Wichtigste abiotische Faktoren. Hauptgruppen von Umweltfaktoren Gruppe abiotischer Faktoren

In der OGE und den Unified State Exams müssen sie die Faktoren benennen, die die Welt um uns herum beeinflussen. Am häufigsten sprechen wir von abiotischen Faktoren, denen ein Mensch buchstäblich auf Schritt und Tritt begegnet, ohne es zu wissen.

Was diese Faktoren sind und wie sie sich auf Lebewesen auswirken, werden wir in diesem Artikel betrachten.

Was sind abiotische Faktoren?

Dies ist ein Komplex, der aus Elementen unbelebter Natur besteht. Diese Elemente beeinflussen aktiv lebende Organismen und den Zustand der Umwelt.

Einstufung:

Orographisch (Höhe über dem Meeresspiegel, Relief).
Boden (mechanische Zusammensetzung des Bodens, seine Dichte).
Chemisch (chemische Zusammensetzung der Luft- und Wasserumgebung, des Bodens).
Klima (Licht, Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit).
Physikalisch (Radioaktivität, Magnetfelder).

Beispiele für den Einfluss abiotischer Faktoren

Was beeinflusst das Leben und die Gesundheit von Menschen, Tieren und Pflanzen?

Licht

Es ist die Hauptenergiequelle. Seine Rolle kann kaum überschätzt werden: Es ist Licht, das an der Photosynthese und Wasserverdunstung, der visuellen Wahrnehmung der Welt durch Tiere und Menschen sowie der Bildung von Vitamin D beteiligt ist, das für das Wachstum und die Stärkung von Zähnen und Knochen notwendig ist.

In den Dosen, in denen Sonnenlicht uns erreicht, kann es einem lebenden Organismus keinen großen Schaden zufügen. Die tatsächliche Wirkung des Lichts erkennt der Mensch an der Bräune auf der Haut. Um jedoch im Sommer Verbrennungen zu vermeiden, sollten Sie sich regelmäßig der Sonne aussetzen.

Temperatur

Beeinflusst direkt das Leben von Tieren und Pflanzen. Während der kalten Jahreszeit verdunsten Pflanzen fast kein Wasser mehr über ihre Spaltöffnungen und die Geschwindigkeit und Intensität des Wachstums und der Ernährung nimmt ab.

Einige Tiere, zum Beispiel Bären, halten Winterschlaf, der weiße Hase hingegen bleibt den ganzen Winter über wach und verändert die Farbe seines Fells nur geringfügig. Außerdem gehen niedrige Temperaturen mit einem Rückgang des Nahrungsangebots einher, was zum Vogelzug führt.

Photoperiodismus

Ein Beispiel für Photoperiodismus (und wie wir wissen ist dies die Reaktion eines lebenden Organismus auf die Länge des Tages) kann der Übergang einer Pflanze vom vegetativen Wachstum zur Blüte sein.

Auch eine Veränderung der Tages- und Nachtlänge ist ein Signal für Veränderungen in der Natur: den Beginn des Winters oder Sommers.

Feuchtigkeit

Die Luftfeuchtigkeit wirkt sich direkt auf das Wohlbefinden eines Menschen aus. Eine zu hohe oder zu niedrige Luftfeuchtigkeit ist nicht erwünscht. Optimal – 40-60 %.

Bei niedriger Luftfeuchtigkeit verspüren Menschen einen allgemeinen Rückgang des Wohlbefindens, Schläfrigkeit und Müdigkeit. Hohe Luftfeuchtigkeit kann je nach Jahreszeit zu Überhitzung oder Unterkühlung führen.

Atmosphäre

Der atmosphärische Druck äußert sich hauptsächlich in plötzlichen Wetteränderungen.

Für den Menschen sind solche Veränderungen mehr als unangenehm: Der Körper hat keine Zeit, sich an die Atmosphäre zu gewöhnen, weshalb der Kopf stark schmerzt und es zu Problemen mit Blutgefäßen und dem Herzen kommt.

Boden- oder edaphische Faktoren

Das Wachstum der Pflanze hängt von der Zusammensetzung des Bodens und seiner Fruchtbarkeit ab.

Wenn der Boden den Bedarf der Pflanze an Wasser und Nährstoffen nicht ausreichend deckt, wird die Pflanze höchstwahrscheinlich absterben.

Gelände- oder orografische Faktoren

Grundsätzlich beeinflusst das Relief die Niederschlagsdicke und damit die Luftfeuchtigkeit.

Andere

Nach ihren Eigenschaften und Merkmalen werden abiotische Faktoren nach ihrer Wirkung auf Organismen, nach ihrem Verbrauch und ihrer Richtung unterteilt.

Nach ihrer Wirkung auf Organismen gibt es:

direkt wirkend – wirken sich direkt auf Organismen aus, insbesondere auf den Stoffwechsel;
indirekt wirkend – beeinflussen Organismen durch Faktoren wie Relief, Höhe usw.

Durch Ausgaben:

Ressourcen – verbrauchbare Reserven der Umwelt (Licht, Wasser, Kohlendioxid, Sauerstoff);
Bedingungen - „ewige“ Elemente der Umwelt (Bodensäure, Temperatur und Luftbewegung).

Nach Richtung:

vektorisiert - zu Richtungsänderungen fähig (Bodenversalzung, Staunässe);
mehrjährig-zyklisch – periodisch wechselnde Umweltveränderungen (Klimawandel im Laufe der Zeit);
oszillierend (Impuls, Schwankung) – Faktoren, die innerhalb bestimmter numerischer Grenzen schwanken (Temperaturschwankungen im Laufe des Tages).

Der Einfluss abiotischer Faktoren auf lebende Organismen und die menschliche Gesundheit

Die Besonderheit von Umweltfaktoren besteht darin, dass sie nicht allen Lebewesen den Tod bringen. Im Laufe der Evolution haben Organismen gelernt, in einer sich ständig verändernden Umwelt zu überleben.

Diese Anpassung an neue Lebensbedingungen kann mit Symbiosen (Beziehungen, in denen Lebewesen sich gegenseitig helfen) einhergehen.

Abiotische Bedingungen, die den Existenzbereich des Lebens bestimmen

Es ist nicht so schwierig, die Bedingungen aufzuzählen und zu charakterisieren, die das Leben auf der Erde ermöglichen.

Zu den wichtigsten Voraussetzungen für jeden lebenden Organismus gehören:

Sauerstoff und Kohlendioxid;
Wasser;
angenehme Temperatur;
Mineralien.

Alle oben genannten Bedingungen sind für Tiere, Pflanzen und andere Organismen äußerst notwendig.

Licht ist einer der wichtigsten Umweltfaktoren. Ohne Licht ist die photosynthetische Aktivität von Pflanzen nicht möglich, und ohne letzteres ist das Leben im Allgemeinen undenkbar, da grüne Pflanzen die Fähigkeit haben, den für alle Lebewesen notwendigen Sauerstoff zu produzieren. Darüber hinaus ist Licht die einzige Wärmequelle auf dem Planeten Erde. Es hat einen direkten Einfluss auf die im Organismus ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse und beeinflusst den Stoffwechsel.

Viele morphologische und Verhaltensmerkmale verschiedener Organismen hängen mit ihrer Lichtexposition zusammen. Auch die Aktivität einiger innerer Organe von Tieren hängt eng mit der Beleuchtung zusammen. Das Verhalten von Tieren wie saisonale Wanderungen, Eiablage, Balz und Brunftzeit im Frühling hängt mit der Länge der Tageslichtstunden zusammen.

In der Ökologie bezeichnet der Begriff „Licht“ die gesamte Bandbreite der Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht. Das Verteilungsspektrum der Sonnenstrahlungsenergie außerhalb der Erdatmosphäre zeigt, dass etwa die Hälfte der Sonnenenergie im Infrarotbereich emittiert wird, 40 % im sichtbaren Bereich und 10 % im Ultraviolett- und Röntgenbereich.

Für lebende Materie sind die qualitativen Eigenschaften des Lichts wichtig – Wellenlänge, Intensität und Einwirkungsdauer. Es gibt nahe ultraviolette Strahlung (400–200 nm) und ferne oder Vakuumstrahlung (200–10 nm). Quellen ultravioletter Strahlung sind Hochtemperaturplasma, beschleunigte Elektronen, einige Laser, die Sonne, Sterne usw. Die biologische Wirkung ultravioletter Strahlung wird durch chemische Veränderungen in den Molekülen lebender Zellen verursacht, die sie absorbieren, hauptsächlich Moleküle von Nukleinsäuren ( DNA und RNA) und Proteine und äußert sich in Teilungsstörungen, dem Auftreten von Mutationen und dem Zelltod.

Einige der Sonnenstrahlen erreichen über weite Strecken die Erdoberfläche, beleuchten und erwärmen sie. Es wird geschätzt, dass unser Planet etwa ein Zweimilliardstel der Sonnenenergie empfängt, und von dieser Menge werden nur 0,1–0,2 % von grünen Pflanzen zur Bildung organischer Materie genutzt. Jeder Quadratmeter unseres Planeten erhält durchschnittlich 1,3 kW Sonnenenergie. Es würde ausreichen, einen Wasserkocher oder ein Bügeleisen zu betreiben.

Lichtverhältnisse spielen im Leben von Pflanzen eine herausragende Rolle: Ihre Produktivität und Produktivität hängen von der Intensität des Sonnenlichts ab. Allerdings ist das Lichtregime auf der Erde recht unterschiedlich. Im Wald ist es anders als auf der Wiese. Die Beleuchtung in Laub- und dunklen Nadelwäldern der Fichte ist deutlich unterschiedlich.

Licht steuert das Wachstum von Pflanzen: Sie wachsen in Richtung stärkeren Lichts. Ihre Lichtempfindlichkeit ist so groß, dass die Triebe einiger Pflanzen, die tagsüber im Dunkeln gehalten werden, auf einen Lichtblitz reagieren, der nur zweitausendstel Sekunden dauert.

Alle Pflanzen können in Bezug auf Licht in drei Gruppen eingeteilt werden: Heliophyten, Sciophyten, fakultative Heliophyten.

Heliophyten(von griech. helios – Sonne und phyton – Pflanze) oder lichtliebende Pflanzen vertragen entweder keine oder keine leichte Beschattung. Zu dieser Gruppe gehören Steppen- und Wiesengräser, Tundrapflanzen, Frühjahrspflanzen, die meisten Freilandkulturpflanzen und viele Unkräuter. Unter den Arten dieser Gruppe finden wir Spitzwegerich, Weidenröschen, Schilfgras usw.

Sciophyten(von griech. scia – Schatten) oder Schattenpflanzen vertragen kein starkes Licht und leben im ständigen Schatten unter dem Blätterdach des Waldes. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Waldkräuter. Bei einer starken Aufhellung des Walddaches werden sie depressiv und sterben oft, aber viele bauen ihren Photosyntheseapparat wieder auf und gewöhnen sich an das Leben unter neuen Bedingungen.

Fakultative Heliophyten oder schattentolerante Pflanzen, können sich sowohl bei sehr hohen als auch bei niedrigen Lichtmengen entwickeln. Als Beispiel können wir einige Bäume nennen – Fichte, Spitzahorn, Hainbuche; Sträucher - Hasel, Weißdorn; Kräuter - Erdbeeren, Feldgeranie; viele Zimmerpflanzen.

Ein wichtiger abiotischer Faktor ist Temperatur. Jeder Organismus ist in der Lage, innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs zu leben. Das Verbreitungsgebiet von Lebewesen beschränkt sich hauptsächlich auf den Bereich von knapp unter 0 °C bis 50 °C.

Die Hauptwärmequelle ist neben Licht auch die Sonnenstrahlung. Ein Organismus kann nur unter Bedingungen überleben, an die sein Stoffwechsel angepasst ist. Sinkt die Temperatur einer lebenden Zelle unter den Gefrierpunkt, wird die Zelle meist physikalisch geschädigt und stirbt infolge der Bildung von Eiskristallen ab. Bei zu hohen Temperaturen kommt es zur Proteindenaturierung. Genau das passiert beim Kochen eines Hühnereies.

Die meisten Organismen sind in der Lage, ihre Körpertemperatur durch verschiedene Reaktionen bis zu einem gewissen Grad zu kontrollieren. Bei den allermeisten Lebewesen kann die Körpertemperatur abhängig von der Umgebungstemperatur variieren. Solche Organismen sind nicht in der Lage, ihre Temperatur zu regulieren und werden gerufen kaltblütig (poikilothermisch). Ihre Aktivität hängt hauptsächlich von der von außen zugeführten Wärme ab. Die Körpertemperatur poikilothermer Organismen hängt von den Umgebungstemperaturwerten ab. Kaltblütigkeit ist charakteristisch für Organismengruppen wie Pflanzen, Mikroorganismen, Wirbellose, Fische, Reptilien usw.

Eine deutlich geringere Anzahl von Lebewesen ist in der Lage, die Körpertemperatur aktiv zu regulieren. Dies sind Vertreter der beiden höchsten Wirbeltierklassen – Vögel und Säugetiere. Die von ihnen erzeugte Wärme ist ein Produkt biochemischer Reaktionen und dient als wesentliche Quelle für eine erhöhte Körpertemperatur. Diese Temperatur wird unabhängig von der Umgebungstemperatur auf einem konstanten Niveau gehalten. Organismen, die in der Lage sind, unabhängig von der Umgebungstemperatur eine konstante optimale Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, werden als warmblütig (homöotherm) bezeichnet. Aufgrund dieser Eigenschaft können viele Tierarten bei Temperaturen unter Null leben und sich vermehren (Rentiere, Eisbären, Flossenfüßer, Pinguine). Die Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur wird durch eine gute Wärmeisolierung durch Fell, dichtes Gefieder, subkutane Lufthöhlen, eine dicke Fettschicht usw. gewährleistet.

Ein Sonderfall der Homöothermie ist die Heterothermie (von griech. heteros – anders). Unterschiedliche Körpertemperaturniveaus in heterothermen Organismen hängen von ihrer funktionellen Aktivität ab. Während der Aktivitätsphase haben sie eine konstante Körpertemperatur, während der Ruhe- oder Winterschlafphase sinkt die Temperatur deutlich. Heterothermie ist charakteristisch für Erdhörnchen, Murmeltiere, Dachse, Fledermäuse, Igel, Bären, Kolibris usw.

Die Befeuchtungsbedingungen spielen im Leben lebender Organismen eine besondere Rolle.

Wasser- die Grundlage der lebenden Materie. Für die meisten Lebewesen ist Wasser einer der wichtigsten Umweltfaktoren. Dies ist die wichtigste Voraussetzung für die Existenz allen Lebens auf der Erde. Alle Lebensprozesse in den Zellen lebender Organismen finden in einer aquatischen Umgebung statt.

Wasser wird durch die meisten technischen Verbindungen, die es löst, chemisch nicht verändert. Dies ist für lebende Organismen sehr wichtig, da die für ihr Gewebe notwendigen Nährstoffe in wässrigen Lösungen in relativ wenig veränderter Form bereitgestellt werden. Unter natürlichen Bedingungen enthält Wasser immer die eine oder andere Menge an Verunreinigungen, die nicht nur mit festen und flüssigen Stoffen interagieren, sondern auch Gase lösen.

Die einzigartigen Eigenschaften des Wassers bestimmen seine besondere Rolle bei der Bildung der physikalischen und chemischen Umwelt unseres Planeten sowie bei der Entstehung und Erhaltung eines erstaunlichen Phänomens – des Lebens.

Der menschliche Embryo besteht zu 97 % aus Wasser, bei Neugeborenen beträgt dieser Anteil 77 % des Körpergewichts. Bis zum 50. Lebensjahr nimmt die Wassermenge im menschlichen Körper ab und macht bereits 60 % seiner Masse aus. Der Hauptteil des Wassers (70 %) ist in den Zellen konzentriert, 30 % sind interzelluläres Wasser. Die menschlichen Muskeln bestehen zu 75 % aus Wasser, die Leber zu 70 %, das Gehirn zu 79 % und die Nieren zu 83 %.

Der Körper eines Tieres enthält in der Regel mindestens 50 % Wasser (zum Beispiel ein Elefant – 70 %, eine Raupe, die Pflanzenblätter frisst – 85–90 %, eine Qualle – mehr als 98 %).

Der Elefant benötigt von allen Landtieren am meisten Wasser (basierend auf dem täglichen Bedarf) – etwa 90 Liter. Elefanten gehören zu den besten „Hydrogeologen“ unter den Tieren und Vögeln: Sie spüren Gewässer in einer Entfernung von bis zu 5 km auf! Nur die Bisons sind weiter weg – 7-8 km. In trockenen Zeiten graben Elefanten mit ihren Stoßzähnen Löcher in ausgetrocknete Flussbetten, um Wasser zu sammeln. Büffel, Nashörner und andere afrikanische Tiere nutzen gerne Elefantenbrunnen.

Die Verteilung des Lebens auf der Erde steht in direktem Zusammenhang mit den Niederschlägen. Die Luftfeuchtigkeit ist in verschiedenen Teilen der Welt nicht gleich. Die meisten Niederschläge fallen in der Äquatorzone, insbesondere im Oberlauf des Amazonas und auf den Inseln des Malaiischen Archipels. Ihre Zahl erreicht in einigen Gebieten 12.000 mm pro Jahr. So regnet es auf einer der Hawaii-Inseln 335 bis 350 Tage im Jahr. Dies ist der feuchteste Ort der Erde. Der durchschnittliche Jahresniederschlag beträgt hier 11.455 mm. Im Vergleich dazu fallen in der Tundra und in den Wüsten weniger als 250 mm Niederschlag pro Jahr.

Tiere haben einen unterschiedlichen Umgang mit Feuchtigkeit. Wasser als physikalischer und chemischer Körper hat einen kontinuierlichen Einfluss auf das Leben von Hydrobionten (Wasserorganismen). Es befriedigt nicht nur die physiologischen Bedürfnisse von Organismen, sondern liefert auch Sauerstoff und Nahrung, transportiert Stoffwechselprodukte ab und transportiert Sexualprodukte und Wasserorganismen selbst. Dank der Beweglichkeit des Wassers in der Hydrosphäre ist die Existenz anhaftender Tiere möglich, die es an Land bekanntlich nicht gibt.

Edaphische Faktoren

Die Gesamtheit der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens, die einen ökologischen Einfluss auf lebende Organismen haben, bezieht sich auf edaphische Faktoren (von griechisch edaphos – Basis, Erde, Boden). Die wichtigsten edaphischen Faktoren sind die mechanische Zusammensetzung des Bodens (Größe seiner Partikel), relative Lockerheit, Struktur, Wasserdurchlässigkeit, Belüftung, chemische Zusammensetzung des Bodens und der darin zirkulierenden Stoffe (Gase, Wasser).

Die Art der granulometrischen Zusammensetzung des Bodens kann für Tiere, die in einem bestimmten Lebensabschnitt im Boden leben oder einen wühlenden Lebensstil führen, ökologische Bedeutung haben. In zu steinigen Böden können Insektenlarven im Allgemeinen nicht leben; Wenn Hymenopteren eingraben, Eier in unterirdischen Gängen abgelegt werden und viele Heuschrecken Eier im Boden vergraben, muss der Boden ausreichend locker sein.

Ein wichtiges Merkmal des Bodens ist sein Säuregehalt. Es ist bekannt, dass der Säuregehalt des Mediums (pH) die Konzentration von Wasserstoffionen in der Lösung charakterisiert und numerisch dem negativen Dezimallogarithmus dieser Konzentration entspricht: pH = -log. Wässrige Lösungen können einen pH-Wert von 0 bis 14 haben. Neutrale Lösungen haben einen pH-Wert von 7, saure Lösungen zeichnen sich durch pH-Werte unter 7 aus und alkalische Lösungen zeichnen sich durch pH-Werte über 7 aus. Säure kann als dienen ein Indikator für die Geschwindigkeit des allgemeinen Stoffwechsels einer Gemeinschaft. Wenn der pH-Wert der Bodenlösung niedrig ist, bedeutet dies, dass der Boden nur wenige Nährstoffe enthält und seine Produktivität daher äußerst gering ist.

Bezogen auf die Bodenfruchtbarkeit werden folgende ökologische Pflanzengruppen unterschieden:

Oligotrophen (von griechisch olygos – klein, unbedeutend und trophe – Nahrung) – Pflanzen karger, unfruchtbarer Böden (Waldkiefer);
Mesotrophe (vom griechischen Mesos – Durchschnitt) – Pflanzen mit mäßigem Nährstoffbedarf (die meisten Waldpflanzen gemäßigter Breiten);
eutroph(aus dem Griechischen sie – gut) – Pflanzen, die eine große Menge an Nährstoffen im Boden benötigen (Eiche, Hasel, Stachelbeere).

Orographische Faktoren

Die Verteilung von Organismen auf der Erdoberfläche wird in gewissem Maße durch Faktoren wie die Merkmale der Reliefelemente, die Höhe über dem Meeresspiegel, die Exposition und die Steilheit der Hänge beeinflusst. Sie werden zu einer Gruppe orographischer Faktoren zusammengefasst (von griech. oros – Berg). Ihre Auswirkungen können das lokale Klima und die Bodenentwicklung stark beeinflussen.

Einer der wichtigsten orografischen Faktoren ist die Höhe über dem Meeresspiegel. Mit der Höhe nehmen die Durchschnittstemperaturen ab, die täglichen Temperaturunterschiede nehmen zu, der Niederschlag, die Windgeschwindigkeit und die Strahlungsintensität nehmen zu, der Luftdruck und die Gaskonzentrationen nehmen ab. Alle diese Faktoren beeinflussen Pflanzen und Tiere und verursachen eine vertikale Zonierung.

Ein typisches Beispiel ist die vertikale Zonierung im Gebirge. Hier sinkt die Lufttemperatur pro 100 m Anstieg um durchschnittlich 0,55 °C. Gleichzeitig verändert sich die Luftfeuchtigkeit und die Länge der Vegetationsperiode verkürzt sich. Mit zunehmender Höhe des Lebensraums verändert sich die Entwicklung von Pflanzen und Tieren erheblich. Am Fuße der Berge kann es tropische Meere geben und oben wehen arktische Winde. Auf der einen Seite der Berge kann es sonnig und warm sein, auf der anderen kann es feucht und kalt sein.

Ein weiterer orografischer Faktor ist die Hanglage. An den Nordhängen bilden die Pflanzen Schattenformen, an den Südhängen Lichtformen. Die Vegetation besteht hier hauptsächlich aus dürreresistenten Sträuchern. Südhänge erhalten mehr Sonnenlicht, daher sind hier Lichtintensität und Temperatur höher als in Talböden und Nordhängen. Damit verbunden sind erhebliche Unterschiede in der Erwärmung von Luft und Boden, der Geschwindigkeit der Schneeschmelze und der Bodentrocknung.

Ein wichtiger Faktor ist die Steilheit des Hangs. Der Einfluss dieses Indikators auf die Lebensbedingungen von Organismen spiegelt sich hauptsächlich in den Eigenschaften der Bodenumgebung, des Wasser- und Temperaturregimes wider. Steile Hänge zeichnen sich durch schnelle Entwässerung und Bodenauswaschung aus, daher sind die Böden hier dünner und trockener. Bei einer Neigung von mehr als 35° entstehen in der Regel Rutschen aus losem Material.

Hydrographische Faktoren

Zu den hydrografischen Faktoren zählen Eigenschaften der aquatischen Umwelt wie die Dichte des Wassers, die Geschwindigkeit horizontaler Bewegungen (Strömung), die Menge des im Wasser gelösten Sauerstoffs, der Gehalt an Schwebeteilchen, Strömung, Temperatur und Lichtregime von Gewässern usw.

Organismen, die in der aquatischen Umwelt leben, werden Hydrobionten genannt.

Verschiedene Organismen haben sich auf ihre Weise an die Dichte des Wassers und bestimmte Tiefen angepasst. Einige Arten können Drücken von mehreren bis Hunderten von Atmosphären standhalten. Viele Fische, Kopffüßer, Krebstiere und Seesterne leben in großen Tiefen bei einem Druck von etwa 400–500 atm.

Die hohe Dichte des Wassers sorgt dafür, dass es in der aquatischen Umwelt viele nicht-skelettartige Formen gibt. Dies sind kleine Krebstiere, Quallen, einzellige Algen, Kiel- und Flugsauriermollusken usw.

Die hohe spezifische Wärmekapazität und die hohe Wärmeleitfähigkeit von Wasser bestimmen das stabilere Temperaturregime von Gewässern im Vergleich zu Land. Die Amplitude der jährlichen Temperaturschwankungen überschreitet 10–15 °C nicht. In kontinentalen Gewässern beträgt die Temperatur 30-35 °C. In den Stauseen selbst unterscheiden sich die Temperaturverhältnisse zwischen der oberen und unteren Wasserschicht deutlich. In den tiefen Schichten der Wassersäule (in den Meeren und Ozeanen) ist das Temperaturregime stabil und konstant (3-4 °C).

Ein wichtiger hydrografischer Faktor ist das Lichtregime der Gewässer. Die Lichtmenge nimmt mit der Tiefe schnell ab, sodass Algen im Weltozean nur in der beleuchteten Zone leben (am häufigsten in Tiefen von 20 bis 40 m). Die Dichte der Meeresorganismen (ihre Anzahl pro Flächen- oder Volumeneinheit) nimmt natürlicherweise mit der Tiefe ab.

Chemische Faktoren

Die Wirkung chemischer Faktoren äußert sich in der Form des Eindringens chemischer Substanzen in die Umwelt, die zuvor nicht darin vorhanden waren, was größtenteils auf den modernen anthropogenen Einfluss zurückzuführen ist.

Ein chemischer Faktor wie die Gaszusammensetzung ist für in Gewässern lebende Organismen äußerst wichtig. In den Gewässern des Schwarzen Meeres gibt es beispielsweise viel Schwefelwasserstoff, was dieses Becken für das Leben einiger Tiere darin nicht ganz günstig macht. Die hineinfließenden Flüsse führen nicht nur Pestizide oder von den Feldern abgewaschene Schwermetalle mit sich, sondern auch Stickstoff und Phosphor. Und das ist nicht nur landwirtschaftlicher Dünger, sondern auch Nahrung für Meeresmikroorganismen und Algen, die sich aufgrund eines Nährstoffüberschusses schnell zu entwickeln beginnen (Wasserblüten). Wenn sie sterben, sinken sie zu Boden und verbrauchen während des Zerfallsvorgangs eine erhebliche Menge Sauerstoff. In den letzten 30 bis 40 Jahren hat die Blüte des Schwarzen Meeres deutlich zugenommen. In der unteren Wasserschicht wird Sauerstoff durch giftigen Schwefelwasserstoff ersetzt, sodass es hier praktisch kein Leben gibt. Die organische Welt des Meeres ist relativ arm und eintönig. Seine lebende Schicht ist auf eine schmale Oberfläche von 150 m Dicke beschränkt. Landorganismen reagieren unempfindlich auf die Gaszusammensetzung der Atmosphäre, da diese konstant ist.

Zur Gruppe der chemischen Faktoren gehört auch ein Indikator wie der Salzgehalt des Wassers (der Gehalt an löslichen Salzen in natürlichen Gewässern). Entsprechend der Menge an gelösten Salzen werden natürliche Wässer in folgende Kategorien eingeteilt: Süßwasser – bis zu 0,54 g/l, Brackwasser – von 1 bis 3, leicht salzhaltig – von 3 bis 10, salziges und sehr salziges Wasser – von 10 bis 50, Salzlake - mehr als 50 g/l. So enthält 1 kg Wasser in Süßwasserkörpern an Land (Bäche, Flüsse, Seen) bis zu 1 g lösliche Salze. Meerwasser ist eine komplexe Salzlösung, deren durchschnittlicher Salzgehalt 35 g/kg Wasser beträgt, d. h. 3,5 %.

In Gewässern lebende Organismen sind an einen genau definierten Salzgehalt des Wassers angepasst. Süßwasserformen können nicht in den Meeren leben und Meeresformen vertragen keine Entsalzung. Ändert sich der Salzgehalt des Wassers, ziehen Tiere auf die Suche nach einer günstigen Umgebung. Wenn beispielsweise die Oberflächenschichten des Meeres nach starken Regenfällen entsalzt werden, sinken einige Arten von Meereskrebsen in eine Tiefe von bis zu 10 m.

Austernlarven leben im Brackwasser kleiner Buchten und Flussmündungen (halbgeschlossene Küstengewässer, die frei mit dem Ozean oder Meer kommunizieren). Besonders schnell wachsen die Larven, wenn der Salzgehalt des Wassers 1,5–1,8 % beträgt (irgendwo zwischen Süß- und Salzwasser). Bei einem höheren Salzgehalt wird ihr Wachstum etwas unterdrückt. Wenn der Salzgehalt sinkt, wird das Wachstum bereits merklich unterdrückt. Bei einem Salzgehalt von 0,25 % stoppt das Wachstum der Larven und sie sterben alle.

Pyrogene Faktoren

Dazu gehören Brandexpositionsfaktoren oder Brände. Derzeit gelten Brände als sehr bedeutsamer und natürlicher abiotischer Umweltfaktor. Bei richtiger Anwendung kann Feuer ein sehr wertvolles Umweltinstrument sein.

Brände sind auf den ersten Blick ein negativer Faktor. Aber in Wirklichkeit ist dies nicht der Fall. Ohne Feuer würde beispielsweise die Savanne schnell verschwinden und mit dichtem Wald bedeckt werden. Dies geschieht jedoch nicht, da die zarten Triebe der Bäume im Feuer absterben. Da Bäume langsam wachsen, überleben nur wenige Brände und werden hoch genug. Gras wächst schnell und erholt sich nach Bränden ebenso schnell.

Es ist zu beachten, dass der Mensch im Gegensatz zu anderen Umweltfaktoren Brände regulieren kann und sie daher zu einem gewissen limitierenden Faktor bei der Ausbreitung von Pflanzen und Tieren werden können. Von Menschen gesteuerte Brände erzeugen Asche, die reich an nützlichen Substanzen ist. Durch die Vermischung mit dem Boden regt Asche das Wachstum von Pflanzen an, deren Menge das Leben der Tiere bestimmt.

Darüber hinaus nutzen viele Savannenbewohner wie der Afrikanische Storch und der Sekretärsvogel Feuer für ihre eigenen Zwecke. Sie suchen die Grenzen natürlicher oder kontrollierter Brände auf und fressen dort Insekten und Nagetiere, die dem Feuer entkommen.

Brände können sowohl durch natürliche Faktoren (Blitzeinschläge) als auch durch zufällige und nicht zufällige menschliche Handlungen verursacht werden. Es gibt zwei Arten von Bränden. Dachbrände sind am schwierigsten einzudämmen und zu regulieren. Meistens sind sie sehr intensiv und zerstören die gesamte Vegetation und organische Bodensubstanz. Solche Brände haben eine limitierende Wirkung auf viele Organismen.

Bodenbrände Im Gegenteil, sie haben eine selektive Wirkung: Für einige Organismen sind sie zerstörerischer, für andere weniger und tragen so zur Entwicklung von Organismen mit hoher Feuerresistenz bei. Darüber hinaus ergänzen kleine Bodenbrände die Wirkung von Bakterien, zersetzen abgestorbene Pflanzen und beschleunigen die Umwandlung mineralischer Nährstoffe in eine Form, die für die Nutzung durch neue Pflanzengenerationen geeignet ist. In Lebensräumen mit unfruchtbarem Boden tragen Brände zu seiner Anreicherung mit Ascheelementen und Nährstoffen bei.

Bei ausreichender Feuchtigkeit (nordamerikanische Prärien) fördern Brände das Wachstum von Gräsern auf Kosten der Bäume. In Steppen und Savannen spielen Brände eine besonders wichtige regulierende Rolle. Hier verringern periodische Brände die Wahrscheinlichkeit einer Invasion von Wüstensträuchern.

Der Mensch ist häufig die Ursache für die zunehmende Häufigkeit von Waldbränden, obwohl eine Privatperson kein Recht hat, absichtlich (auch nicht versehentlich) einen Brand in der Natur zu verursachen. Der Einsatz von Feuer durch Spezialisten gehört jedoch zur ordnungsgemäßen Landbewirtschaftung.

Zu den abiotischen Umweltfaktoren zählen das Substrat und seine Zusammensetzung, Feuchtigkeit, Temperatur, Licht und andere Strahlungsarten in der Natur sowie seine Zusammensetzung und das Mikroklima. Es ist zu beachten, dass Temperatur, Luftzusammensetzung, Luftfeuchtigkeit und Licht bedingt als „individuell“ und Substrat, Klima, Mikroklima usw. als „komplexe“ Faktoren klassifiziert werden können.

Das Substrat ist (im wahrsten Sinne des Wortes) der Ort der Bindung. Bei holzigen und krautigen Pflanzenformen ist dies beispielsweise bei Bodenmikroorganismen der Boden. In einigen Fällen kann Substrat als Synonym für Lebensraum angesehen werden (Boden ist beispielsweise ein edaphischer Lebensraum). Das Substrat zeichnet sich durch eine bestimmte chemische Zusammensetzung aus, die auf Organismen einwirkt. Wird das Substrat als Lebensraum verstanden, so stellt es in diesem Fall einen Komplex charakteristischer biotischer und abiotischer Faktoren dar, an die sich dieser oder jener Organismus anpasst.

Eigenschaften der Temperatur als abiotischer Umweltfaktor

Die Rolle der Temperatur als Umweltfaktor beruht darauf, dass sie den Stoffwechsel beeinflusst: Bei niedrigen Temperaturen verlangsamt sich die Geschwindigkeit bioorganischer Reaktionen stark, bei hohen Temperaturen steigt sie deutlich an, was zu einem Ungleichgewicht im Ablauf biochemischer Prozesse führt. und dies verursacht verschiedene Krankheiten und manchmal auch den Tod.

Der Einfluss der Temperatur auf Pflanzenorganismen

Die Temperatur ist nicht nur ein Faktor, der die Möglichkeit bestimmt, dass Pflanzen in einem bestimmten Gebiet leben können, sondern beeinflusst bei manchen Pflanzen auch den Prozess ihrer Entwicklung. Daher produzieren Winterweizen- und Roggensorten, die während der Keimung nicht den Prozess der „Vernalisierung“ (Einwirkung niedriger Temperaturen) durchlaufen haben, unter den günstigsten Bedingungen keine Samen.

Um den Auswirkungen niedriger Temperaturen standzuhalten, verfügen Pflanzen über verschiedene Anpassungen.

1. Im Winter verliert das Zytoplasma Wasser und sammelt Substanzen mit „Frostschutz“-Wirkung (Monosaccharide, Glycerin und andere Substanzen) – konzentrierte Lösungen solcher Substanzen gefrieren nur bei niedrigen Temperaturen.

2. Der Übergang von Pflanzen in ein Stadium (Phase), das gegen niedrige Temperaturen resistent ist – das Stadium von Sporen, Samen, Knollen, Zwiebeln, Rhizomen, Wurzeln usw. Holzige und strauchige Pflanzenformen werfen ihre Blätter ab, die Stängel sind mit Kork bedeckt , das über hohe Wärmedämmeigenschaften verfügt, und Frostschutzmittel reichern sich in lebenden Zellen an.

Der Einfluss der Temperatur auf tierische Organismen

Die Temperatur wirkt sich unterschiedlich auf poikilotherme und homöotherme Tiere aus.

Poikilotherme Tiere sind nur bei Temperaturen aktiv, die für ihr Leben optimal sind. Bei niedrigen Temperaturen halten sie Winterschlaf (Amphibien, Reptilien, Arthropoden usw.). Einige Insekten überwintern entweder als Eier oder als Puppe. Die Anwesenheit eines Organismus im Winterschlaf ist durch einen Ruhezustand gekennzeichnet, in dem Stoffwechselprozesse stark gehemmt sind und der Körper längere Zeit ohne Nahrung auskommen kann. Poikilotherme Tiere können auch Winterschlaf halten, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind. So halten sich Tiere in niedrigeren Breiten während der heißesten Zeit des Tages in Höhlen auf und ihre aktive Lebensaktivität findet am frühen Morgen oder am späten Abend statt (oder sie sind nachtaktiv).

Tierische Organismen überwintern nicht nur aufgrund des Temperatureinflusses, sondern auch aufgrund anderer Faktoren. So hält ein Bär (ein homöothermes Tier) aus Nahrungsmangel im Winter Winterschlaf.

Homöotherme Tiere sind in ihren Lebensaktivitäten weniger von der Temperatur abhängig, aber die Temperatur beeinflusst sie im Hinblick auf die Verfügbarkeit (Fehlen) von Nahrungsangeboten. Diese Tiere verfügen über die folgenden Anpassungen, um die Auswirkungen niedriger Temperaturen zu überwinden:

1) Tiere ziehen von kälteren in wärmere Gebiete (Vogelzüge, Säugetierwanderungen);

2) die Art der Hülle ändern (Sommerfell oder -gefieder wird durch ein dickeres Winterfell ersetzt; sie sammeln eine große Fettschicht an - Wildschweine, Robben usw.);

3) Winterschlaf halten (zum Beispiel ein Bär).

Homöotherme Tiere verfügen über Anpassungen, um die Auswirkungen von Temperaturen (sowohl hohe als auch niedrige) zu reduzieren. So hat eine Person Schweißdrüsen, die bei erhöhten Temperaturen die Art der Sekretion verändern (die Sekretmenge nimmt zu), das Lumen der Blutgefäße in der Haut verändert sich (bei niedrigen Temperaturen nimmt es ab und bei hohen Temperaturen nimmt es zu) usw.

Strahlung als abiotischer Faktor

Sowohl im Leben der Pflanzen als auch im Leben der Tiere spielen verschiedene Strahlungen eine große Rolle, die entweder von außen auf den Planeten gelangen (Sonnenstrahlen) oder aus dem Darm der Erde freigesetzt werden. Hier betrachten wir hauptsächlich die Sonneneinstrahlung.

Sonnenstrahlung ist heterogen und besteht aus elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Länge und damit unterschiedlicher Energie. Strahlen des sichtbaren und unsichtbaren Spektrums erreichen die Erdoberfläche. Strahlen des unsichtbaren Spektrums umfassen Infrarot- und Ultraviolettstrahlen, und Strahlen des sichtbaren Spektrums haben sieben am besten unterscheidbare Strahlen (von Rot bis Violett). Strahlungsquanten nehmen von Infrarot zu Ultraviolett zu (d. h. ultraviolette Strahlen enthalten Quanten mit den kürzesten Wellen und der höchsten Energie).

Die Sonnenstrahlen haben mehrere umweltrelevante Funktionen:

1) Dank der Sonnenstrahlen wird auf der Erdoberfläche ein bestimmtes Temperaturregime realisiert, das einen Breiten- und Vertikalzonencharakter hat;

Ohne menschlichen Einfluss kann die Zusammensetzung der Luft jedoch je nach Höhe variieren (mit der Höhe nimmt der Gehalt an Sauerstoff und Kohlendioxid ab, da diese Gase schwerer als Stickstoff sind). Die Luft von Küstengebieten ist mit Wasserdampf angereichert, der Meersalze in gelöstem Zustand enthält. Die Luft des Waldes unterscheidet sich von der Luft der Felder durch die Verunreinigung von Verbindungen, die von verschiedenen Pflanzen freigesetzt werden (z. B. enthält die Luft eines Kiefernwaldes eine große Menge an harzigen Substanzen und Estern, die Krankheitserreger abtöten, daher ist diese Luft heilsam Patienten mit Tuberkulose).

Der wichtigste komplexe abiotische Faktor ist das Klima.

Das Klima ist ein kumulativer abiotischer Faktor, zu dem eine bestimmte Zusammensetzung und Höhe der Sonneneinstrahlung, der damit verbundene Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie ein bestimmtes Windregime gehören. Das Klima hängt auch von der Art der Vegetation in einem bestimmten Gebiet und vom Gelände ab.

Auf der Erde gibt es eine bestimmte klimatische Breiten- und Vertikalzonierung. Es gibt feuchtes tropisches, subtropisches, stark kontinentales und andere Klimaarten.

Sehen Sie sich die Informationen über verschiedene Klimatypen aus dem Lehrbuch zur Physischen Geographie an. Berücksichtigen Sie die klimatischen Besonderheiten der Region, in der Sie leben.

Das Klima als kumulativer Faktor prägt die eine oder andere Vegetationsart (Flora) und eine eng verwandte Fauna. Menschliche Siedlungen haben einen großen Einfluss auf das Klima. Das Klima in Großstädten unterscheidet sich vom Klima in Vorstädten.

Vergleichen Sie das Temperaturregime der Stadt, in der Sie leben, und das Temperaturregime der Region, in der sich die Stadt befindet.

In der Regel ist die Temperatur innerhalb der Stadt (insbesondere im Zentrum) immer höher als in der Region.

Das Mikroklima hängt eng mit dem Klima zusammen. Der Grund für die Entstehung des Mikroklimas sind Unterschiede im Relief in einem bestimmten Gebiet, das Vorhandensein von Stauseen, was zu Veränderungen der Bedingungen in verschiedenen Gebieten einer bestimmten Klimazone führt. Selbst in einem relativ kleinen Bereich eines Ferienhauses können in bestimmten Teilen aufgrund unterschiedlicher Lichtverhältnisse unterschiedliche Bedingungen für das Pflanzenwachstum entstehen.

Sie erleben die kombinierten Auswirkungen verschiedener Erkrankungen. Abiotische Faktoren, biotische Faktoren und anthropogene Faktoren beeinflussen die Merkmale ihrer Lebensaktivität und Anpassung.

Was sind Umweltfaktoren?

Alle Zustände der unbelebten Natur werden als abiotische Faktoren bezeichnet. Dies ist beispielsweise die Menge an Sonneneinstrahlung oder Feuchtigkeit. Zu den biotischen Faktoren zählen alle Arten von Wechselwirkungen zwischen lebenden Organismen. In jüngster Zeit haben menschliche Aktivitäten einen zunehmenden Einfluss auf lebende Organismen. Dieser Faktor ist anthropogen.

Abiotische Umweltfaktoren

Die Wirkung unbelebter Naturfaktoren hängt von den klimatischen Bedingungen des Lebensraums ab. Einer davon ist das Sonnenlicht. Die Intensität der Photosynthese und damit die Sauerstoffsättigung der Luft hängt von ihrer Menge ab. Diese Substanz ist für die Atmung lebender Organismen notwendig.

Zu den abiotischen Faktoren zählen auch Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Von ihnen hängen die Artenvielfalt und die Vegetationsperiode der Pflanzen sowie die Merkmale des Lebenszyklus der Tiere ab. Lebewesen passen sich diesen Faktoren auf unterschiedliche Weise an. Beispielsweise werfen die meisten Angiospermenbäume im Winter ihre Blätter ab, um einen übermäßigen Feuchtigkeitsverlust zu vermeiden. Wüstenpflanzen haben Pflanzen, die erhebliche Tiefen erreichen. Dadurch erhalten sie die nötige Feuchtigkeit. Primeln haben in wenigen Frühlingswochen Zeit zum Wachsen und Blühen. Und sie überstehen die Zeit des trockenen Sommers und des kalten Winters mit wenig Schnee unter der Erde in Form einer Zwiebel. Durch diese unterirdische Modifikation des Sprosses sammelt sich eine ausreichende Menge an Wasser und Nährstoffen.

Unter abiotischen Umweltfaktoren versteht man auch den Einfluss lokaler Faktoren auf lebende Organismen. Dazu gehören die Art des Reliefs, die chemische Zusammensetzung und Humussättigung des Bodens, der Salzgehalt des Wassers, die Art der Meeresströmungen, die Richtung und Geschwindigkeit des Windes sowie die Strahlungsrichtung. Ihr Einfluss manifestiert sich sowohl direkt als auch indirekt. Somit bestimmt die Beschaffenheit des Reliefs die Wirkung von Wind, Feuchtigkeit und Licht.

Einfluss abiotischer Faktoren

Faktoren der unbelebten Natur haben unterschiedliche Auswirkungen auf lebende Organismen. Monodominant ist der Einfluss eines vorherrschenden Einflusses bei unbedeutender Ausprägung der anderen. Wenn beispielsweise nicht genügend Stickstoff im Boden vorhanden ist, entwickelt sich das Wurzelsystem nicht ausreichend und andere Elemente können seine Entwicklung nicht beeinflussen.

Die gleichzeitige Verstärkung der Wirkung mehrerer Faktoren ist ein Ausdruck von Synergie. Wenn also genügend Feuchtigkeit im Boden vorhanden ist, beginnen die Pflanzen, sowohl Stickstoff als auch Sonnenstrahlung besser zu absorbieren. Auch abiotische Faktoren, biotische Faktoren und anthropogene Faktoren können provozierend sein. Bei früh einsetzendem Tauwetter werden die Pflanzen höchstwahrscheinlich unter Frost leiden.

Merkmale der Wirkung biotischer Faktoren

Zu den biotischen Faktoren zählen verschiedene Formen der gegenseitigen Beeinflussung lebender Organismen. Sie können auch direkt und indirekt sein und sich auf recht polare Weise manifestieren. In bestimmten Fällen haben Organismen keine Wirkung. Dies ist eine typische Manifestation des Neutralismus. Dieses seltene Phänomen wird nur dann in Betracht gezogen, wenn kein direkter Einfluss der Organismen aufeinander besteht. Eichhörnchen und Elche leben in der allgemeinen Biogeozänose und interagieren in keiner Weise. Sie unterliegen jedoch dem allgemeinen quantitativen Zusammenhang im biologischen System.

Beispiele für biotische Faktoren

Kommensalismus ist auch ein biotischer Faktor. Wenn Hirsche beispielsweise Klettenfrüchte tragen, erleiden sie daraus weder Nutzen noch Schaden. Gleichzeitig bringen sie erhebliche Vorteile durch die Verbreitung vieler Pflanzenarten.

Gegenseitigkeit und Symbiose entstehen häufig zwischen Organismen. Beispiele hierfür sind Gegenseitigkeit und Symbiose. Im ersten Fall kommt es zu einem für beide Seiten vorteilhaften Zusammenleben von Organismen verschiedener Arten. Ein typisches Beispiel für Mutualismus ist der Einsiedlerkrebs und die Seeanemone. Seine Raubblüte ist ein zuverlässiger Schutz für Arthropoden. Und die Seeanemone nutzt den Panzer als Zuhause.

Ein engeres, für beide Seiten vorteilhaftes Zusammenleben ist die Symbiose. Sein klassisches Beispiel sind Flechten. Bei dieser Organismengruppe handelt es sich um eine Ansammlung von Pilzfäden und Blaualgenzellen.

Die biotischen Faktoren, die wir beispielhaft untersucht haben, können durch Raubtiere ergänzt werden. Bei dieser Art der Interaktion stellen Organismen einer Art Nahrung für andere bereit. In einem Fall greifen Raubtiere ihre Beute an, töten sie und fressen sie. In einem anderen Fall suchen sie nach Organismen bestimmter Arten.

Wirkung anthropogener Faktoren

Lange Zeit waren abiotische und biotische Faktoren die einzigen, die einen Einfluss auf lebende Organismen hatten. Mit der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft nahm ihr Einfluss auf die Natur jedoch immer mehr zu. Der berühmte Wissenschaftler W. I. Wernadskij identifizierte sogar eine durch menschliche Aktivität geschaffene, separate Hülle, die er Noosphäre nannte. Abholzung, unbegrenztes Pflügen von Land, Ausrottung vieler Pflanzen- und Tierarten sowie unangemessenes Umweltmanagement sind die Hauptfaktoren, die die Umwelt verändern.

Lebensraum und seine Faktoren

Biotische Faktoren, für die Beispiele genannt wurden, haben neben anderen Gruppen und Einflussformen in verschiedenen Lebensräumen ihre eigene Bedeutung. Die Lebensaktivität von Organismen am Boden und in der Luft hängt weitgehend von Schwankungen der Lufttemperatur ab. Aber im Wasser ist dieser Indikator nicht so wichtig. Der Wirkung des anthropogenen Faktors kommt derzeit in allen Lebensräumen anderer Lebewesen eine besondere Bedeutung zu.

und Anpassung von Organismen

Eine eigene Gruppe kann als Faktoren identifiziert werden, die die Lebensaktivität von Organismen einschränken. Sie werden als limitierend oder limitierend bezeichnet. Bei Laubpflanzen zählen zu den abiotischen Faktoren die Menge an Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit. Sie beschränken. In der aquatischen Umwelt sind der Salzgehalt und die chemische Zusammensetzung die limitierenden Faktoren. Somit führt die globale Erwärmung zum Abschmelzen der Gletscher. Dies führt wiederum zu einer Erhöhung des Süßwassergehalts und einer Verringerung seines Salzgehalts. Infolgedessen sterben zwangsläufig pflanzliche und tierische Organismen ab, die sich nicht an Veränderungen dieses Faktors anpassen und anpassen können. Im Moment ist dies ein globales Umweltproblem für die Menschheit.

Abiotische Faktoren, biotische Faktoren und anthropogene Faktoren wirken also gemeinsam auf verschiedene Gruppen lebender Organismen in ihren Lebensräumen, regulieren deren Anzahl und Lebensprozesse und verändern den Artenreichtum des Planeten.

Einführung

Wichtigste abiotische Faktoren und ihre Eigenschaften

Literatur

Einführung

Abiotische Umweltfaktoren sind Bestandteile und Phänomene unbelebter, anorganischer Natur, die direkt oder indirekt auf lebende Organismen einwirken. Natürlich wirken diese Faktoren gleichzeitig und das bedeutet, dass alle lebenden Organismen unter ihren Einfluss geraten. Der Grad des Vorhandenseins oder Fehlens jedes einzelnen von ihnen beeinflusst die Lebensfähigkeit von Organismen erheblich und variiert je nach Art unterschiedlich. Es ist zu beachten, dass dies große Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem und seine Nachhaltigkeit hat.

Umweltfaktoren, sowohl einzeln als auch in Kombination, zwingen lebende Organismen dazu, sich zu verändern und sich an diese Faktoren anzupassen. Diese Fähigkeit wird ökologische Valenz oder Plastizität genannt. Die Plastizität oder Umweltwertigkeit jeder Art ist unterschiedlich und hat unterschiedliche Auswirkungen auf die Fähigkeit lebender Organismen, unter sich ändernden Umweltfaktoren zu überleben. Wenn sich Organismen nicht nur an biotische Faktoren anpassen, sondern diese auch beeinflussen und andere lebende Organismen verändern können, ist dies bei abiotischen Umweltfaktoren nicht möglich: Der Organismus kann sich an sie anpassen, aber keinen wesentlichen umgekehrten Einfluss auf sie nehmen.

Abiotische Umweltfaktoren sind Bedingungen, die nicht direkt mit der Lebensaktivität von Organismen zusammenhängen. Zu den wichtigsten abiotischen Faktoren zählen Temperatur, Licht, Wasser, Zusammensetzung der atmosphärischen Gase, Bodenstruktur, Zusammensetzung der darin enthaltenen Nährstoffe, Gelände usw. Diese Faktoren können Organismen sowohl direkt beeinflussen, zum Beispiel Licht oder Wärme, als auch indirekt, zum Beispiel das Gelände, das die Wirkung direkter Faktoren, Licht, Wind, Feuchtigkeit usw., bestimmt. In jüngerer Zeit ist der Einfluss von Veränderungen der Sonnenaktivität auf Biosphäre Prozesse entdeckt wurden.

1. Wichtigste abiotische Faktoren und ihre Eigenschaften

Zu den abiotischen Faktoren zählen:

Klima (Einfluss von Temperatur, Licht und Luftfeuchtigkeit);

Geologisch (Erdbeben, Vulkanausbruch, Gletscherbewegung, Murgänge und Lawinen usw.);

Orographisch (Merkmale des Geländes, in dem die untersuchten Organismen leben).

Betrachten wir die Wirkung der wichtigsten direkten abiotischen Faktoren: Licht, Temperatur und das Vorhandensein von Wasser. Temperatur, Licht und Luftfeuchtigkeit sind die wichtigsten Umweltfaktoren. Diese Faktoren ändern sich natürlich sowohl im Jahres- und Tagesverlauf als auch im Zusammenhang mit der geografischen Zoneneinteilung. Organismen zeigen eine zonale und saisonale Anpassung an diese Faktoren.

Licht als Umweltfaktor

Sonnenstrahlung ist die Hauptenergiequelle für alle auf der Erde ablaufenden Prozesse. Im Spektrum der Sonnenstrahlung lassen sich drei Bereiche unterscheiden, die sich in ihrer biologischen Wirkung unterscheiden: Ultraviolett, sichtbar und Infrarot. Ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 0,290 Mikrometer sind für alle Lebewesen zerstörerisch, werden jedoch von der Ozonschicht der Atmosphäre zurückgehalten. Nur ein kleiner Teil der längeren ultravioletten Strahlen (0,300 – 0,400 Mikrometer) erreicht die Erdoberfläche. Sie machen etwa 10 % der Strahlungsenergie aus. Diese Strahlen sind chemisch hochaktiv; in hohen Dosen können sie lebende Organismen schädigen. In geringen Mengen sind sie jedoch beispielsweise für den Menschen notwendig: Unter dem Einfluss dieser Strahlen wird im menschlichen Körper Vitamin D gebildet, und Insekten unterscheiden diese Strahlen optisch, d. h. im ultravioletten Licht sehen. Sie können mit polarisiertem Licht navigieren.

Besonders wichtig für Organismen sind sichtbare Strahlen mit einer Wellenlänge von 0,400 bis 0,750 Mikrometern (sie machen den größten Teil der Energie – 45 % – der Sonnenstrahlung aus), die die Erdoberfläche erreichen. Grüne Pflanzen synthetisieren aufgrund dieser Strahlung organische Stoffe (führen Photosynthese durch), die von allen anderen Organismen als Nahrung verwendet werden. Für die meisten Pflanzen und Tiere ist sichtbares Licht einer der wichtigen Umweltfaktoren, obwohl es auch solche gibt, für die Licht keine Existenzvoraussetzung ist (Boden-, Höhlen- und Tiefseetypen der Anpassung an das Leben im Dunkeln). Die meisten Tiere sind in der Lage, die spektrale Zusammensetzung des Lichts zu unterscheiden – sie haben ein Farbsehen, und Pflanzen haben farbenfrohe Blüten, um bestäubende Insekten anzulocken.

Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von mehr als 0,750 Mikrometern werden vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen, sind aber eine Quelle thermischer Energie (45 % der Strahlungsenergie). Diese Strahlen werden vom Gewebe von Tieren und Pflanzen absorbiert und führen zu einer Erwärmung des Gewebes. Viele Kaltblüter (Eidechsen, Schlangen, Insekten) nutzen Sonnenlicht, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen (einige Schlangen und Eidechsen sind ökologisch warmblütige Tiere). Die mit der Erdrotation verbundenen Lichtverhältnisse unterliegen unterschiedlichen täglichen und saisonalen Zyklen. Fast alle physiologischen Prozesse bei Pflanzen und Tieren haben einen Tagesrhythmus mit einem Maximum und einem Minimum zu bestimmten Stunden: Beispielsweise öffnet und schließt sich zu bestimmten Tageszeiten eine Pflanzenblüte, und Tiere haben Anpassungen an das Nacht- und Tagesleben entwickelt. Die Tageslänge (oder Photoperiode) ist im Leben von Pflanzen und Tieren von großer Bedeutung.

Pflanzen passen sich je nach Lebensbedingungen an schattentolerante Pflanzen oder im Gegenteil an sonnenlichtliebende Pflanzen (z. B. Getreide) an. Allerdings unterdrückt starke, helle Sonne (über der optimalen Helligkeit) die Photosynthese, was es schwierig macht, in den Tropen hohe Erträge proteinreicher Pflanzen zu produzieren. In gemäßigten Zonen (oberhalb und unterhalb des Äquators) ist der Entwicklungszyklus von Pflanzen und Tieren auf die Jahreszeiten beschränkt: Die Vorbereitung auf Änderungen der Temperaturbedingungen erfolgt auf der Grundlage eines Signals – Änderungen der Tageslänge, die bei Eine bestimmte Jahreszeit an einem bestimmten Ort ist immer gleich. Durch dieses Signal werden physiologische Prozesse in Gang gesetzt, die im Frühling zum Pflanzenwachstum und zur Blüte, im Sommer zur Fruchtbildung und im Herbst zum Blattabwurf führen; bei Tieren - zur Häutung, Fettansammlung, Migration, Fortpflanzung bei Vögeln und Säugetieren und zum Beginn des Ruhestadiums bei Insekten. Tiere nehmen Veränderungen der Tageslänge über ihre Sehorgane wahr. Und Pflanzen – mit Hilfe spezieller Pigmente, die sich in den Blättern von Pflanzen befinden. Reizungen werden über Rezeptoren wahrgenommen, wodurch eine Reihe biochemischer Reaktionen abläuft (Aktivierung von Enzymen oder Freisetzung von Hormonen) und dann physiologische oder Verhaltensreaktionen auftreten.

Die Untersuchung des Photoperiodismus bei Pflanzen und Tieren hat gezeigt, dass die Reaktion von Organismen auf Licht nicht einfach auf der Menge des empfangenen Lichts beruht, sondern auf dem Wechsel von Licht- und Dunkelheitsperioden von bestimmter Dauer während des Tages. Organismen sind in der Lage, Zeit zu messen, d.h. haben biologische Uhr - vom Einzeller bis zum Menschen. Die biologische Uhr - werden auch durch saisonale Zyklen und andere biologische Phänomene bestimmt. Die biologische Uhr bestimmen den täglichen Aktivitätsrhythmus ganzer Organismen und Prozesse, die auch auf zellulärer Ebene ablaufen, insbesondere Zellteilungen.

Temperatur als Umweltfaktor

Alle im Körper ablaufenden chemischen Prozesse hängen von der Temperatur ab. Veränderungen der thermischen Bedingungen, die in der Natur häufig beobachtet werden, wirken sich tiefgreifend auf das Wachstum, die Entwicklung und andere Erscheinungsformen des Lebens von Tieren und Pflanzen aus. Es gibt Organismen mit instabiler Körpertemperatur – poikilothermisch und Organismen mit konstanter Körpertemperatur – homöothermisch. Poikilotherme Tiere sind vollständig von der Umgebungstemperatur abhängig, während homöotherme Tiere unabhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur eine konstante Körpertemperatur aufrechterhalten können. Die überwiegende Mehrheit der Landpflanzen und -tiere im aktiven Lebenszustand verträgt keine negativen Temperaturen und stirbt. Die obere Temperaturgrenze des Lebens ist für verschiedene Arten nicht gleich – sie liegt selten über 40–45 °C Ö C. Einige Cyanobakterien und Bakterien leben bei Temperaturen von 70–90 °C Ö C, einige Weichtiere (bis 53 Ö MIT). Für die meisten Landtiere und -pflanzen schwanken die optimalen Temperaturbedingungen in recht engen Grenzen (15–30 °C). Ö MIT). Die Obergrenze der Lebenstemperatur wird durch die Temperatur der Proteinkoagulation bestimmt, da bei einer Temperatur von etwa 60 °C eine irreversible Proteinkoagulation (Störung der Proteinstruktur) auftritt MIT.

Im Laufe der Evolution haben poikilotherme Organismen verschiedene Anpassungen an sich ändernde Temperaturbedingungen der Umgebung entwickelt. Die Hauptwärmeenergiequelle bei poikilothermen Tieren ist äußere Wärme. Poikilotherme Organismen haben verschiedene Anpassungen an niedrige Temperaturen entwickelt. Einige Tiere, zum Beispiel arktische Fische, leben konstant bei einer Temperatur von -1,8 °C Ö C, enthalten Stoffe (Glykoproteine) in der Gewebeflüssigkeit, die die Bildung von Eiskristallen im Körper verhindern; Insekten sammeln zu diesem Zweck Glycerin an. Andere Tiere hingegen steigern durch aktive Muskelkontraktion die Wärmeproduktion des Körpers – und erhöhen so die Körpertemperatur um mehrere Grad. Wieder andere regulieren ihren Wärmeaustausch durch den Wärmeaustausch zwischen den Gefäßen des Kreislaufsystems: Die von den Muskeln kommenden Gefäße stehen in engem Kontakt mit den von der Haut kommenden Gefäßen, die gekühltes Blut transportieren (dieses Phänomen ist charakteristisch für Kaltwasser). Fisch). Adaptives Verhalten bedeutet, dass viele Insekten, Reptilien und Amphibien Orte in der Sonne wählen, um sich zu wärmen, oder verschiedene Positionen ändern, um die Heizfläche zu vergrößern.

Bei einer Reihe von Kaltblütern kann die Körpertemperatur je nach physiologischem Zustand variieren: Beispielsweise kann bei Fluginsekten die Körperinnentemperatur um 10-12 ansteigen Ö C oder mehr aufgrund erhöhter Muskelarbeit. Soziale Insekten, insbesondere Bienen, haben eine wirksame Methode zur Aufrechterhaltung der Temperatur durch kollektive Thermoregulation entwickelt (ein Bienenstock kann eine Temperatur von 34–35 °C aufrechterhalten). Ö C, notwendig für die Entwicklung von Larven).

Poikilotherme Tiere können sich an hohe Temperaturen anpassen. Dies geschieht auch auf unterschiedliche Weise: Die Wärmeübertragung kann durch Verdunstung von Feuchtigkeit von der Körperoberfläche oder aus der Schleimhaut der oberen Atemwege sowie durch subkutane Gefäßregulation (z. B. bei Eidechsen) erfolgen Die Geschwindigkeit des Blutflusses durch die Hautgefäße nimmt mit steigender Temperatur zu.

Die perfekteste Thermoregulation wird bei Vögeln und Säugetieren beobachtet – homöothermen Tieren. Im Laufe der Evolution erlangten sie aufgrund des Vorhandenseins eines vierkammerigen Herzens und eines Aortenbogens die Fähigkeit, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, was eine vollständige Trennung des arteriellen und venösen Blutflusses gewährleistete; hoher Stoffwechsel; Federn oder Haare; Regulierung der Wärmeübertragung; Ein gut entwickeltes Nervensystem erlangte die Fähigkeit, bei unterschiedlichen Temperaturen aktiv zu leben. Die meisten Vögel haben eine Körpertemperatur von etwas über 40 °C Ö C, und bei Säugetieren ist es etwas niedriger. Für Tiere ist nicht nur die Fähigkeit zur Thermoregulierung sehr wichtig, sondern auch adaptives Verhalten, der Bau spezieller Unterstände und Nester, die Wahl eines Ortes mit günstigerer Temperatur usw. Sie können sich auch auf verschiedene Weise an niedrige Temperaturen anpassen: Zusätzlich zu Federn oder Haaren nutzen Warmblüter Zittern (Mikrokontraktionen äußerlich bewegungsloser Muskeln), um den Wärmeverlust zu reduzieren. Durch die Oxidation von braunem Fettgewebe bei Säugetieren entsteht zusätzliche Energie, die den Stoffwechsel unterstützt.

Die Anpassung warmblütiger Tiere an hohe Temperaturen ähnelt in vielerlei Hinsicht ähnlichen Anpassungen kaltblütiger Tiere – Schwitzen und Verdunstung von Wasser aus der Mundschleimhaut und den oberen Atemwegen – nur die letztere Methode; sie haben keine Schweißdrüsen; Erweiterung der Blutgefäße nahe der Hautoberfläche, wodurch die Wärmeübertragung erhöht wird (bei Vögeln findet dieser Vorgang in nicht gefiederten Körperbereichen statt, beispielsweise durch den Kamm). Die Temperatur sowie das Lichtregime, von dem sie abhängt, ändern sich natürlich im Laufe des Jahres und in Abhängigkeit von der geografischen Breite. Daher sind alle Anpassungen für das Leben bei niedrigen Temperaturen wichtiger.

Wasser als Umweltfaktor

Wasser spielt im Leben eines jeden Organismus eine herausragende Rolle, da es ein struktureller Bestandteil der Zelle ist (Wasser macht 60–80 % der Zellmasse aus). Die Bedeutung von Wasser im Leben einer Zelle wird durch seine physikalisch-chemischen Eigenschaften bestimmt. Aufgrund der Polarität ist ein Wassermolekül in der Lage, beliebige andere Moleküle anzuziehen und Hydrate zu bilden, d. h. ist ein Lösungsmittel. Viele chemische Reaktionen können nur in Gegenwart von Wasser ablaufen. Wasser ist in lebenden Systemen vorhanden thermischer Puffer , nimmt beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand Wärme auf und schützt so die instabilen Strukturen der Zelle vor Schäden bei der kurzfristigen Freisetzung von Wärmeenergie. Dabei erzeugt es beim Verdunsten von der Oberfläche einen kühlenden Effekt und reguliert die Körpertemperatur. Die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften von Wasser bestimmen seine führende Rolle als Klima-Thermoregulator in der Natur. Wasser erwärmt sich langsam und kühlt langsam ab: Im Sommer und tagsüber erwärmt sich das Wasser der Meere, Ozeane und Seen, nachts und im Winter kühlt es auch langsam ab. Zwischen Wasser und Luft findet ein ständiger Austausch von Kohlendioxid statt. Darüber hinaus übernimmt Wasser eine Transportfunktion, indem es Bodensubstanzen von oben nach unten und zurück transportiert. Die Rolle der Luftfeuchtigkeit für Landorganismen beruht auf der Tatsache, dass Niederschläge das ganze Jahr über ungleichmäßig auf der Erdoberfläche verteilt sind. In trockenen Gebieten (Steppen, Wüsten) gewinnen Pflanzen Wasser mit Hilfe eines hochentwickelten Wurzelsystems, manchmal sehr langer Wurzeln (bei Kameldorn - bis zu 16 m), die die feuchte Schicht erreichen. Der hohe osmotische Druck des Zellsaftes (bis zu 60-80 atm), der die Saugkraft der Wurzeln erhöht, trägt dazu bei, Wasser im Gewebe zu halten. Bei trockenem Wetter reduzieren Pflanzen die Wasserverdunstung: Bei Wüstenpflanzen verdickt sich das Deckgewebe der Blätter oder es bildet sich eine Wachsschicht oder eine dichte Behaarung auf der Blattoberfläche. Eine Reihe von Pflanzen erreichen eine Verringerung der Feuchtigkeit, indem sie die Blattspreite reduzieren (Blätter verwandeln sich in Stacheln, oft verlieren Pflanzen ihre Blätter vollständig - Saxaul, Tamariske usw.).

Abhängig von den Anforderungen an den Wasserhaushalt werden bei Pflanzen folgende ökologische Gruppen unterschieden:

Hydratophyten sind Pflanzen, die ständig im Wasser leben;

Hydrophyten – Pflanzen, die nur teilweise in Wasser eingetaucht sind;

Helophyten – Sumpfpflanzen;

Hygrophyten sind Landpflanzen, die an übermäßig feuchten Orten leben;

Mesophyten – bevorzugen mäßige Feuchtigkeit;

Xerophyten sind Pflanzen, die an ständigen Feuchtigkeitsmangel angepasst sind; Unter den Xerophyten gibt es:

Sukkulenten – sie sammeln Wasser im Gewebe ihres Körpers (Sukkulenten);

Sklerophyten – verlieren eine erhebliche Menge Wasser.

Viele Wüstentiere können ohne Trinkwasser überleben; einige können schnell und lange laufen und lange Wanderungen zu Wasserstellen unternehmen (Saiga-Antilopen, Kamele usw.); Manche Tiere beziehen Wasser aus der Nahrung (Insekten, Reptilien, Nagetiere). Fettdepots von Wüstentieren können als eine Art Wasserreserve im Körper dienen: Bei der Oxidation von Fetten entsteht Wasser (Fettdepots im Höcker von Kamelen oder subkutane Fettdepots bei Nagetieren). Hautbedeckungen mit geringer Durchlässigkeit (z. B. bei Reptilien) schützen Tiere vor Feuchtigkeitsverlust. Viele Tiere sind auf einen nachtaktiven Lebensstil umgestiegen oder verstecken sich in Höhlen, um den austrocknenden Auswirkungen niedriger Luftfeuchtigkeit und Überhitzung zu entgehen. Unter Bedingungen periodischer Trockenheit treten zahlreiche Pflanzen und Tiere in einen physiologischen Ruhezustand ein – Pflanzen hören auf zu wachsen und werfen ihre Blätter ab, Tiere gehen in den Winterschlaf. Diese Prozesse gehen in Trockenperioden mit einem verminderten Stoffwechsel einher.

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