livadi i šumi, onda se govori o njezinoj gumi i livadnoj populaciji. Populacije unutar raspona vrste koje su povezane s određenim geografskim granicama nazivaju se geografske populacije.
Veličine i granice populacije mogu se dramatično promijeniti. Tijekom izbijanja masovnog razmnožavanja, vrsta se vrlo široko širi i nastaju goleme populacije.

Skup geografskih populacija sa stabilnim karakteristikama, sposobnošću križanja i stvaranja plodnog potomstva naziva se podvrsta. Darwin je rekao da se formiranje novih vrsta događa kroz varijetete (podvrste).

Međutim, treba imati na umu da u prirodi često nedostaje neki element.
Mutacije koje se javljaju kod jedinki svake podvrste ne mogu same po sebi dovesti do stvaranja novih vrsta. Razlog leži u činjenici da će ova mutacija lutati kroz populaciju, budući da jedinke podvrste, kao što znamo, nisu reproduktivno izolirane. Ako je mutacija korisna, ona povećava heterozigotnost populacije, ako je štetna, jednostavno će biti odbačena selekcijom.

Kao rezultat stalnog procesa mutacije i slobodnog križanja, mutacije se nakupljaju u populacijama. Prema teoriji I. I. Shmalhausena, stvara se rezerva nasljedne varijabilnosti, tj. Velika većina mutacija koje nastaju su recesivne i ne manifestiraju se fenotipski. Nakon što se postigne visoka koncentracija mutacija u heterozigotnom stanju, postaje moguće križanje jedinki koje nose recesivne gene. U tom slučaju pojavljuju se homozigotne jedinke u kojima se mutacije već fenotipski manifestiraju. U tim slučajevima, mutacije su već pod kontrolom prirodne selekcije.
Ali to još nije odlučujuće za proces specijacije, jer su prirodne populacije otvorene i u njih se stalno unose strani geni iz susjednih populacija.

Postoji dovoljan protok gena za održavanje visoke sličnosti genofonda (ukupnosti svih genotipova) svih lokalnih populacija. Procjenjuje se da je obnavljanje genskog fonda zbog stranih gena u populaciji od 200 jedinki, od kojih svaka ima 100.000 lokusa, 100 puta veće nego zbog mutacija. Kao posljedica toga, nijedna se populacija ne može dramatično promijeniti sve dok je podložna normalizirajućem utjecaju protoka gena. Otpornost populacije na promjene u genetičkom sastavu pod utjecajem selekcije naziva se genetička homeostaza.

Kao rezultat genetske homeostaze u populaciji, stvaranje nove vrste je vrlo teško. Još jedan uvjet mora biti ispunjen! Naime, potrebno je izolirati genofond populacije kćeri od genofonda majke. Izolacija može biti u dva oblika: prostorna i vremenska. Do prostorne izolacije dolazi zbog različitih geografskih barijera, kao što su pustinje, šume, rijeke, dine i poplavna područja. Najčešće se prostorna izolacija javlja zbog oštrog smanjenja kontinuiranog raspona i njegovog raspadanja u zasebne džepove ili niše.

Često se stanovništvo izolira kao rezultat migracije. U ovom slučaju nastaje izolirana populacija. Međutim, budući da je broj jedinki u izoliranoj populaciji obično mali, postoji opasnost od inbridinga - degeneracije povezane s inbridingom. Specijacija koja se temelji na prostornoj izolaciji naziva se geografska.

Privremeni oblik izolacije uključuje promjene u vremenu reprodukcije i pomake u cijelom životnom ciklusu. Specijacija koja se temelji na privremenoj izolaciji naziva se ekološka.
Odlučujuća stvar u oba slučaja je stvaranje novog, nekompatibilnog sa starim, genetskog sustava. Evolucija se ostvaruje kroz specijaciju, pa zato kažu da je vrsta elementarni evolucijski sustav. Populacija je elementarna evolucijska jedinica!

Statističke i dinamičke karakteristike populacija.

Vrste organizama ulaze u biocenozu ne kao jedinke, već kao populacije ili njihovi dijelovi. Populacija je dio vrste (sastoji se od jedinki iste vrste), koji zauzima relativno homogen prostor i sposoban je za samoregulaciju i održavanje određene brojnosti. Svaka se vrsta unutar okupiranog teritorija raspada na populacije.Ako uzmemo u obzir utjecaj okolišnih čimbenika na pojedini organizam, tada će na određenoj razini čimbenika (primjerice temperatura) jedinka koju proučavamo ili preživjeti ili umrijeti. Slika se mijenja kada se proučava učinak istog čimbenika na skupinu organizama iste vrste.

Neke jedinke će umrijeti ili smanjiti svoju vitalnu aktivnost na određenoj temperaturi, druge - na nižoj, a treće - na višoj. Stoga možemo dati drugu definiciju populacije: svi živi organizmi, kako bi preživjeli i proizvodili potomci, moraju u dinamičnim uvjetima okoliša čimbenici postojati u obliku skupina, odnosno populacija, tj. skup kohabitirajućih jedinki sa sličnim nasljeđem Najvažnija značajka populacije je ukupni teritorij koji zauzima. Ali unutar populacije mogu postojati skupine koje su više ili manje izolirane iz različitih razloga.

Stoga je teško dati iscrpnu definiciju populacije zbog nejasnih granica između pojedinih skupina jedinki. Svaka se vrsta sastoji od jedne ili više populacija, a populacija je stoga oblik postojanja vrste, njezina najmanja evoluirajuća jedinica. Za populacije različitih vrsta postoje prihvatljive granice smanjenja broja jedinki, izvan kojih postojanje populacije postaje nemoguće. U literaturi nema točnih podataka o kritičnim vrijednostima brojnosti populacije. Date vrijednosti su kontradiktorne. Međutim, ostaje nedvojbena činjenica da što su jedinke manje, to su veće kritične vrijednosti njihovog broja. Za mikroorganizme to su milijuni jedinki, za insekte - deseci i stotine tisuća, a za velike sisavce - nekoliko desetaka.

Broj ne smije pasti ispod granica iza kojih se vjerojatnost susreta sa seksualnim partnerima naglo smanjuje. Kritični broj ovisi i o drugim čimbenicima. Na primjer, za neke organizme specifičan je grupni način života (kolonije, jata, stada). Grupe unutar populacije su relativno izolirane. Mogući su slučajevi kada je populacija kao cjelina još uvijek prilično velika, a broj pojedinih skupina smanjen ispod kritičnih granica.

Na primjer, kolonija (skupina) peruanskog kormorana trebala bi imati populaciju od najmanje 10 tisuća jedinki, a stado sobova - 300 - 400 grla. Za razumijevanje mehanizama funkcioniranja i rješavanje pitanja korištenja populacija od velike su važnosti podaci o njihovoj strukturi. Postoje spolne, dobne, teritorijalne i druge vrste strukture. U teoretskom i primijenjenom smislu najvažniji je podatak o dobnoj strukturi – omjeru pojedinaca (često združenih u skupine) različite dobi.

Životinje su podijeljene u sljedeće dobne skupine:

Juvenilna skupina (djeca) senilna skupina (senilna skupina, koja nije uključena u reprodukciju)

Skupina odraslih (pojedinci koji se bave reprodukcijom).

Tipično, normalne populacije karakterizira najveća održivost, u kojoj su sve dobi zastupljene relativno ravnomjerno. U regresivnoj (ugroženoj) populaciji prevladavaju senilne jedinke, što ukazuje na prisutnost negativnih čimbenika koji remete reproduktivne funkcije. Potrebne su hitne mjere za prepoznavanje i uklanjanje uzroka ovog stanja. Invazivne (invazivne) populacije zastupljene su uglavnom mladim jedinkama. Njihova vitalnost obično ne zabrinjava, ali postoji velika vjerojatnost izbijanja pretjerano velikog broja jedinki, budući da u takvim populacijama nisu formirane trofičke i druge veze.

Posebno je opasno ako se radi o populaciji vrsta koje su prije bile odsutne na tom području. U ovom slučaju, populacije obično nalaze i zauzimaju slobodnu ekološku nišu i ostvaruju svoj potencijal razmnožavanja, intenzivno povećavajući broj. Ako je populacija u normalnom ili blizu normalnom stanju, osoba može ukloniti iz nje broj jedinki (kod životinja ) ili biomase (u biljkama), koja se povećava tijekom vremenskog razdoblja između povlačenja. Prije svega treba ukloniti jedinke postproduktivne dobi (koje su završile reprodukciju). Ako je cilj dobiti određeni proizvod, tada se dob, spol i druge karakteristike populacije prilagođavaju uzimajući u obzir zadatak.

Iskorištavanje populacija biljnih zajednica (na primjer, za proizvodnju drva) obično se vremenski poklapa s razdobljem usporavanja rasta (akumulacije proizvoda) povezanog sa starenjem. To se razdoblje obično podudara s maksimalnim nakupljanjem drvenaste mase po jedinici površine. Populaciju karakterizira i određeni omjer spolova, a odnos muškaraca i žena nije jednak 1:1. Poznati su slučajevi oštre prevlasti jednog ili drugog spola, izmjene generacija s odsutnošću muškaraca. Svaka populacija može imati i složenu prostornu strukturu (podijeljena u više ili manje velike hijerarhijske skupine – od geografskih do elementarnih (mikropopulacije).

Dakle, ako stopa smrtnosti ne ovisi o dobi jedinki, tada je krivulja preživljavanja silazna linija (vidi sliku, tip I). Odnosno, smrt pojedinaca javlja se ravnomjerno u ovoj vrsti, stopa smrtnosti ostaje konstantna tijekom života. Takva krivulja preživljavanja karakteristična je za vrste čiji se razvoj odvija bez metamorfoze s dovoljnom stabilnošću rođenih potomaka. Ovaj tip se obično naziva tipom hidre - karakterizira ga krivulja preživljavanja koja se približava ravnoj liniji. Kod vrsta kod kojih je uloga vanjskih čimbenika u smrtnosti mala, krivulju preživljavanja karakterizira blagi pad do određene dobi, nakon čega dolazi do naglog pada kao rezultat prirodne (fiziološke) smrtnosti.

Tip II na slici. Priroda krivulje preživljavanja koja je bliska ovom tipu karakteristična je za ljude (iako je krivulja preživljavanja kod ljudi nešto ravnija i stoga je nešto između tipa I i II). Ovaj tip se naziva tip Drosophila: to je ono što vinske mušice pokazuju u laboratorijskim uvjetima (ne jedu ih predatori). Mnoge vrste karakterizira visoka smrtnost u ranim fazama ontogeneze. Kod takvih vrsta krivulju preživljavanja karakterizira nagli pad u mlađoj dobi. Jedinke koje prežive “kritičnu” dob pokazuju nisku smrtnost i žive do starije dobi. Tip se naziva tip kamenica. Tip III na slici. Proučavanje krivulja preživljavanja od velikog je interesa za ekologe. Omogućuje nam da procijenimo u kojoj je dobi određena vrsta najosjetljivija. Ako se učinci uzroka koji mogu promijeniti plodnost ili mortalitet javljaju u najosjetljivijoj fazi, tada će njihov utjecaj na kasniji razvoj populacije biti najveći. Ovaj se obrazac mora uzeti u obzir prilikom organiziranja lova ili kontrole štetočina.

Dobna i spolna struktura stanovništva.

Bilo koju populaciju karakterizira određena organizacija. Distribucija jedinki po teritoriju, omjer skupina jedinki po spolu, dobi, morfološkim, fiziološkim, bihevioralnim i genetskim karakteristikama odražava odgovarajuće struktura stanovništva : prostorno, spolno, dobno itd. Struktura se formira, s jedne strane, na temelju općih bioloških svojstava vrste, as druge, pod utjecajem abiotskih čimbenika okoliša i populacija drugih vrsta.

Struktura populacije je stoga adaptivne prirode. Različite populacije iste vrste imaju i slična i različita obilježja koja karakteriziraju specifične ekološke uvjete u njihovim staništima.

Općenito, pored adaptivnih sposobnosti pojedinačnih jedinki, na određenim teritorijima formiraju se adaptivne značajke grupne prilagodbe populacije kao nadindividualnog sustava, što ukazuje da su adaptivne značajke populacije mnogo veće nego kod jedinki. komponirajući ga.

Dobni sastav- važan je za egzistenciju stanovništva. Prosječna životna dob organizama i omjer brojnosti (ili biomase) jedinki različite dobi karakteriziraju dobnu strukturu populacije. Formiranje dobne strukture nastaje kao rezultat zajedničkog djelovanja procesa reprodukcije i mortaliteta.

U svakoj populaciji konvencionalno se razlikuju 3 dobne ekološke skupine:

Predreproduktivni;

Reproduktivni;

Postreproduktivno.

Predreproduktivna skupina uključuje jedinke koje još nisu sposobne za reprodukciju. Reproduktivni - jedinke sposobne za reprodukciju. Postreproduktivni - osobe koje su izgubile sposobnost reprodukcije. Trajanje tih razdoblja uvelike varira ovisno o vrsti organizma.

Pod povoljnim uvjetima, populacija sadrži sve dobne skupine i održava više ili manje stabilan dobni sastav. U brzo rastućim populacijama prevladavaju mlade jedinke, dok u opadajućim populacijama starije jedinke više nisu u stanju intenzivno se razmnožavati. Takve populacije su neproduktivne i nedovoljno stabilne.

Postoje vrste sa jednostavna dobna struktura populacije koje se sastoje od jedinki gotovo iste starosti.

Na primjer, sve jednogodišnje biljke jedne populacije u proljeće su u fazi sadnice, zatim cvjetaju gotovo istovremeno i daju sjeme u jesen.

Kod vrsta sa složena dobna struktura populacije imaju nekoliko generacija koje žive u isto vrijeme.

Na primjer, životna povijest slonova uključuje mlade, zrele i starije životinje.

Populacije koje uključuju više generacija (različitih dobnih skupina) su stabilnije i manje podložne utjecaju čimbenika koji utječu na reprodukciju ili mortalitet u pojedinoj godini. Ekstremni uvjeti mogu dovesti do smrti najranjivijih dobnih skupina, ali najotporniji prežive i daju nove generacije.

Na primjer, osoba se smatra biološkom vrstom sa složenom dobnom strukturom. Stabilnost populacija vrste pokazala se, primjerice, tijekom Drugog svjetskog rata.

Za proučavanje dobne strukture stanovništva koriste se grafičke tehnike, na primjer, dobne piramide stanovništva, koje se naširoko koriste u demografskim studijama (slika 3.9).

sl.3.9. Piramide starosti stanovništva.

A - masovna reprodukcija, B - stabilna populacija, C - opadajuća populacija

Stabilnost populacija vrsta uvelike ovisi o spolna struktura , tj. omjeri jedinki različitog spola. Spolne skupine unutar populacija formiraju se na temelju razlika u morfologiji (oblik i građa tijela) i ekologiji različitih spolova.

Na primjer, kod nekih kukaca mužjaci imaju krila, ali ženke nemaju, mužjaci nekih sisavaca imaju rogove, ali ženke ne, mužjaci ptica imaju svijetlo perje, dok ženke imaju kamuflažu.

Ekološke razlike ogledaju se u prehrambenim preferencijama (ženke mnogih komaraca sišu krv, a mužjaci se hrane nektarom).

Genetski mehanizam osigurava približno jednak omjer jedinki obaju spolova pri rođenju. Međutim, početni omjer ubrzo se poremeti kao rezultat fizioloških razlika, razlika u ponašanju i okolišu između mužjaka i ženki, uzrokujući nejednaku smrtnost.

Analiza dobne i spolne strukture populacija omogućuje predviđanje njezine brojnosti za niz nadolazećih generacija i godina. Ovo je važno kada se procjenjuju mogućnosti ribolova, pucanja na životinje, spašavanja usjeva od napada skakavaca iu drugim slučajevima.

Temperatura čovjekove okoline

Neki narodi žive u vrlo ekstremnim uvjetima i neobičnim mjestima koja nisu posve pogodna za život. Na primjer, neka od najhladnijih naselja su selo Ojmjakon i grad Verhnojansk u Jakutiji u Rusiji. Ovdje su zimi temperature prosječne

iznosi minus 45 Celzijevih stupnjeva.

Najhladniji veći grad također se nalazi u Sibiru - Jakutsk sa populacijom od oko 270 tisuća ljudi. Tamo je temperatura zimi također oko minus 45 stupnjeva, no ljeti zna porasti i do 30 stupnjeva!

Najviša prosječna godišnja temperatura zabilježena je u napuštenom gradu Dallolu u Etiopiji. Šezdesetih godina prošlog stoljeća ovdje je zabilježena prosječna temperatura od + 34 C0. Među velikim gradovima, Bangkok, glavni grad Tajlanda, smatra se najtoplijim, gdje je prosječna temperatura u ožujku i svibnju također oko 34 stupnja.

Najekstremnije temperature gdje ljudi rade nalaze se u rudnicima zlata u Južnoj Africi. Temperatura na oko 3 kilometra pod zemljom je plus 65 stupnjeva Celzijusa. Poduzimaju se mjere za hlađenje rudnika, poput korištenja leda ili izolacijskih zidnih obloga, kako bi rudari mogli raditi bez pregrijavanja.

Važnost temperature leži prije svega u njezinu izravnom utjecaju na brzinu i prirodu metaboličkih reakcija u organizmu. Biološka svojstva živih organizama, njihovih stanica i staničnih struktura, kao i proteina određuju mogućnost njihove životne aktivnosti u temperaturnom rasponu od 0 do 50 °C, međutim, opći temperaturni raspon aktivnog života na planeti je mnogo širi. i ograničen je na sljedeće granice (tablica 2).

Tablica 2. Temperaturni raspon aktivnog života na planetu, C0

Vitalna aktivnost većine organizama, njihova aktivnost ovisi uglavnom o toplini koja dolazi izvana, a tjelesna temperatura ovisi o vrijednostima temperature okoline i energetskoj bilanci (omjeru apsorpcije i oslobađanja energije zračenja).

Za svaki organizam ili skupinu jedinki postoji optimalna temperaturna zona unutar koje je aktivnost posebno izražena.

Faktor temperature na velikom području Zemlje

Temperaturni faktor na velikom području Zemlje podložan je izraženim dnevnim i sezonskim kolebanjima, što zauzvrat određuje odgovarajući ritam bioloških pojava u prirodi. Ovisno o opskrbi toplinskom energijom u simetričnim područjima obiju hemisfera zemaljske kugle, počevši od ekvatora, razlikuju se sljedeća klimatska područja:

1. Tropski pojas. Minimalna prosječna godišnja temperatura prelazi 16 °C, au najhladnijim danima ne pada ispod 0 °C. Temperaturne fluktuacije tijekom vremena su beznačajne, amplituda ne prelazi 5 °. Vegetacija je cjelogodišnja.

2. Suptropski pojas. Prosječna temperatura najhladnijeg mjeseca nije niža od 4 °C, a najtoplijeg mjeseca iznad 20 °C. Temperature ispod ništice su rijetke. Zimi nema stabilnog snježnog pokrivača. Sezona rasta se nastavlja. 9--11 mjeseci

3. Umjereni pojas. Ljetna vegetacijska sezona i zimsko razdoblje mirovanja biljaka dobro su definirani. U glavnom dijelu pojasa stabilan je snježni pokrivač. Mrazevi su tipični u proljeće i jesen. Ponekad se ova zona dijeli na dvije: umjereno toplu i umjereno hladnu, koje karakteriziraju četiri godišnja doba.

4. Hladna zona. Prosječna godišnja temperatura je ispod 0 °C, mrazevi su mogući čak i tijekom kratke (2-3 mjeseca) vegetacije. Godišnje kolebanje temperature je vrlo veliko.

Obrazac vertikalne distribucije vegetacije, tla i faune u planinskim područjima također je uglavnom određen temperaturnim faktorom. U planinama Kavkaza, Indije i Afrike mogu se razlikovati četiri ili pet biljnih pojaseva, čiji slijed odozdo prema gore odgovara nizu širinskih zona od ekvatora do pola na istoj nadmorskoj visini.

Važnost temperature leži prvenstveno u njezinom izravnom utjecaju na brzinu i prirodu metaboličkih reakcija u organizmu.

Biološka svojstva živih organizama, njihovih stanica i staničnih struktura, kao i proteina određuju mogućnost njihove životne aktivnosti u temperaturnom rasponu od 0 do 50 ° C, međutim, opći temperaturni raspon aktivnog života na planeti mnogo je širi. i ograničen je sljedećim granicama (tablica 42).

Od organizama koji mogu egzistirati na vrlo visokim temperaturama treba spomenuti prije svega bakterije i neke termofilne alge koje nastanjuju vodu iz izvora s temperaturom od 85-87°C. Uspješno podnosi vrlo visoke temperature (65-

80 °C) ljuskavi lišajevi, sjemenke i vegetativni organi pustinjskih biljaka (saksaul, devin trn, tulipani), smješteni u gornjem sloju vrućeg tla. Postoje mnoge vrste životinja i biljaka koje mogu podnijeti visoke temperature ispod ništice. Polarne vode s temperaturama od 0 do -2° nastanjene su raznim predstavnicima flore i faune - mikroalgama, beskralješnjacima, ribama, čiji se životni ciklus stalno odvija u takvim temperaturnim uvjetima.

Znatno veće adaptivne sposobnosti postoje u organizmima za redovito ponavljajuća sezonska razdoblja nižih temperatura u zimskoj sezoni. Mnoge biljke i životinje Uz odgovarajuću pripremu, uspješno podnose ekstremno niske temperature na našem planetu od -68 do -70°C (Jakutija, Antarktik) u stanju dubokog mirovanja ili mirovanja. U laboratorijskim pokusima sjemenke, pelud, spore biljaka, nematode, rotiferi, ciste protozoa i drugih organizama, spermija nakon dehidracije ili stavljanja u otopine posebnih zaštitnih tvari - krioprotektori- toleriraju temperature blizu apsolutne nule.

Trenutno je postignut napredak u praktičnoj uporabi tvari s krioprotektivnim svojstvima (glicerin, polietilen oksid, dimetil sulfoksid, saharoza, manitol itd.) u biologiji, poljoprivredi i medicini. Otopine krioprotektora omogućuju dugotrajno skladištenje konzervirane krvi, sperme za umjetno osjemenjivanje domaćih životinja te nekih organa i tkiva za transplantaciju; zaštita biljaka od zimskih mrazeva, ranih proljetnih mrazeva i dr. Ovi problemi spadaju u nadležnost kriobiologija I kriomedicina a njima se bave mnoge znanstvene institucije.

Vitalne funkcije većine organizama, njihova aktivnost ovisi uglavnom o toplini koja dolazi izvana, a tjelesna temperatura - o vrijednostima temperature okoline i energetskoj ravnoteži (omjer apsorpcije i oslobađanja energije zračenja). Takvi se organizmi nazivaju poikilotermni(ektotermno). Poikilotermija (hladnokrvnost) karakteristična je za sve mikroorganizme, biljke, beskralješnjake i značajan dio hordata.

U predstavnicima dviju najviših klasa kralješnjaka - ptica i sisavaca - toplina koja nastaje kao produkt biokemijskih reakcija služi kao značajan izvor povećanja njihove tjelesne temperature i održavanja iste na konstantnoj razini, bez obzira na temperaturu okoline. Takvi se organizmi nazivaju homeotermički(endotermički). Zbog ovog svojstva mnoge životinjske vrste mogu živjeti i razmnožavati se na temperaturama ispod nule (sobovi, polarni medvjedi, peraje, pingvini). Održavanje i očuvanje visoke tjelesne temperature u toplokrvnih organizama provodi se zahvaljujući aktivnom metabolizmu i dobroj toplinskoj izolaciji koju stvara gusta dlaka, gusto perje ili debeli sloj potkožnog masnog tkiva.

Poseban slučaj homeotermije je heterotermija- različite razine tjelesne temperature ovisno o funkcionalnoj aktivnosti tijela. Heterotermnost je karakteristična za životinje koje padaju u zimski san ili privremenu tromost tijekom nepovoljnih razdoblja u godini. Istodobno im se visoka tjelesna temperatura znatno smanjuje zbog usporenog metabolizma (goperi, ježevi, šišmiši, brzi pilići itd.).

Granice izdržljivosti velikih vrijednosti temperaturnog faktora različite su i za poikilotermne i za homeotermne organizme. Euritermne vrste mogu tolerirati temperaturne fluktuacije u širokom rasponu.

Stenotermni organizmi žive u uvjetima uskih temperaturnih granica, a dijele se na stenotermne vrste koje vole toplinu (orhideje, grm čaja, kava, koralji, meduze itd.) i hladnoljubive (vilenjački cedar, preglacijalna i tundra vegetacija, ribe polarnih bazena, abisalne životinje - područja najvećih oceanskih dubina itd.).

Za svaki organizam ili skupinu jedinki postoji optimalna temperaturna zona unutar koje je aktivnost posebno izražena. Iznad ove zone nalazi se zona privremene toplinske tromosti, a još više je zona produljene neaktivnosti ili ljetne hibernacije, koja graniči sa zonom visoke letalne temperature. Kada se potonji smanji ispod optimalne, postoji zona hladne tromosti, hibernacije i smrtonosne niske temperature.

Raspodjela jedinki u populaciji, ovisno o promjenama temperaturnog faktora na cijelom teritoriju, općenito se pokorava istom obrascu. Optimalna temperaturna zona odgovara najvećoj gustoći naseljenosti, a s obje strane dolazi do smanjenja gustoće do granice raspona, gdje je najmanja.

1. Tropska zona. Minimalna prosječna godišnja temperatura prelazi 16 °C, au najhladnijim danima ne pada ispod 0 °C. Temperaturne fluktuacije tijekom vremena su beznačajne, amplituda ne prelazi 5 °. Vegetacija je cjelogodišnja.

2. Suptropska zona. Prosječna temperatura najhladnijeg mjeseca nije niža od 4 °C, a najtoplijeg mjeseca iznad 20 °C. Temperature ispod ništice su rijetke. Zimi nema stabilnog snježnog pokrivača. Sezona rasta se nastavlja. 9-11 mjeseci

3. Umjerena zona. Ljetna vegetacijska sezona i zimsko razdoblje mirovanja biljaka dobro su definirani. U glavnom dijelu pojasa stabilan je snježni pokrivač. Mrazevi su tipični u proljeće i jesen. Ponekad se ova zona dijeli na dvije: umjereno toplu i umjereno hladnu, koje karakteriziraju četiri godišnja doba.

4. Hladna zona. Prosječna godišnja temperatura je ispod 0 °C, mrazevi su mogući čak i tijekom kratke (2-3 mjeseca) vegetacije. Godišnje kolebanje temperature je vrlo veliko.

Uzorak okomito postavljanje vegetacija, tlo i fauna u planinskim područjima također je uglavnom određena temperaturnim faktorom. U planinama Kavkaza, Indije i Afrike mogu se razlikovati četiri ili pet biljnih pojaseva, čiji slijed odozdo prema gore odgovara nizu širinskih zona od ekvatora do pola na istoj nadmorskoj visini.

Temperatura je jedan od najvažnijih abiotskih čimbenika koji djeluje uvijek i svugdje. Temperatura je ta koja određuje brzinu biokemijskih reakcija i utječe na većinu fizičkih procesa.
Iako je optimalni temperaturni režim za većinu vrsta između +15 i +30 °C, postoje organizmi koji mogu podnijeti vrlo visoke ili niske temperature. Na primjer, neke bakterije i alge žive u toplim izvorima na temperaturama od +85-87 °C. Stadiji razvoja organizama u mirovanju - ciste, kukuljice insekata, spore bakterija, sjemenke biljaka - dobro podnose promjene temperature.
Svi beskralješnjaci i većina kralježnjaka su hladnokrvni organizmi koji nisu u stanju održavati konstantnu tjelesnu temperaturu. Njihova temperatura ovisi o toplinskom režimu okoline. Stoga je u hladnoj sezoni aktivnost takvih životinja znatno smanjena. Ptice i sisavci su toplokrvne životinje, imaju gotovo konstantnu tjelesnu temperaturu, neovisno o temperaturi okoline. Održavanje visoke tjelesne temperature kod toplokrvnih organizama osigurava visoka razina metabolizma, savršena termoregulacija i dobra toplinska izolacija.
Kako je temperatura podložna dnevnim i sezonskim kolebanjima, organizmi su prisiljeni prilagođavati se takvim promjenama. U hladnoj sezoni sisavci razvijaju gušće i duže krzno, masnoća se aktivno nakuplja u potkožnom masnom tkivu, što osigurava toplinsku izolaciju, a kod ptica zimi se povećava masa perja. Neke su životinje razvile prilagodbe ponašanja na sezonski pad temperature: migraciju, let, kopanje rupa i traženje skloništa. U pustinjama, gdje dnevne temperature tla mogu doseći +60-70 °C, životinje se zakopavaju u pijesak ili skrivaju u rupama. U biljkama tijekom vruće sezone povećava se isparavanje s površine lišća.
Vlažnost. Voda je neophodna za život svih živih organizama. Štoviše, ako je gubitak vlage posebno opasan za kopnene životinje i biljke, onda za organizme koji žive u vodi, naprotiv, višak vode u tijelu može poremetiti ravnotežu soli. Zbog toga vodeni organizmi razvijaju različite prilagodbe za uklanjanje viška vode, na primjer, kontraktilne vakuole u cilijatnoj papučici.
Za kopnene žive organizme vlažnost je jedan od najvažnijih čimbenika
što određuje njihovu distribuciju. Tijekom života tijelo neminovno gubi vodu, pa se njezine rezerve moraju stalno obnavljati. Ovisno o uvjetima okoliša, organizmi su razvili različite prilagodbe za opskrbu vodom i očuvanje vlage. Takve biljke otporne na sušu kao što su devin trn, saxaul i pustinjski pelin imaju vrlo dubok korijenski sustav (slika 67). Ostale pustinjske i polupustinjske biljke imaju usko, tvrdo lišće prekriveno voštanim premazom, što značajno smanjuje gubitak vode isparavanjem. Neke sukulentne biljke (kaktusi, euforbije) imaju jako razvijeno tkivo za skladištenje vode, a listovi su im preoblikovani u bodlje ili ljuske (slika 68). Zanimljive su prilagodbe nekih stepskih biljaka koje uspijevaju rasti i cvjetati u kratkom vlažnom proljetnom razdoblju. Sušnu sezonu preživljavaju u obliku sjemena, lukovica i gomolja.
Životinje koje žive u uvjetima niske vlažnosti također imaju određene prilagodbe. Mnogi od njih nikada ne piju i koriste samo tekućinu koja im je u hrani. Gusti hitinski pokrov kopnenih člankonožaca sprječava isparavanje vlage. U procesu evolucije, prelaskom na zemaljski život, gmazovi su potpuno izgubili svoje kožne žlijezde. Brojne životinje (insekti, deve, svisci) za svoj život koriste metaboličku vodu koja nastaje pri razgradnji masti. Kod paučnjaka, tijekom prilagodbe na štednju vlage, metabolizam se promijenio - oslobađaju se dehidrirani metabolički produkti (gotovo suhi kristali mokraćne kiseline).

Riža. 67. Korijenov sustav devinog trna
Adaptivne karakteristike ponašanja od velike su važnosti za životinje u sušnim regijama - traženje skloništa, noćni način života. Kada je zrak vrlo suh, mnoge se pustinjske životinje skrivaju u rupama i čvrsto zatvaraju ulaz u njih. Zrak u zatvorenoj prostoriji brzo je zasićen vodenom parom, što sprječava daljnji gubitak vlage od strane tijela. Tijekom sušnih razdoblja mnogi glodavci, kornjače, zmije i neki kukci spavaju zimski san.
Svjetlo. Glavni izvor energije za žive organizme je sunčeva svjetlost. Njegov biološki učinak ovisi o intenzitetu, trajanju djelovanja, spektralnom sastavu, dnevnoj i sezonskoj učestalosti.

Riža. 68. Kaktusi su biljke s visoko razvijenim tkivom za pohranu vode

Ultraljubičasti dio spektra doprinosi stvaranju vitamina D u životinja. Ove zrake percipiraju vidni organi insekata, au biljkama ultraljubičasto osigurava sintezu pigmenata i vitamina. Za organizme je najznačajniji vidljivi dio spektra. Zahvaljujući osvjetljenju, životinje se orijentiraju u prostoru, au biljkama se odvija fotosinteza. Infracrvene zrake su izvor toplinske energije, koja je vrlo važna za hladnokrvne organizme.
Ovisno o zahtjevima za svjetlosnim uvjetima, biljke se dijele na svjetloljubive, otporne na sjenu i one koje vole sjenu. Biljke koje vole svjetlost su stanovnici otvorenih područja, ne podnose ni malo zasjenjenja (na primjer, stepske biljke, bijeli bagrem). U raspršenom svjetlu većina paprati i mahovina raste na zasjenjenim mjestima, a rekorder za život u tamnim uvjetima je morska trava.
Važan čimbenik u životu biljaka i životinja je duljina dnevnog svjetla i promjena godišnjih doba. Za mnoge organizme promjene u duljini dana služe kao signal za promjene u fiziološkoj aktivnosti. Ovaj fenomen
naziva se fotoperiodizam. Životinje i biljke su u procesu evolucije razvile određene biološke ritmove – dnevne i sezonske. Duljina dana određuje vrijeme cvatnje i sazrijevanja plodova kod biljaka, seobu ptica, promjenu krzna kod sisavaca, početak sezone parenja, pripremu za zimski san itd. Način života noćnih i dnevnih životinja je bitno drugačiji. Cvjetovi biljaka otvaraju se i zatvaraju u određeno vrijeme.
Mnogi biokemijski i fiziološki procesi u ljudskom tijelu imaju ritmičku prirodu. Poznato je više od stotinu različitih parametara koji se mijenjaju u 24-satnom ritmu (tjelesna temperatura, krvni tlak, lučenje hormona itd.). Proučavanje ljudskih bioritmova vrlo je važno za organiziranje optimalnog režima rada i odmora, razvoj mjera za prevenciju i liječenje raznih bolesti.
Rasprostranjenost pojedinih vrsta određena je ne samo svjetlošću, vlagom i temperaturom, već i drugim abiotičkim ekološkim parametrima. Na primjer, samo određene vrste biljaka koje mogu podnijeti visoku slanost tla mogu živjeti u obalnom pojasu oceana, a vjetar utječe na naseljavanje i migraciju paukova i letećih insekata.
Pitanja za ponavljanje i zadaće Kakve prilagodbe na promjene temperature okoliša imaju biljke i životinje? Recite nam o prilagodbama živih organizama na nedostatak vode. Kroz koji dio spektra sunčevog zračenja se odvija fotosinteza u biljkama? Recite nam što znate o biološkim ritmovima živih organizama.
Razmišljati! Učini to! Kakvi su klimatski uvjeti i tla tipični za vašu regiju? Što mislite, zašto uz stalne usmjerene promjene abiotskih uvjeta okoliša prilagodba živih organizama na te promjene ne može biti beskrajna? Zašto farme peradi i staklenici koriste dodatnu umjetnu rasvjetu kako bi produžili dnevno svjetlo? Riješite problem postavljanja sobnih biljaka ovisno o ekološkim karakteristikama vrste.
Rad s računalom
Pogledajte elektroničku prijavu. Proučite gradivo i riješite zadatke.

U ovom članku skrećemo vam pažnju na razne zanimljive činjenice o temperaturi. Možda svaki školarac zna da je temperatura temeljni pojam u fizici. Općenito, temperatura igra veliku ulogu za sve oblike života na zemlji. Ispostavilo se da se na vrlo niskim ili, naprotiv, vrlo visokim temperaturama različite stvari ponašaju na prilično čudan način. Najviša temperatura stvorena je ljudskom rukom i iznosila je 4 milijarde C 0 . Teško je povjerovati, ali znanstvenici su uspjeli doseći tako nezamislivu razinu temperature, koja je 250 puta viša od temperature jezgre Sunca. Ovakav rekord postignut je zahvaljujući ionskom sudaraču RHIC koji se nalazi u Brookhaven Natural Laboratory (New York). Duljina ovog sudarača RHIC je 4 kilometra. Tijekom istraživanja pokušali su rekreirati uvjete Velikog praska. Da bi to učinili, natjerali su ione zlata da se sudaraju jedni s drugima, stvarajući kvark-gluonsku plazmu.

Najekstremnija temperatura u našem Sunčevom sustavu. Zvijezda Sunce je vrlo vruća. U samom središtu Sunca temperatura doseže približno 15 milijuna Kelvina, a sama površina Sunca zagrijana je na 5700 Kelvina. Usput, temperatura Zemljine jezgre približno je ista kao na površini Sunca. Jupiter se smatra najtoplijim planetom u našem Sunčevom sustavu. Budući da je temperatura njegove jezgre pet puta viša od temperature na površini Sunca.

Najniža temperatura zabilježena na Zemljinom satelitu, Mjesecu. U nekim kraterima koji su u sjeni temperatura doseže samo 30 Kelvina - iznad apsolutne nule.

Ima naroda koji žive u gotovo ekstremnim i najneobičnijim uvjetima mjesta koja se ne čine prikladnim za život. Dakle, postoji najhladnije selo na zemlji - Oymyakon i također grad Verkhoyansk, koji se nalazi u Yakutiji (Rusija). U ovom području zimi prosječna temperatura pada do minus 45C 0 . Ovo je možda najekstremniji temperaturu čovjekove okoline. Najhladniji grad također se nalazi u Sibiru - Jakutsk (270 tisuća stanovnika). Zimi temperatura tamo doseže minus 45 C 0, ali ljeti može porasti i do 30 C 0.

Najekstremnije visoke temperature zabilježene su u rudnicima zlata Mponeng (Južna Amerika). Na dubini od 3 kilometra temperatura doseže plus 65 C 0. I ljudi rade u takvim uvjetima. Kako bi se nekako smanjila ova nevjerojatna vrućina koriste se izolacijske zidne obloge i led.

Najniža temperatura postignuto je u umjetnim uvjetima - 100 pico Kelvine (0, 0000000001 K). Takvi rezultati postignuti su zahvaljujući magnetskom hlađenju. Nešto slično može se postići i laserima. Na tako nenormalno niskim temperaturama, bilo koji materijal ili tvar ponašaju se drugačije od svog uobičajenog okruženja.

Temperatura u prostoru. Kakva je ona? U svemiru, temperature ostaju iznad apsolutne nule zbog zračenja koje ostaje od Velikog praska. Na primjer, ostavite li toplomjer neko vrijeme u prostoru i daleko od izvora zračenja, pokazat će 2,73 Kelvina (minus 270 C 0). Ova temperatura se smatra najnižom prirodnom temperaturom u Svemiru. Iako je prostor dosta hladan, kao i nama. No pokazalo se da se astronauti suočavaju s najvažnijim problemom - toplinom. Metal od kojeg su napravljeni objekti u orbiti ponekad se zagrije do 260 C 0 . To se događa zbog slobodnih zraka Sunca. A kako bi se smanjila temperatura broda, to umotan u poseban materijal koji upola smanjuje temperaturu.

Ali, unatoč tome, temperatura u svemiru pada. Dakle, istraživanje je pokazalo da se svake 3 milijarde godina naš svemir ohladi za otprilike 1 stupanj. Temperatura na planeti Zemlji ni na koji način nije povezana s kozmičkom temperaturom. Osim toga, Zemlja se u posljednje vrijeme polako zagrijava.

Postoji li najviša temperatura? Postoji koncept apsolutne nule, to je temperatura ispod koje je nemoguće pasti. No koji je najviši, znanost još ne može odgovoriti.

Zapravo, najviša se naziva Planckova temperatura. Bilo je to u Svemiru u vrijeme Velikog praska, tako kaže moderna znanost. I ova temperatura je postignuta 10 ^32 Kelvina. Jednostavno rečeno, to je milijardama puta više i više od najviše temperature ikada postignute umjetnim putem. I danas ostaje najviša od svih mogućih.