Cahaya adalah salah satu faktor lingkungan utama. Tanpa cahaya, aktivitas fotosintesis tanaman tidak mungkin, dan tanpa yang terakhir, kehidupan secara umum tidak terpikirkan, karena tanaman hijau memiliki kemampuan untuk menghasilkan oksigen yang diperlukan untuk semua makhluk hidup. Selain itu, cahaya adalah satu-satunya sumber panas di planet Bumi. Ini memiliki dampak langsung pada proses kimia dan fisik yang terjadi pada organisme, mempengaruhi metabolisme.

Banyak karakteristik morfologi dan perilaku dari berbagai organisme terkait dengan paparan mereka terhadap cahaya. Aktivitas beberapa organ dalam hewan juga erat kaitannya dengan pencahayaan. Perilaku hewan seperti migrasi musiman, bertelur, berdandan betina, alur musim semi terkait dengan durasi siang hari.

Dalam ekologi, istilah "cahaya" mengacu pada seluruh rentang radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi. Spektrum distribusi energi radiasi matahari di luar atmosfer bumi menunjukkan bahwa sekitar setengah dari energi matahari dipancarkan di daerah inframerah, 40% di daerah tampak dan 10% di daerah ultraviolet dan sinar-X.

penting untuk makhluk hidup fitur kualitatif cahaya - panjang gelombang, intensitas dan durasi paparan. Ada radiasi ultraviolet dekat (400-200 nm) dan jauh, atau vakum (200-10 nm). Sumber radiasi ultraviolet adalah plasma suhu tinggi, elektron yang dipercepat, beberapa laser, Matahari, bintang, dll. Efek biologis radiasi ultraviolet disebabkan oleh perubahan kimia molekul sel hidup yang menyerapnya, terutama molekul asam nukleat(DNA dan RNA) dan protein, dan diekspresikan dalam pelanggaran pembelahan, terjadinya mutasi dan kematian sel.

Bagian dari sinar matahari, setelah melewati jarak yang sangat jauh, mencapai permukaan Bumi, menerangi dan memanaskannya. Diperkirakan sekitar satu dua miliar energi matahari memasuki planet kita, dan dari jumlah ini, hanya 0,1-0,2% yang digunakan oleh tanaman hijau untuk membuat bahan organik. Untuk masing-masing meter persegi planet mendapat rata-rata 1,3 kW energi matahari. Cukup mengoperasikan ketel listrik atau setrika.

Kondisi pencahayaan memainkan peran luar biasa dalam kehidupan tanaman: produktivitas dan produktivitasnya bergantung pada intensitas sinar matahari. Namun, rezim cahaya di Bumi cukup beragam. Di hutan berbeda dengan di padang rumput. Pencahayaan di hutan cemara jenis konifera gugur dan gelap sangat berbeda.

Cahaya mengontrol pertumbuhan tanaman: mereka tumbuh ke arah lebih banyak cahaya. Kepekaan mereka terhadap cahaya begitu besar sehingga pucuk beberapa tanaman, yang disimpan dalam kegelapan di siang hari, bereaksi terhadap kilatan cahaya yang berlangsung hanya dua per seribu detik.

Semua tumbuhan dalam kaitannya dengan cahaya dapat dibagi menjadi tiga kelompok: heliophytes, sciophytes, fakultatif heliophytes.

Heliophyta(dari bahasa Yunani helios - matahari dan phyton - tanaman), atau tanaman yang menyukai cahaya, tidak mentolerir sama sekali, atau tidak mentolerir bahkan sedikit naungan. Kelompok ini termasuk rumput stepa dan padang rumput, tanaman tundra, tanaman awal musim semi, tanaman yang paling banyak dibudidayakan di tanah terbuka, dan banyak gulma. Dari spesies kelompok ini, Anda dapat membalas dendam pada pisang raja biasa, teh Ivan, rumput alang-alang, dll.

sciophyta(dari bahasa Yunani scia - bayangan), atau tanaman peneduh, tidak tahan pencahayaan yang kuat dan hidup dalam naungan konstan di bawah kanopi hutan. Ini terutama tumbuhan hutan. Dengan penerangan yang tajam dari kanopi hutan, mereka menjadi tertekan dan sering mati, tetapi banyak yang membangun kembali alat fotosintesis mereka dan beradaptasi dengan kehidupan dalam kondisi baru.

Heliophyta fakultatif, atau tanaman yang tahan naungan, dapat berkembang baik dengan cahaya yang sangat besar maupun dengan sedikit cahaya. Sebagai contoh, kita dapat memberi nama beberapa pohon - cemara, maple Norwegia, hornbeam biasa; semak - leshina, hawthorn; herbal - stroberi, geranium lapangan; banyak tanaman dalam ruangan.

Faktor abiotik yang penting adalah suhu. Setiap organisme dapat hidup dalam kisaran suhu tertentu. Area distribusi makhluk hidup terutama terbatas pada area dari tepat di bawah 0 ° C hingga 50 ° C.

Sumber utama panas, seperti cahaya, adalah radiasi matahari. Suatu organisme hanya dapat bertahan hidup dalam kondisi yang metabolismenya (metabolisme) disesuaikan. Jika suhu sel hidup turun di bawah titik beku, sel biasanya rusak secara fisik dan mati sebagai akibat dari pembentukan kristal es. Jika suhu terlalu tinggi, terjadi denaturasi protein. Inilah yang terjadi ketika Anda merebus telur ayam.

Sebagian besar organisme mampu mengontrol suhu tubuh mereka sampai batas tertentu melalui berbagai respons. Pada sebagian besar makhluk hidup, suhu tubuh dapat bervariasi tergantung pada suhu lingkungan. Organisme tersebut tidak dapat mengatur suhu mereka dan disebut berdarah dingin (poikiloterm). Aktivitas mereka terutama tergantung pada panas yang datang dari luar. Suhu tubuh organisme poikilothermic terkait dengan nilai suhu lingkungan. Berdarah dingin adalah karakteristik dari kelompok organisme seperti tanaman, mikroorganisme, invertebrata, ikan, reptil, dll.

Sejumlah kecil makhluk hidup mampu secara aktif mengatur suhu tubuh. Ini adalah perwakilan dari dua kelas vertebrata tertinggi - burung dan mamalia. Panas yang dihasilkan oleh mereka adalah produk dari reaksi biokimia dan berfungsi sebagai sumber yang signifikan dari peningkatan suhu tubuh. Suhu ini dipertahankan pada tingkat yang konstan terlepas dari suhu lingkungan. Organisme yang mampu mempertahankan konstan suhu optimal tubuh, terlepas dari suhu lingkungan, disebut berdarah panas (homeothermic). Karena sifat ini, banyak spesies hewan dapat hidup dan berkembang biak pada suhu di bawah nol (rusa kutub, beruang kutub, pinniped, penguin). Mempertahankan suhu tubuh yang konstan dipastikan dengan isolasi termal yang baik yang dibuat oleh bulu, bulu lebat, rongga udara subkutan, lapisan tebal jaringan adiposa, dll.

Kasus khusus homoiothermy adalah heterothermy (dari bahasa Yunani heteros - berbeda). Tingkat suhu tubuh yang berbeda pada organisme heterotermal bergantung pada aktivitas fungsionalnya. Selama periode aktivitas, mereka memiliki suhu tubuh yang konstan, dan selama periode istirahat atau hibernasi, suhu turun secara signifikan. Heterothermia adalah karakteristik tupai tanah, marmut, luak, kelelawar, landak, beruang, kolibri, dll.

Kondisi kelembaban memainkan peran khusus dalam kehidupan organisme hidup.

Air dasar makhluk hidup. Bagi sebagian besar organisme hidup, air adalah salah satu faktor lingkungan utama. Ini adalah kondisi terpenting bagi keberadaan semua kehidupan di Bumi. Semua proses kehidupan dalam sel organisme hidup berlangsung di lingkungan perairan.

Air tidak berubah secara kimiawi di bawah pengaruh sebagian besar koneksi teknis yang larut. Ini sangat penting bagi organisme hidup, karena nutrisi yang diperlukan untuk jaringannya disuplai dalam larutan berair dalam bentuk yang relatif tidak berubah. PADA kondisi alam air selalu mengandung satu atau beberapa jumlah pengotor, tidak hanya berinteraksi dengan padatan dan zat cair tetapi juga dengan melarutkan gas.

Sifat unik air telah menentukannya peran khusus dalam pembentukan lingkungan fisik dan kimia planet kita, serta dalam kemunculan dan pemeliharaan fenomena luar biasa - kehidupan.

Embrio manusia adalah 97% air, dan pada bayi baru lahir, jumlahnya adalah 77% dari berat badan. Pada usia 50, jumlah air dalam tubuh manusia berkurang dan sudah 60% dari massanya. Bagian utama air (70%) terkonsentrasi di dalam sel, dan 30% adalah air antar sel. Otot manusia terdiri dari 75% air, hati - 70%, otak - 79%, ginjal - 83%.

Tubuh hewan biasanya mengandung setidaknya 50% air (misalnya, gajah - 70%, ulat yang memakan daun tanaman - 85-90%, ubur-ubur - lebih dari 98%).

Sebagian besar air (dihitung kebutuhan harian) dari hewan darat, seekor gajah membutuhkan sekitar 90 liter. Gajah adalah salah satu "ahli hidrogeologi" terbaik di antara hewan dan burung: mereka merasakan badan air pada jarak hingga 5 km! Hanya bison yang lebih jauh - 7-8 km. Di musim kemarau, gajah menggali lubang dengan gadingnya di dasar sungai kering, tempat air terkumpul. Kerbau, badak, dan hewan Afrika lainnya rela menggunakan sumur gajah.

Penyebaran kehidupan di Bumi berhubungan langsung dengan curah hujan. Kelembaban di berbagai titik dunia tidak setara. Sebagian besar curah hujan jatuh di zona khatulistiwa, terutama di hulu Sungai Amazon dan di pulau-pulau di Kepulauan Melayu. Jumlahnya di beberapa daerah mencapai 12.000 mm per tahun. Jadi, di salah satu Kepulauan Hawaii hujan 335 hingga 350 hari setahun. Ini adalah tempat terbasah di bumi. Curah hujan tahunan rata-rata di sini mencapai 11.455 mm. Sebagai perbandingan: di tundra dan gurun, curah hujan kurang dari 250 mm per tahun.

Hewan bereaksi berbeda terhadap kelembaban. Air sebagai tubuh fisik dan kimia memiliki dampak berkelanjutan pada kehidupan hidrobion ( organisme akuatik). Ini tidak hanya memenuhi kebutuhan fisiologis organisme, tetapi juga memberikan oksigen dan makanan, membawa metabolit, mentransfer produk reproduksi dan hidrobion itu sendiri. Karena mobilitas air di hidrosfer, keberadaan hewan yang melekat dimungkinkan, yang, seperti diketahui, tidak ada di darat.

Faktor edafik

Seluruh rangkaian sifat fisik dan kimia tanah yang memiliki dampak ekologis pada organisme hidup mengacu pada faktor edafis (dari bahasa Yunani edaphos - fondasi, bumi, tanah). Faktor edafis utama adalah komposisi mekanik tanah (ukuran partikelnya), kerapuhan relatif, struktur, permeabilitas air, aerabilitas, dan komposisi kimia tanah dan zat (gas, air) yang beredar di dalamnya.

Sifat distribusi ukuran partikel tanah dapat menjadi kepentingan ekologis bagi hewan yang, dalam periode tertentu hidup di tanah atau menjalani gaya hidup menggali. Larva serangga, sebagai suatu peraturan, tidak dapat hidup di tanah yang terlalu berbatu; menggali hymenoptera, bertelur di lorong bawah tanah, banyak belalang, mengubur kepompong di tanah, perlu cukup longgar.

Karakteristik penting tanah adalah keasamannya. Diketahui bahwa keasaman medium (pH) mencirikan konsentrasi ion hidrogen dalam larutan dan secara numerik sama dengan logaritma desimal negatif dari konsentrasi ini: pH = -lg. Larutan berair dapat memiliki pH 0 hingga 14. Larutan netral memiliki pH 7, lingkungan asam ditandai dengan nilai pH kurang dari 7, dan basa - lebih dari 7. Keasaman dapat berfungsi sebagai indikator laju metabolisme umum masyarakat. Jika pH larutan tanah rendah, ini berarti tanah mengandung sedikit nutrisi, sehingga produktivitasnya sangat rendah.

Sehubungan dengan kesuburan tanah, kelompok ekologi tanaman berikut dibedakan:

• oligotrof (dari bahasa Yunani olygos - kecil, tidak penting dan piala - nutrisi) - tanaman dari tanah yang buruk dan tidak subur (pinus Scotch);
• mesotrof (dari bahasa Yunani. mesos - sedang) - tanaman dengan kebutuhan nutrisi sedang (sebagian besar tanaman hutan di daerah beriklim sedang);
• eutrofik(dari bahasa Yunani ke dia - bagus) - tanaman yang membutuhkan banyak nutrisi di tanah (ek, hazel, asam urat).

Faktor orografis

Distribusi organisme di permukaan bumi sampai batas tertentu dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti fitur elemen relief, ketinggian, keterpaparan, dan kecuraman lereng. Mereka digabungkan menjadi sekelompok faktor orografis (dari oros Yunani - gunung). Dampaknya dapat sangat mempengaruhi iklim lokal dan perkembangan tanah.

Salah satu faktor orografis utama adalah ketinggian di atas permukaan laut. Dengan ketinggian, suhu rata-rata menurun, perbedaan suhu harian meningkat, jumlah curah hujan meningkat, kecepatan angin dan intensitas radiasi meningkat, dan Tekanan atmosfer dan konsentrasi gas. Semua faktor ini mempengaruhi tumbuhan dan hewan, menyebabkan zonalitas vertikal.

Contoh tipikal adalah zonasi vertikal di pegunungan. Di sini, untuk setiap kenaikan 100 m, suhu udara turun rata-rata 0,55 °C. Pada saat yang sama, kelembaban berubah, durasi musim tanam berkurang. Dengan bertambahnya ketinggian habitat, perkembangan tumbuhan dan hewan berubah secara signifikan. Laut tropis dapat ditemukan di kaki pegunungan, dan angin kutub bertiup di puncaknya. Di satu sisi pegunungan bisa cerah dan hangat, di sisi lain bisa basah dan dingin.

Faktor orografis lainnya adalah paparan lereng. Di lereng utara, tanaman membentuk bentuk teduh, di lereng selatan - ringan. Vegetasi di sini diwakili terutama oleh semak tahan kekeringan. Lereng yang menghadap ke selatan menerima lebih banyak sinar matahari, sehingga intensitas cahaya dan suhu di sini lebih tinggi daripada di dasar lembah dan di lereng paparan utara. Terkait dengan ini adalah perbedaan yang signifikan dalam pemanasan udara dan tanah, tingkat pencairan salju, dan pengeringan tanah.

Faktor penting adalah kecuraman lereng. Pengaruh indikator ini pada kondisi kehidupan organisme mempengaruhi terutama melalui karakteristik lingkungan tanah, air dan rezim suhu. Lereng yang curam dicirikan oleh drainase yang cepat dan erosi tanah, sehingga tanah di sini tipis dan lebih kering. Jika kemiringan melebihi 35 °, lapisan material lepas biasanya dibuat.

faktor hidrografi

Faktor hidrografi termasuk karakteristik lingkungan akuatik seperti kepadatan air, kecepatan gerakan horizontal (aliran), jumlah oksigen terlarut dalam air, kandungan partikel tersuspensi, aliran, suhu dan rezim cahaya reservoir, dll.

Organisme yang hidup di lingkungan perairan disebut hidrobion.

Organisme yang berbeda telah beradaptasi dengan caranya sendiri terhadap kepadatan air dan kedalaman tertentu. Beberapa spesies dapat mentolerir tekanan dari beberapa hingga ratusan atmosfer. Banyak ikan, cumi, krustasea, bintang laut hidup di kedalaman yang sangat dalam pada tekanan sekitar 400-500 atm.

Kepadatan air yang tinggi memastikan keberadaan banyak bentuk non-rangka di lingkungan perairan. Ini adalah krustasea kecil, ubur-ubur, ganggang uniseluler, moluska berkaki lunas dan pteropoda, dll.

Kapasitas panas spesifik yang tinggi dan konduktivitas termal air yang tinggi menentukan rezim suhu badan air yang lebih stabil dibandingkan dengan daratan. Amplitudo fluktuasi suhu tahunan tidak melebihi 10-15 °С. Di perairan benua, suhunya 30-35 °C. Di reservoir itu sendiri, kondisi suhu antara lapisan atas dan bawah air berbeda secara signifikan. PADA lapisan dalam kolom air (di laut dan samudera), rezim suhu stabil dan konstan (3-4 ° C).

Faktor hidrografi penting adalah rezim cahaya badan air. Dengan kedalaman, jumlah cahaya berkurang dengan cepat, oleh karena itu, di Samudra Dunia, ganggang hanya hidup di zona yang diterangi (paling sering pada kedalaman 20 hingga 40 m). Kepadatan organisme laut (jumlahnya per satuan luas atau volume) secara alami menurun seiring dengan kedalaman.

Faktor Kimia

Tindakan faktor kimia dimanifestasikan dalam bentuk penetrasi ke lingkungan bahan kimia yang sebelumnya tidak ada di dalamnya, yang sebagian besar disebabkan oleh pengaruh antropogenik modern.

Faktor kimia seperti komposisi gas sangat penting bagi organisme yang hidup di lingkungan perairan. Misalnya, ada banyak hidrogen sulfida di perairan Laut Hitam, yang membuat kolam ini tidak sepenuhnya menguntungkan bagi beberapa hewan untuk hidup di dalamnya. Sungai-sungai yang mengalir ke dalamnya tidak hanya membawa pestisida atau logam berat membasuh ladang, tetapi juga nitrogen dan fosfor. Dan ini bukan hanya pupuk pertanian, tetapi juga makanan untuk mikroorganisme laut dan ganggang, yang, karena kelebihan nutrisi, mulai berkembang pesat (water bloom). Sekarat, mereka tenggelam ke dasar dan dalam proses pembusukan mengkonsumsi sejumlah besar oksigen. Selama 30-40 tahun terakhir, mekarnya Laut Hitam telah meningkat secara signifikan. Di lapisan bawah air, oksigen digantikan oleh hidrogen sulfida beracun, sehingga praktis tidak ada kehidupan di sini. Dunia organik laut relatif miskin dan monoton. Lapisan hidupnya dibatasi oleh permukaan sempit setebal 150 m. Adapun organisme terestrial, mereka tidak sensitif terhadap komposisi gas atmosfer, karena konstan.

Kelompok faktor kimia juga mencakup indikator seperti salinitas air (kandungan garam terlarut dalam perairan alami). Menurut jumlah garam terlarut, air alami dibagi ke dalam kategori berikut: air tawar - hingga 0,54 g / l, payau - dari 1 hingga 3, sedikit asin - dari 3 hingga 10, air asin dan sangat asin - dari 10 hingga 50, air garam - lebih banyak 50 g/l. Jadi, di badan air tawar tanah (sungai, sungai, danau), 1 kg air mengandung hingga 1 g garam larut. Air laut merupakan larutan garam yang kompleks, salinitas rata-rata yaitu 35 g/kg air, mis. 3,5%.

Organisme hidup yang hidup di lingkungan perairan disesuaikan dengan salinitas air yang ditentukan secara ketat. Bentuk air tawar tidak dapat hidup di laut, yang laut tidak mentolerir desalinasi. Jika salinitas air berubah, hewan bergerak mencari lingkungan yang menguntungkan. Misalnya, selama desalinasi lapisan permukaan laut setelah hujan lebat, beberapa jenis krustasea laut tenggelam hingga kedalaman 10 m.

Larva tiram hidup di perairan payau teluk kecil dan muara (perairan pantai semi tertutup yang bebas berkomunikasi dengan samudra atau laut). Larva tumbuh sangat cepat ketika salinitas air adalah 1,5-1,8% (di antara air tawar dan air asin). Pada kadar garam yang lebih tinggi, pertumbuhannya agak ditekan. Dengan penurunan kandungan garam, pertumbuhan sudah terasa ditekan. Pada salinitas 0,25%, pertumbuhan larva berhenti, dan semuanya mati.

Faktor pirogen

Ini termasuk faktor api, atau kebakaran. Saat ini, kebakaran dianggap sebagai salah satu faktor lingkungan abiotik alami yang sangat signifikan dan penting. Bila digunakan dengan benar, api bisa menjadi alat lingkungan yang sangat berharga.

Sekilas, api adalah faktor negatif. Namun kenyataannya tidak demikian. Tanpa api, sabana, misalnya, akan cepat menghilang dan tertutup hutan lebat. Namun, hal itu tidak terjadi, karena pucuk pohon yang lunak mati dilalap api. Karena pohon tumbuh lambat, hanya sedikit yang berhasil bertahan dari kebakaran dan tumbuh cukup tinggi. Rumput, di sisi lain, tumbuh dengan cepat dan pulih dengan cepat setelah kebakaran.

Harus dibalas bahwa, tidak seperti faktor lingkungan lainnya, seseorang dapat mengatur kebakaran, dan oleh karena itu mereka dapat menjadi faktor pembatas tertentu dalam penyebaran tumbuhan dan hewan. Kebakaran yang dikendalikan manusia berkontribusi pada pembentukan yang kaya, zat bermanfaat Abu. Mencampur dengan tanah, abu merangsang pertumbuhan tanaman, yang jumlahnya tergantung pada kehidupan hewan.

Selain itu, banyak penghuni sabana, seperti bangau Afrika dan burung sekretaris, menggunakan api untuk keperluan mereka sendiri. Mereka mengunjungi batas-batas api alami atau terkendali dan memakan serangga dan hewan pengerat di sana yang lolos dari api.

Baik faktor alam (sambaran petir) maupun tindakan manusia yang tidak disengaja dan tidak disengaja dapat berkontribusi terhadap terjadinya kebakaran. Ada dua jenis kebakaran. Kebakaran teratas adalah yang paling sulit untuk dikendalikan dan dikendalikan. Paling sering mereka sangat intens dan menghancurkan semua vegetasi dan bahan organik tanah. Kebakaran tersebut memiliki efek yang membatasi pada banyak organisme.

kebakaran tanah, sebaliknya, memiliki efek selektif: untuk beberapa organisme mereka lebih merusak, untuk yang lain - lebih sedikit dan, dengan demikian, berkontribusi pada pengembangan organisme dengan ketahanan tinggi terhadap api. Selain itu, kebakaran lahan kecil menambah aksi bakteri, membusuk tanaman mati dan mempercepat transformasi elemen mineral nutrisi ke dalam bentuk yang cocok untuk digunakan oleh generasi baru tanaman. Di habitat dengan tanah yang tidak subur, kebakaran berkontribusi pada pengayaannya dengan elemen abu dan nutrisi.

Ketika ada kelembaban yang cukup (padang rumput Amerika Utara), kebakaran merangsang pertumbuhan rumput dengan mengorbankan pohon. Kebakaran memainkan peran pengaturan yang sangat penting di stepa dan sabana. Di sini, kebakaran berkala mengurangi kemungkinan invasi semak belukar gurun.

Seseorang sering menjadi penyebab peningkatan frekuensi kebakaran hutan, meskipun orang pribadi tidak berhak untuk secara sengaja (bahkan tidak sengaja) menyebabkan kebakaran di alam. Namun, penggunaan api oleh para ahli adalah bagian dari penggunaan lahan yang tepat.

Uji " Faktor abiotik Rabu"

1. Sinyal untuk awal migrasi musim gugur burung pemakan serangga:

1) menurunkan suhu sekitar

2) pengurangan jam siang hari

3) kekurangan makanan

4) meningkatkan kelembaban dan tekanan

2. Jumlah tupai di kawasan hutan TIDAK dipengaruhi oleh:

1) perubahan musim dingin yang dingin dan hangat

2) panen kerucut cemara

3) jumlah pemangsa

3. Faktor abiotik meliputi:

1) kompetisi tanaman untuk penyerapan cahaya

2) pengaruh tumbuhan terhadap kehidupan hewan

3) perubahan suhu di siang hari

4) polusi manusia

4. Faktor yang membatasi pertumbuhan tanaman herba di hutan cemara adalah kerugian:

4) mineral

5. Apa nama faktor yang menyimpang secara signifikan dari nilai optimal untuk spesies:

1) abiotik

2) biotik

3) antropogenik

4) membatasi

6. Tanda-tanda awal gugurnya daun pada tumbuhan adalah:

1) peningkatan kelembaban lingkungan

2) pengurangan panjang siang hari

3) penurunan kelembaban lingkungan

4) peningkatan suhu lingkungan

7. Angin, curah hujan, badai debu adalah faktor:

1) antropogenik

2) biotik

3) abiotik

4) membatasi

8. Reaksi organisme terhadap perubahan lamanya siang hari disebut:

1) perubahan mikroevolusioner

2) fotoperiodisme

3) fototropisme

4) refleks tanpa syarat

9. Faktor lingkungan abiotik meliputi:

1) merusak akar oleh babi hutan

2) invasi belalang

3) pembentukan koloni burung

4) hujan salju lebat

10. Dari fenomena yang terdaftar, bioritme harian meliputi:

1) migrasi ikan laut untuk bertelur

2) pembukaan dan penutupan bunga angiospermae

3) tunas patah di pohon dan semak

4) membuka dan menutup cangkang pada moluska

11. Faktor apa yang membatasi kehidupan tanaman di zona stepa?

1) suhu tinggi

2) kurangnya kelembaban

3) tidak ada humus

4) kelebihan sinar ultraviolet

12. Faktor abiotik terpenting yang memineralisasi residu organik dalam biogeocenosis hutan adalah:

1) embun beku

13. Faktor abiotik yang menentukan ukuran populasi meliputi:

1) kompetisi antarspesies

3) penurunan kesuburan

4) kelembaban

14. Faktor pembatas utama bagi kehidupan tumbuhan di Samudera Hindia adalah kurangnya:

3) garam mineral

4) bahan organik

15. Faktor lingkungan abiotik meliputi:

1) kesuburan tanah

2) berbagai macam tanaman

3) kehadiran predator

4) suhu udara

16. Reaksi organisme terhadap lamanya hari disebut:

1) fototropisme

2) heliotropisme

3) fotoperiodisme

4) fototaksis

17. Faktor manakah yang mengatur fenomena musiman dalam kehidupan tumbuhan dan hewan?

1) perubahan suhu

2) tingkat kelembaban udara

3) keberadaan tempat berteduh

4) panjang siang dan malam

Jawaban: 1 – 2; 2 – 1; 3 – 3; 4 – 1; 5 – 4;

6 – 2; 7 – 3; 8 – 2; 9 – 4; 10 – 2; 11 – 2;

12 – 2; 13 – 4; 14 – 1; 15 – 4; 16 – 3;

17 – 4; 18 – 4; 19 – 1; 20 – 4; 21 – 2.

18. Manakah dari faktor alam mati berikut yang paling signifikan mempengaruhi distribusi amfibi?

3) tekanan udara

4) kelembaban

19. Tanaman yang dibudidayakan tidak tumbuh dengan baik di tanah yang tergenang air, seperti di dalamnya:

1) kandungan oksigen yang tidak mencukupi

2) metana terbentuk

3) kelebihan kandungan bahan organik

4) mengandung banyak gambut

20. Adaptasi apa yang berkontribusi pada pendinginan tanaman ketika suhu udara naik?

1) penurunan laju metabolisme

2) peningkatan intensitas fotosintesis

3) penurunan intensitas pernapasan

4) peningkatan penguapan air

21. Adaptasi apa pada tanaman toleran naungan yang memberikan penyerapan sinar matahari lebih efisien dan lengkap?

1) daun kecil

2) daun besar

3) duri dan duri

4) lapisan lilin pada daun

Ini adalah faktor-faktor dari alam mati yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi tubuh - cahaya, suhu, kelembaban, komposisi kimia udara, air dan lingkungan tanah, dll. (yaitu, sifat-sifat lingkungan, kejadian dan dampaknya tidak tidak langsung tergantung pada aktivitas organisme hidup).

Lampu

(radiasi matahari) - faktor lingkungan yang dicirikan oleh intensitas dan kualitas energi radiasi Matahari, yang digunakan oleh tumbuhan hijau fotosintesis untuk membuat biomassa tumbuhan. Sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi merupakan sumber energi utama untuk memelihara keseimbangan panas planet, pertukaran air organisme, penciptaan dan transformasi bahan organik oleh tautan autotrofik biosfer, yang pada akhirnya memungkinkan untuk membentuk lingkungan yang dapat memenuhi kebutuhan vital organisme.

Efek biologis sinar matahari ditentukan oleh komposisi spektralnya. [menunjukkan] ,

Dalam komposisi spektral sinar matahari, ada:

• sinar inframerah (panjang gelombang lebih dari 0,75 mikron)
• sinar tampak (0,40-0,75 mikron) dan
• sinar ultraviolet (kurang dari 0,40 mikron)

Bagian yang berbeda dari spektrum matahari tidak sama dalam tindakan biologis.

inframerah, atau termal, sinar membawa jumlah utama energi panas. Mereka menyumbang sekitar 49% dari energi radiasi yang dirasakan oleh organisme hidup. Radiasi termal diserap dengan baik oleh air, yang jumlahnya dalam organisme cukup besar. Ini mengarah pada pemanasan seluruh organisme, yang sangat penting bagi hewan berdarah dingin (serangga, reptil, dll.). Pada tumbuhan fungsi penting sinar inframerah terdiri dalam implementasi transpirasi, dengan bantuan yang kelebihan panas dihilangkan dari daun dengan uap air, serta dalam penciptaan kondisi optimal memasuki karbon dioksida melalui stomata.

Bagian spektrum yang terlihat membuat sekitar 50% dari energi radiasi mencapai bumi. Energi ini dibutuhkan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Namun, hanya 1% yang digunakan untuk ini, sisanya dipantulkan atau dihamburkan dalam bentuk panas. Wilayah spektrum ini telah menyebabkan munculnya banyak adaptasi penting pada organisme tumbuhan dan hewan. Pada tanaman hijau, selain pembentukan kompleks pigmen penyerap cahaya, yang dengannya proses fotosintesis dilakukan, warna bunga yang cerah telah muncul, yang membantu menarik penyerbuk.

Untuk hewan, cahaya terutama memainkan peran informasi dan terlibat dalam pengaturan banyak proses fisiologis dan biokimia. Protozoa sudah memiliki organel peka cahaya (mata peka cahaya dalam warna hijau Euglena), dan reaksi terhadap cahaya dinyatakan dalam bentuk fototaksis - gerakan menuju iluminasi tertinggi atau terendah. Dimulai dengan coelenterata, hampir semua hewan mengembangkan organ fotosensitif dari berbagai struktur. Ada hewan nokturnal dan krepuskular (burung hantu, kelelawar dll.), serta hewan yang hidup dalam kegelapan konstan (medvedka, cacing gelang, tahi lalat, dll.).

bagian UV dicirikan oleh energi kuantum tertinggi dan aktivitas fotokimia yang tinggi. Dengan bantuan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 0,29-0,40 mikron, biosintesis vitamin D, pigmen retina, dan kulit dilakukan pada hewan. Sinar ini paling baik dirasakan oleh organ penglihatan banyak serangga, pada tanaman mereka memiliki efek pembentukan dan berkontribusi pada sintesis senyawa aktif biologis tertentu (vitamin, pigmen). Sinar dengan panjang gelombang kurang dari 0,29 mikron memiliki efek merugikan pada makhluk hidup.

intensitas [menunjukkan] ,

Tumbuhan, yang aktivitas hidupnya sepenuhnya bergantung pada cahaya, memiliki berbagai adaptasi morfostruktural dan fungsional terhadap rezim cahaya habitat. Menurut persyaratan untuk kondisi pencahayaan, tanaman dibagi menjadi kelompok ekologis berikut:

1. Tumbuhan yang menyukai cahaya (heliophyta) habitat terbuka yang berkembang hanya di bawah sinar matahari penuh. Mereka dicirikan oleh intensitas fotosintesis yang tinggi. Ini adalah tanaman awal musim semi stepa dan semi-gurun (bawang angsa, tulip), tanaman lereng tanpa pohon (sage, mint, thyme), sereal, pisang raja, teratai, akasia, dll.
2. tanaman tahan naungan dicirikan oleh amplitudo ekologi yang lebar terhadap faktor cahaya. Tumbuh paling baik dalam kondisi cahaya tinggi, tetapi mampu beradaptasi dengan kondisi tingkat naungan yang berbeda. Ini adalah tanaman berkayu (birch, oak, pinus) dan herba (strawberry liar, violet, St. John's wort, dll.).
3. Tumbuhan yang menyukai naungan (sciophyta) mereka tidak tahan dengan pencahayaan yang kuat, mereka hanya tumbuh di tempat teduh (di bawah kanopi hutan), dan mereka tidak pernah tumbuh di tempat terbuka. Di tempat terbuka di bawah iluminasi yang kuat, pertumbuhannya melambat, dan terkadang mereka mati. Tanaman ini termasuk rumput hutan - pakis, lumut, oxalis, dll. Adaptasi terhadap naungan biasanya dikombinasikan dengan kebutuhan akan pasokan air yang baik.

Frekuensi harian dan musiman [menunjukkan] .

Periodisitas harian menentukan proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dan hewan, yang bergantung pada lamanya siang hari.

Faktor yang mengatur dan mengontrol ritme kehidupan sehari-hari organisme disebut fotoperiodisme. Ini adalah faktor sinyal terpenting yang memungkinkan tumbuhan dan hewan untuk "mengukur waktu" - rasio antara durasi periode iluminasi dan kegelapan di siang hari, untuk menentukan parameter kuantitatif iluminasi. Dengan kata lain, fotoperiodisme adalah reaksi organisme terhadap perubahan siang dan malam, yang memanifestasikan dirinya dalam fluktuasi intensitas proses fisiologis - pertumbuhan dan perkembangan. Ini adalah durasi siang dan malam yang berubah dengan sangat akurat dan alami sepanjang tahun, terlepas dari faktor acak, selalu berulang dari tahun ke tahun, sehingga organisme dalam proses evolusi mengoordinasikan semua tahap perkembangannya dengan ritme interval waktu ini. .

Di zona beriklim sedang, sifat fotoperiodisme berfungsi sebagai faktor iklim fungsional yang menentukan siklus hidup sebagian besar spesies. Pada tumbuhan, efek fotoperiodik dimanifestasikan dalam koordinasi periode pembungaan dan pematangan buah-buahan dengan periode fotosintesis paling aktif, pada hewan - dalam kebetulan waktu reproduksi dengan periode kelimpahan makanan, pada serangga - pada awal diapause dan keluar darinya.

Fenomena biologis yang disebabkan oleh fotoperiodisme juga mencakup migrasi musiman (penerbangan) burung, manifestasi naluri dan reproduksi bersarang mereka, perubahan mantel bulu pada mamalia, dll.

Menurut durasi periode cahaya yang diperlukan, tanaman dibagi menjadi:

• yang hari panjang, yang membutuhkan lebih dari 12 jam waktu cahaya untuk pertumbuhan dan perkembangan normal (rami, bawang, wortel, gandum, henbane, ganja, muda, kentang, belladonna, dll.);
• tanaman hari pendek - mereka membutuhkan setidaknya 12 jam periode gelap tanpa gangguan untuk berbunga (dahlia, kol, krisan, bayam, tembakau, jagung, tomat, dll.);
• tanaman netral di mana perkembangan organ generatif terjadi baik dengan hari panjang dan pendek (marigold, anggur, phlox, lilac, soba, kacang polong, knotweed, dll.)

Tumbuhan hari panjang terutama berasal dari garis lintang utara, tumbuhan hari pendek berasal dari garis lintang selatan. PADA zona tropis, di mana panjang siang dan malam berubah sedikit sepanjang tahun, fotoperiode tidak dapat berfungsi sebagai faktor penentu dalam periodisitas proses biologis. Digantikan oleh musim kemarau dan musim hujan yang berganti-ganti. Spesies hari panjang memiliki waktu untuk menghasilkan tanaman bahkan dalam kondisi musim panas utara yang pendek. Pembentukan massa besar zat organik terjadi di musim panas pada siang hari yang agak panjang, yang pada garis lintang Moskow dapat mencapai 17 jam, dan pada garis lintang Arkhangelsk - lebih dari 20 jam sehari.

Panjang hari secara signifikan mempengaruhi perilaku hewan. Dengan permulaan hari-hari musim semi, durasi yang semakin meningkat, naluri bersarang muncul pada burung, mereka kembali dari tanah hangat (meskipun suhu udara mungkin masih tidak menguntungkan), dan mulai bertelur; hewan berdarah panas meranggas.

Pemendekan hari di musim gugur menyebabkan fenomena musiman yang berlawanan: burung terbang menjauh, beberapa hewan berhibernasi, yang lain menumbuhkan mantel yang lebat, tahap musim dingin terbentuk pada serangga (meskipun suhu masih menguntungkan dan kelimpahan makanan). Dalam hal ini, penurunan panjang hari memberi sinyal kepada organisme hidup bahwa periode musim dingin sudah dekat, dan mereka dapat mempersiapkannya terlebih dahulu.

Pada hewan, terutama artropoda, pertumbuhan dan perkembangan juga bergantung pada lamanya siang hari. Misalnya, kubis putih, ngengat birch berkembang secara normal hanya dengan siang hari yang panjang, sedangkan ulat sutra, berbagai jenis belalang, sendok - dengan yang pendek. Fotoperiodisme juga mempengaruhi waktu permulaan dan penghentian musim kawin pada burung, mamalia, dan hewan lainnya; tentang reproduksi, perkembangan embrio amfibi, reptil, burung dan mamalia;

Perubahan iluminasi musiman dan diurnal adalah yang paling jam yang tepat, yang jalannya jelas teratur dan praktis tidak berubah selama periode terakhir evolusi.

Berkat ini, menjadi mungkin untuk mengatur perkembangan hewan dan tumbuhan secara artifisial. Misalnya, pembuatan tanaman di rumah kaca, rumah kaca atau sarang siang hari yang berlangsung 12-15 jam memungkinkan Anda menanam sayuran, tanaman hias bahkan di musim dingin, mempercepat pertumbuhan dan perkembangan bibit. Sebaliknya, naungan tanaman di musim panas mempercepat munculnya bunga atau biji tanaman musim gugur yang mekar terlambat.

Dengan memperpanjang hari karena pencahayaan buatan di musim dingin, dimungkinkan untuk meningkatkan periode bertelur ayam, angsa, bebek, dan mengatur reproduksi hewan berbulu di peternakan bulu. Faktor cahaya juga memainkan peran penting dalam proses kehidupan hewan lainnya. Pertama-tama, ini adalah kondisi yang diperlukan untuk penglihatan, orientasi visual mereka di ruang angkasa sebagai hasil dari persepsi oleh organ penglihatan sinar cahaya langsung, tersebar atau dipantulkan dari benda-benda di sekitarnya. Isi informasi untuk sebagian besar hewan cahaya terpolarisasi, kemampuan untuk membedakan warna, untuk menavigasi dengan sumber cahaya astronomi di musim gugur dan musim semi migrasi burung, dan kemampuan navigasi hewan lain sangat bagus.

Berdasarkan fotoperiodisme pada tumbuhan dan hewan, dalam proses evolusi, siklus tahunan tertentu dari periode pertumbuhan, reproduksi, dan persiapan untuk musim dingin telah dikembangkan, yang disebut ritme tahunan atau musiman. Ritme ini dimanifestasikan dalam perubahan intensitas sifat proses biologis dan diulang pada interval tahunan. Kebetulan periode siklus hidup dengan musim yang sesuai sangat penting bagi keberadaan spesies. Irama musiman menyediakan tanaman dan hewan dengan kondisi yang paling menguntungkan untuk pertumbuhan dan perkembangan.

Lebih-lebih lagi, proses fisiologis tumbuhan dan hewan sangat bergantung pada ritme harian, yang diekspresikan oleh ritme biologis tertentu. Akibatnya, ritme biologis secara berkala berulang dalam intensitas dan sifat proses dan fenomena biologis. Pada tumbuhan ritme biologis memanifestasikan diri mereka dalam pergerakan harian daun, kelopak, perubahan fotosintesis, pada hewan - fluktuasi suhu, perubahan sekresi hormon, laju pembelahan sel, dll. Pada manusia, fluktuasi harian dalam laju pernapasan, denyut nadi, tekanan darah, terjaga dan tidur, dll. Ritme biologis adalah reaksi tetap yang diturunkan, oleh karena itu, pengetahuan tentang mekanismenya penting dalam mengatur pekerjaan dan istirahat seseorang.

Suhu

Salah satu faktor abiotik terpenting yang sangat bergantung pada keberadaan, perkembangan, dan distribusi organisme di Bumi [menunjukkan] .

Batas suhu atas untuk kehidupan di Bumi mungkin 50-60 °C. Pada suhu seperti itu, ada hilangnya aktivitas enzim dan pelipatan protein. Namun, kisaran suhu umum kehidupan aktif di planet ini jauh lebih luas dan dibatasi oleh batas-batas berikut (Tabel 1)

Tabel 1. Kisaran suhu kehidupan aktif di planet ini, °С

Di antara organisme yang dapat hidup pada suhu yang sangat tinggi, alga termofilik diketahui, yang dapat hidup di sumber air panas pada 70-80 °C. Berhasil mentolerir suhu yang sangat tinggi (65-80 ° C) skala lumut, biji dan organ vegetatif tanaman gurun (saxaul, duri unta, tulip) terletak di lapisan atas tanah panas.

Ada banyak spesies hewan dan tumbuhan yang tahan terhadap suhu di bawah nol derajat yang besar. Pohon dan semak di Yakutia tidak membeku pada suhu minus 68°C. Di Antartika, pada suhu minus 70 ° C, penguin hidup, dan di Kutub Utara - beruang kutub, rubah kutub, burung hantu kutub. Perairan kutub dengan suhu mulai dari 0 hingga -2°C dihuni oleh berbagai perwakilan flora dan fauna - mikroalga, invertebrata, ikan, yang siklus hidupnya terus-menerus terjadi dalam kondisi suhu seperti itu.

Signifikansi suhu terutama terletak pada pengaruh langsungnya terhadap laju dan sifat alami dari reaksi metabolisme dalam organisme. Karena fluktuasi suhu harian dan musiman meningkat dengan jarak dari khatulistiwa, tumbuhan dan hewan, beradaptasi dengan mereka, menunjukkan kebutuhan panas yang berbeda.

Metode adaptasi

• Migrasi - pemukiman kembali dalam kondisi yang lebih menguntungkan. Paus, banyak spesies burung, ikan, serangga, dan hewan lainnya bermigrasi secara teratur sepanjang tahun.
• Mati rasa - keadaan imobilitas total, penurunan tajam dalam aktivitas vital, penghentian nutrisi. Ini diamati pada serangga, ikan, amfibi, mamalia ketika suhu lingkungan turun di musim gugur, musim dingin (hibernasi) atau ketika naik di musim panas di gurun (hibernasi musim panas).
• Anabiosis adalah keadaan penekanan tajam terhadap proses vital, ketika manifestasi kehidupan yang terlihat berhenti sementara. Fenomena ini reversibel. Ini dicatat dalam mikroba, tumbuhan, hewan tingkat rendah. Benih beberapa tanaman dalam keadaan mati suri bisa sampai 50 tahun. Mikroba dalam keadaan mati suri membentuk spora, protozoa - kista.

Banyak tumbuhan dan hewan, dengan pelatihan yang tepat, berhasil bertahan pada suhu yang sangat rendah dalam keadaan dormansi yang dalam atau anabiosis. Dalam percobaan laboratorium, benih, serbuk sari, spora tanaman, nematoda, rotifera, kista protozoa dan organisme lain, spermatozoa, setelah dehidrasi atau penempatan dalam larutan zat pelindung khusus - cryoprotectors - bertahan pada suhu mendekati nol mutlak.

Saat ini, kemajuan telah dibuat dalam penggunaan praktis zat dengan sifat krioprotektif (gliserin, polietilen oksida, dimetil sulfoksida, sukrosa, manitol, dll.) dalam biologi, pertanian, dan kedokteran. Dalam larutan krioprotektan, penyimpanan jangka panjang darah kaleng, sperma untuk inseminasi buatan hewan ternak, beberapa organ dan jaringan untuk transplantasi dilakukan; perlindungan tanaman dari salju musim dingin, salju awal musim semi, dll. Masalah di atas berada dalam kompetensi cryobiology dan cryomedicine dan sedang diselesaikan oleh banyak lembaga ilmiah.

• Termoregulasi. Tumbuhan dan hewan telah berevolusi berbagai mekanisme termoregulasi:

1. pada tumbuhan
   • fisiologis - akumulasi gula dalam sel, yang menyebabkan peningkatan konsentrasi getah sel dan penurunan kadar air sel, yang berkontribusi pada ketahanan beku tanaman. Misalnya, pada birch kerdil, juniper, cabang-cabang atas mati pada suhu yang sangat rendah, dan yang merayap menahan musim dingin di bawah salju dan tidak mati.
   • fisik
     1. transpirasi stomata - penghilangan panas berlebih dan pencegahan luka bakar dengan menghilangkan air (penguapan) dari tubuh tanaman
     2. morfologis - bertujuan untuk mencegah panas berlebih: pubertas daun yang lebat untuk menyebarkan sinar matahari, permukaan yang mengkilap untuk memantulkannya, penurunan permukaan penyerap sinar - melipat bilah daun menjadi tabung (rumput bulu, fescue), pemosisian daun dengan tepi sinar matahari (eucalyptus), pengurangan dedaunan ( saxaul, kaktus); untuk mencegah pembekuan: bentuk khusus pertumbuhan - dwarfisme, pembentukan bentuk merayap (musim dingin di bawah salju), warna gelap (membantu menyerap sinar panas dengan lebih baik dan menghangatkan diri di bawah salju)
2. pada hewan
   • berdarah dingin (poikilothermic, ectothermic) [invertebrata, ikan, amfibi dan reptil] - pengaturan suhu tubuh dilakukan secara pasif dengan meningkatkan kerja otot, fitur struktur dan warna integumen, menemukan tempat di mana penyerapan sinar matahari yang intens dimungkinkan , dst., t .to. mereka tidak bisa tetap hangat proses metabolisme dan aktivitas mereka terutama tergantung pada panas yang datang dari luar, dan suhu tubuh - pada nilai suhu lingkungan dan keseimbangan energi (rasio penyerapan dan pengembalian energi radiasi).
   • berdarah panas (homeotermik, endotermik) [burung dan mamalia] - mampu mempertahankan suhu tubuh yang konstan terlepas dari suhu lingkungan. Properti ini memungkinkan banyak spesies hewan untuk hidup dan berkembang biak pada suhu di bawah nol (rusa kutub, beruang kutub, pinniped, penguin). Dalam proses evolusi, mereka telah mengembangkan dua mekanisme termoregulasi yang dengannya mereka mempertahankan suhu tubuh yang konstan: kimiawi dan fisik. [menunjukkan] .
     • Mekanisme kimia termoregulasi disediakan oleh kecepatan dan intensitas reaksi redoks dan dikendalikan secara refleks oleh sistem saraf pusat. Peran penting dalam meningkatkan efisiensi mekanisme kimia termoregulasi dimainkan oleh aromorfosis seperti penampilan jantung empat bilik, peningkatan organ pernapasan pada burung dan mamalia.
     • Mekanisme fisik termoregulasi disediakan oleh penampilan penutup insulasi panas (bulu, bulu, lemak subkutan), kelenjar keringat, organ pernapasan, serta pengembangan mekanisme saraf untuk mengatur sirkulasi darah.

     Kasus khusus homoiothermia adalah heterothermia - tingkat suhu tubuh yang berbeda tergantung pada aktivitas fungsional organisme. Heterothermia adalah karakteristik hewan yang jatuh ke dalam hibernasi atau pingsan sementara selama periode yang tidak menguntungkan dalam setahun. Pada saat yang sama, suhu tubuh mereka yang tinggi secara nyata berkurang karena metabolisme yang lambat (tupai tanah, landak, kelelawar, anak ayam cepat, dll.).

Batas daya tahan besar nilai faktor suhu berbeda baik pada organisme poikilothermic maupun homoiothermic.

Spesies eurythermal mampu mentolerir fluktuasi suhu pada rentang yang luas.

Organisme stenotermik hidup dalam kondisi batas suhu yang sempit, dibagi lagi menjadi spesies stenotermik yang menyukai panas (anggrek, semak teh, kopi, karang, ubur-ubur, dll.) kedalaman laut dll.).

Untuk setiap organisme atau kelompok individu, ada zona optimal suhu, di mana aktivitas diekspresikan dengan sangat baik. Di atas zona ini adalah zona pingsan termal sementara, bahkan lebih tinggi - zona tidak aktif yang berkepanjangan atau hibernasi musim panas, berbatasan dengan zona suhu mematikan yang tinggi. Ketika yang terakhir jatuh di bawah optimal, ada zona pingsan dingin, hibernasi dan suhu rendah yang mematikan.

Distribusi individu dalam populasi, tergantung pada perubahan faktor suhu di wilayah tersebut, umumnya mengikuti pola yang sama. Zona suhu optimal sesuai dengan kepadatan populasi tertinggi, dan di kedua sisinya, penurunan kepadatan diamati hingga batas kisaran, di mana itu adalah yang terendah.

Faktor suhu di sebagian besar wilayah Bumi tunduk pada fluktuasi harian dan musiman yang nyata, yang pada gilirannya menentukan ritme yang sesuai dari fenomena biologis di alam. Tergantung pada penyediaan energi panas ke bagian simetris dari kedua belahan bumi, mulai dari khatulistiwa, zona iklim berikut dibedakan:

1. zona tropis. Suhu tahunan rata-rata minimum melebihi 16 ° C, pada hari-hari paling dingin tidak turun di bawah 0 ° C. Fluktuasi suhu dari waktu ke waktu tidak signifikan, amplitudo tidak melebihi 5 ° C. Vegetasi sepanjang tahun.
2. zona subtropis. Suhu rata-rata bulan terdingin tidak lebih rendah dari 4° C, dan bulan terpanas di atas 20° C. Suhu di bawah nol jarang terjadi. Tidak ada lapisan salju yang stabil di musim dingin. Musim tanam berlangsung 9-11 bulan.
3. zona sedang. Musim tanam musim panas dan periode musim dingin dormansi tanaman diekspresikan dengan baik. Bagian utama dari zona ini memiliki tutupan salju yang stabil. Embun beku khas di musim semi dan musim gugur. Terkadang zona ini dibagi menjadi dua: cukup hangat dan cukup dingin, yang ditandai oleh empat musim.
4. zona dingin. Suhu tahunan rata-rata di bawah 0 ° C, embun beku mungkin terjadi bahkan selama musim tanam yang singkat (2-3 bulan). Fluktuasi suhu tahunan sangat besar.

Pola sebaran vertikal vegetasi, tanah, dan satwa liar di daerah pegunungan juga terutama disebabkan oleh faktor suhu. Di pegunungan Kaukasus, India, Afrika, empat atau lima sabuk tanaman dapat dibedakan, urutannya dari bawah ke atas sesuai dengan urutannya. zona lintang dari ekuator ke kutub pada ketinggian yang sama.

Kelembaban

Faktor lingkungan yang ditandai dengan kandungan air di udara, tanah, organisme hidup. Di alam, ada ritme kelembaban harian: naik di malam hari dan turun di siang hari. Bersama dengan suhu dan cahaya, kelembaban memainkan peran penting dalam mengatur aktivitas organisme hidup. Sumber air utama bagi tumbuhan dan hewan adalah curah hujan dan Air tanah serta embun dan kabut.

Kelembaban adalah kondisi yang diperlukan untuk keberadaan semua organisme hidup di Bumi. Kehidupan berasal dari lingkungan akuatik. Penduduk bumi masih bergantung pada air. Bagi banyak spesies hewan dan tumbuhan, air terus menjadi habitat. Pentingnya air dalam proses kehidupan ditentukan oleh fakta bahwa itu adalah lingkungan utama dalam sel, di mana proses metabolisme dilakukan, ia bertindak sebagai produk awal, antara dan akhir yang paling penting dari transformasi biokimia. Pentingnya air juga ditentukan oleh kandungan kuantitatifnya. Organisme hidup terdiri dari setidaknya 3/4 air.

Dalam kaitannya dengan air, tumbuhan tingkat tinggi dibagi menjadi:

• hydrophytes - tanaman air (teratai air, panah, duckweed);
• hygrophytes - penghuni tempat yang terlalu lembab (calamus, awas);
• mesofit - tanaman dengan kondisi kelembaban normal (lili lembah, valerian, lupin);
• xerophytes - tanaman yang hidup dalam kondisi kekurangan kelembaban konstan atau musiman (saxaul, duri unta, ephedra) dan sukulen varietasnya (kaktus, euphorbia).

Adaptasi untuk hidup di lingkungan yang mengalami dehidrasi dan lingkungan dengan kekurangan kelembaban secara berkala Fitur penting dari faktor iklim utama (cahaya, suhu, kelembaban) adalah variabilitas regulernya selama siklus tahunan dan bahkan pada siang hari, serta tergantung pada zonasi geografis. Dalam hal ini, adaptasi organisme hidup juga memiliki karakter reguler dan musiman. Adaptasi organisme terhadap kondisi lingkungan bisa cepat dan reversibel atau agak lambat, yang tergantung pada kedalaman dampak faktor tersebut. Sebagai hasil dari aktivitas vital, organisme mampu mengubah kondisi abiotik kehidupan. Misalnya, tanaman tingkat bawah berada dalam kondisi penerangan yang lebih sedikit; Proses penguraian zat organik yang terjadi di badan air seringkali menyebabkan kekurangan oksigen bagi organisme lain. Karena aktivitas organisme air, suhu dan rezim air, jumlah oksigen, karbon dioksida, pH medium, komposisi spektral ringan dan lain-lain. Lingkungan udara dan komposisi gasnya Perkembangan lingkungan udara oleh organisme dimulai setelah mereka mendarat. Tinggal di lingkungan udara memerlukan adaptasi khusus dan tingkat organisasi tumbuhan dan hewan yang tinggi. Kepadatan rendah dan kadar air, kandungan oksigen tinggi, mudah dipindahkan massa udara, perubahan suhu yang tiba-tiba, dll., Secara nyata memengaruhi proses respirasi, pertukaran air, dan pergerakan makhluk hidup. Sebagian besar hewan darat selama evolusi memperoleh kemampuan untuk terbang (75% dari semua spesies hewan darat). Banyak spesies dicirikan oleh ansmochory - penyelesaian dengan bantuan arus udara (spora, biji, buah-buahan, kista protozoa, serangga, laba-laba, dll.). Beberapa tanaman telah menjadi angin penyerbukan. Untuk keberhasilan keberadaan organisme, tidak hanya sifat fisik, tetapi juga sifat kimia udara, kandungan komponen gas yang diperlukan untuk kehidupan adalah penting. Oksigen. Untuk mayoritas mutlak Organisme hidup membutuhkan oksigen untuk hidup. Hanya bakteri anaerob yang dapat berkembang biak di lingkungan anoksik. Oksigen memastikan pelaksanaan reaksi eksotermik, di mana energi yang diperlukan untuk kehidupan organisme dilepaskan. Ini adalah akseptor elektron terakhir, yang dipisahkan dari atom hidrogen dalam proses pertukaran energi. Dalam kimia keadaan terikat oksigen adalah bagian dari banyak senyawa organik dan mineral yang sangat penting dari organisme hidup. Perannya sebagai agen pengoksidasi dalam sirkulasi elemen individu biosfer sangat besar. Satu-satunya produsen oksigen bebas di Bumi adalah tumbuhan hijau, yang membentuknya dalam proses fotosintesis. Sejumlah oksigen terbentuk sebagai hasil fotolisis uap air oleh sinar ultraviolet di luar lapisan ozon. Penyerapan oksigen oleh organisme dari lingkungan luar terjadi oleh seluruh permukaan tubuh (protozoa, cacing) atau oleh organ pernapasan khusus: trakea (serangga), insang (ikan), paru-paru (vertebrata). Oksigen secara kimiawi terikat dan diangkut ke seluruh tubuh oleh pigmen darah khusus: hemoglobin (vertebrata), hemocyapin (moluska, krustasea). Organisme yang hidup dalam kondisi kekurangan oksigen yang konstan telah mengembangkan adaptasi yang tepat: peningkatan kapasitas oksigen darah, gerakan pernapasan yang lebih sering dan lebih dalam, kapasitas paru-paru yang besar (di dataran tinggi, burung) atau penurunan penggunaan oksigen oleh jaringan karena peningkatan jumlah mioglobin, akumulator oksigen dalam jaringan (di antara penghuni lingkungan akuatik). Karena kelarutan CO 2 dan O 2 yang tinggi dalam air, kandungan relatifnya di sini lebih tinggi (2-3 kali) daripada di udara (Gbr. 1). Keadaan ini sangat penting bagi organisme akuatik yang menggunakan oksigen terlarut untuk respirasi atau CO2 untuk fotosintesis (fototrof akuatik). Karbon dioksida. Jumlah normal gas ini di udara kecil - 0,03% (berdasarkan volume) atau 0,57 mg / l. Akibatnya, bahkan fluktuasi kecil dalam kandungan CO 2 secara signifikan tercermin dalam proses fotosintesis, yang secara langsung bergantung padanya. Sumber utama CO 2 yang masuk ke atmosfer adalah respirasi hewan dan tumbuhan, proses pembakaran, letusan gunung berapi, aktivitas mikroorganisme tanah dan jamur, perusahaan industri dan transportasi. Memiliki sifat penyerapan di wilayah spektrum inframerah, karbon dioksida mempengaruhi parameter optik dan rezim suhu atmosfer, menyebabkan "efek rumah kaca" yang terkenal. penting aspek lingkungan adalah peningkatan kelarutan oksigen dan karbon dioksida dalam air karena suhunya menurun. Itulah sebabnya fauna cekungan air di kutub dan garis lintang subpolar sangat melimpah dan beragam, terutama karena peningkatan konsentrasi di air dingin oksigen. Pembubaran oksigen dalam air, seperti gas lainnya, mematuhi hukum Henry: berbanding terbalik dengan suhu dan berhenti ketika titik didih tercapai. PADA air hangat Di cekungan tropis, penurunan konsentrasi oksigen terlarut membatasi respirasi, dan, akibatnya, kehidupan dan jumlah hewan air. Baru-baru ini, telah terjadi penurunan yang nyata dalam rezim oksigen di banyak badan air, yang disebabkan oleh peningkatan jumlah polutan organik, yang penghancurannya membutuhkan sejumlah besar oksigen. Zonasi distribusi organisme hidup Zonasi geografis (latitudinal) Dalam arah garis lintang dari utara ke selatan, zona alami berikut berturut-turut terletak di wilayah Federasi Rusia: tundra, taiga, hutan gugur, stepa, gurun. Di antara unsur-unsur iklim yang menentukan zonalitas distribusi dan distribusi organisme, peran utama dimainkan oleh faktor abiotik - suhu, kelembaban, rezim cahaya. Perubahan zona yang paling mencolok dimanifestasikan dalam sifat vegetasi - komponen utama biocenosis. Ini, pada gilirannya, disertai dengan perubahan komposisi hewan - konsumen dan penghancur residu organik dalam mata rantai rantai makanan. Tundra- dataran dingin tanpa pohon di belahan bumi utara. Kondisi iklimnya sangat tidak cocok untuk vegetasi tanaman dan dekomposisi residu organik (permafrost, relatif suhu rendah bahkan di musim panas, periode singkat suhu positif). Di sini, biocenosis kecil dalam komposisi spesies (lumut, lumut) terbentuk. Dalam hal ini, produktivitas biocenosis tundra rendah: 5-15 c/ha bahan organik per tahun. Daerah taiga dicirikan oleh kondisi tanah dan iklim yang relatif menguntungkan, terutama untuk tumbuhan runjung. Biocenosis yang kaya dan sangat produktif telah terbentuk di sini. Pembentukan tahunan bahan organik adalah 15-50 c/ha. Kondisi zona beriklim menyebabkan pembentukan biocenosis kompleks hutan gugur dengan produktivitas biologis tertinggi di wilayah Federasi Rusia (hingga 60 c/ha per tahun). Varietas hutan gugur adalah hutan ek, hutan maple beech, hutan campuran, dll. Hutan seperti itu dicirikan oleh semak yang berkembang dengan baik dan semak berumput, yang berkontribusi pada penempatan fauna yang beragam dalam spesies dan kuantitas. stepa- zona alami dari zona beriklim belahan bumi, yang ditandai dengan pasokan air yang tidak mencukupi, oleh karena itu herba, terutama vegetasi sereal (rumput bulu, fescue, dll.) berlaku di sini. Dunia hewan beragam dan kaya (rubah, kelinci, hamster, tikus, banyak burung, terutama yang bermigrasi). Area terpenting untuk produksi biji-bijian, industri, tanaman sayuran, dan ternak terletak di zona stepa. Produktivitas biologis zona alami ini relatif tinggi (sampai 50 c/ha per tahun). gurun menang di Asia Tengah. Karena curah hujan rendah dan suhu tinggi di musim panas, vegetasi menutupi kurang dari setengah wilayah zona ini dan memiliki adaptasi khusus terhadap kondisi kering. Dunia hewan beragam, fitur biologisnya dipertimbangkan sebelumnya. Pembentukan tahunan bahan organik di zona gurun tidak melebihi 5 q/ha (Gbr. 107). Salinitas lingkungan Salinitas lingkungan perairan ditandai dengan kandungan garam terlarut di dalamnya. Air tawar mengandung 0,5-1,0 g/l, dan air laut mengandung 10-50 g/l garam. Salinitas lingkungan perairan penting bagi penghuninya. Ada hewan yang beradaptasi untuk hidup hanya di air tawar (cyprinids) atau hanya di air laut (herring). Beberapa ikan memiliki tahapan yang terpisah perkembangan individu melewati salinitas air yang berbeda, misalnya, belut biasa hidup di air tawar, dan bermigrasi untuk bertelur di Laut Sargasso. Penghuni air seperti itu membutuhkan pengaturan keseimbangan garam dalam tubuh yang tepat. Mekanisme pengaturan komposisi ionik organisme. Hewan darat dipaksa untuk mengatur komposisi garam dari jaringan cair mereka untuk menjaga lingkungan internal dalam keadaan ion yang konstan atau hampir konstan secara kimiawi. Cara utama untuk menjaga keseimbangan garam pada organisme air dan tumbuhan darat adalah dengan menghindari habitat dengan salinitas yang tidak sesuai. Mekanisme seperti itu harus bekerja secara intensif dan akurat pada ikan yang bermigrasi (salmon, chum salmon, pink salmon, belut, sturgeon), yang secara berkala berpindah dari air laut ke air tawar atau sebaliknya. Cara termudah adalah pengaturan osmotik dalam air tawar. Diketahui bahwa konsentrasi ion pada yang terakhir jauh lebih rendah daripada di jaringan cair. Menurut hukum osmosis, lingkungan eksternal di sepanjang gradien konsentrasi melalui membran semi-permeabel memasuki sel, ada semacam "perkembangbiakan" konten internal. Jika proses seperti itu tidak dikendalikan, organisme bisa membengkak dan mati. Namun, organisme air tawar memiliki organ yang membuang kelebihan air ke luar. Pelestarian ion yang diperlukan untuk kehidupan difasilitasi oleh fakta bahwa urin organisme tersebut cukup encer (Gbr. 2, a). Pemisahan larutan encer seperti itu dari cairan internal mungkin memerlukan kerja kimia aktif dari sel atau organ khusus (ginjal) dan konsumsinya dalam proporsi yang signifikan dari total energi metabolisme basal. Sebaliknya, hewan laut dan ikan hanya minum dan mengasimilasi air laut, sehingga mengisi kembali pengeluarannya yang konstan dari tubuh ke lingkungan eksternal, yang ditandai dengan potensi osmotik yang tinggi. Pada saat yang sama, ion monovalen air garam diekskresikan secara aktif oleh insang, dan ion divalen - oleh ginjal (Gbr. 2, b). Sel menghabiskan cukup banyak energi untuk memompa air berlebih, oleh karena itu, dengan peningkatan salinitas dan penurunan air dalam tubuh, organisme biasanya beralih ke keadaan tidak aktif - mati suri garam. Ini adalah karakteristik spesies yang hidup di genangan air yang mengering secara berkala. air laut, muara, di pesisir (rotifer, bo-coplov, flagellata, dll.) Salinitas lapisan atas kerak bumi ditentukan oleh kandungan ion kalium dan natrium di dalamnya, dan, seperti salinitas lingkungan akuatik, penting bagi penghuninya dan, pertama-tama, tanaman yang memiliki adaptasi yang sesuai dengannya. Faktor ini tidak disengaja untuk tanaman; itu menyertai mereka selama proses evolusi. Yang disebut vegetasi solonchak (saltwort, licorice, dll.) terbatas pada tanah dengan kandungan kalium dan natrium yang tinggi. Lapisan atas kerak bumi adalah tanah. Selain salinitas tanah, indikator lainnya dibedakan: keasaman, rezim hidrotermal, aerasi tanah, dll. Bersama dengan relief, sifat-sifat permukaan bumi ini, yang disebut faktor edafis lingkungan, memiliki dampak ekologis bagi penghuninya. Faktor lingkungan edafis Sifat-sifat permukaan bumi yang memiliki dampak ekologis bagi penghuninya. dipinjam Profil tanah Jenis tanah ditentukan oleh komposisi dan warnanya. A - Tanah Tundra memiliki permukaan gambut yang gelap. B - Tanah gurun ringan, berbutir kasar dan miskin bahan organik Tanah kastanye (C) dan chernozem (D) adalah tanah padang rumput kaya humus yang khas dari stepa Eurasia dan padang rumput Amerika Utara. Latosol (E) terlindi kemerahan dari sabana tropis memiliki lapisan yang sangat tipis tetapi kaya humus. Tanah podsolik adalah tipikal dari garis lintang utara, di mana ada banyak curah hujan dan sangat sedikit penguapan. Mereka termasuk podzol hutan coklat organik (F), podzol coklat abu-abu (H), dan podzol abu-abu berbatu (I), yang memiliki pohon jenis konifera dan gugur. Semuanya relatif asam, dan berbeda dengan mereka, podzol (G) merah-kuning. hutan pinus tercuci cukup kuat. Tergantung pada faktor edafis, sejumlah kelompok ekologi tumbuhan dapat dibedakan. Menurut reaksi keasaman larutan tanah, ada: spesies acidophilic yang tumbuh pada pH di bawah 6,5 (tanaman rawa gambut, ekor kuda, pinus, cemara, pakis); neutrofilik, lebih menyukai tanah dengan reaksi netral (pH 7) (kebanyakan tanaman budidaya); basiphilic - tanaman yang tumbuh paling baik pada substrat yang memiliki reaksi basa(pH lebih dari 7) (cemara, hornbeam, thuja) dan acuh tak acuh - dapat tumbuh pada tanah dengan nilai pH yang berbeda. Berdasarkan komposisi kimia tanah, tumbuhan dibedakan menjadi: oligotrofik, tidak menuntut jumlah nutrisi; mesotrofik, membutuhkan mineral dalam jumlah sedang di tanah (tanaman herba, cemara), mesotrofik, membutuhkan dalam jumlah besar elemen abu yang tersedia (ek, buah). Sehubungan dengan baterai individu spesies yang sangat menuntut kandungan nitrogen tinggi di tanah disebut - nitrofil (jelatang, tanaman lumbung); membutuhkan banyak kalsium - calcephiles (beech, larch, cutter, kapas, zaitun); tanaman tanah salin disebut halophytes (salwort, sarsazan), beberapa halophytes mampu mengeluarkan kelebihan garam di luar, di mana garam ini, setelah pengeringan, membentuk film padat atau kelompok kristal Sehubungan dengan komposisi mekanik tanaman pasir yang mengalir bebas - psammophytes (saxaul, akasia pasir) tanaman screes, retakan dan depresi bebatuan dan habitat serupa lainnya - lithophytes [petrofit] (juniper, sessile oak) Relief medan dan sifat tanah secara signifikan mempengaruhi kekhasan pergerakan hewan, distribusi spesies yang aktivitas vitalnya secara sementara atau permanen terhubung dengan tanah. Sifat sistem akar (dalam, permukaan) dan cara hidup fauna tanah bergantung pada rezim hidrotermal tanah, aerasi, komposisi mekanis dan kimianya. Komposisi kimia tanah dan keragaman penghuninya mempengaruhi kesuburannya. Yang paling subur adalah tanah chernozem yang kaya akan humus. Sebagai faktor abiotik, relief mempengaruhi distribusi faktor iklim dan, dengan demikian, pembentukan flora dan fauna yang sesuai. Misalnya, di lereng selatan bukit atau gunung, selalu ada suhu yang lebih tinggi, penerangan yang lebih baik dan, karenanya, kelembaban yang lebih rendah.

Faktor abiotik adalah faktor ruang angkasa (radiasi sinar matahari) iklim (cahaya, suhu, kelembaban, tekanan atmosfer, curah hujan, pergerakan udara), edafis atau tanah faktor (komposisi mekanis tanah, kapasitas kelembaban, permeabilitas udara, kepadatan tanah), faktor orografis (relief, ketinggian di atas permukaan laut, paparan lereng), faktor kimia (komposisi gas udara, komposisi garam dan keasaman larutan air dan tanah). Faktor abiotik mempengaruhi organisme hidup (langsung atau tidak langsung) melalui aspek metabolisme tertentu. Keunikan mereka adalah dampak sepihak: tubuh dapat beradaptasi dengan mereka, tetapi tidak memiliki efek signifikan pada mereka.

Saya. Faktor Ruang

Biosfer, sebagai habitat organisme hidup, tidak terisolasi dari proses kompleks yang terjadi di luar angkasa, dan tidak hanya berhubungan langsung dengan Matahari. Debu kosmik, materi meteorit jatuh ke Bumi. Bumi secara berkala bertabrakan dengan asteroid, mendekati komet. Zat dan gelombang yang dihasilkan dari suar melewati Galaxy supernova. Tentu saja, planet kita paling dekat hubungannya dengan proses yang terjadi di Matahari, dengan apa yang disebut aktivitas matahari. Inti dari fenomena ini adalah transformasi energi yang terakumulasi dalam medan magnet Matahari menjadi energi pergerakan massa gas, partikel cepat, dan radiasi elektromagnetik gelombang pendek.

Proses paling intens diamati di pusat aktivitas, yang disebut daerah aktif, di mana medan magnet diperkuat, daerah dengan kecerahan yang meningkat muncul, serta apa yang disebut bintik matahari. Pelepasan energi eksplosif dapat terjadi di daerah aktif, disertai dengan ejeksi plasma, kemunculan sinar kosmik matahari secara tiba-tiba, dan peningkatan emisi gelombang pendek dan radio. Diketahui bahwa perubahan tingkat aktivitas flare bersifat siklik dengan siklus normal 22 tahun, meskipun diketahui fluktuasi dengan frekuensi 4,3 hingga 1850 tahun. Aktivitas matahari mempengaruhi sejumlah proses kehidupan di Bumi - dari terjadinya epidemi dan ledakan kelahiran hingga transformasi iklim besar. Ini ditunjukkan kembali pada tahun 1915 oleh ilmuwan Rusia A.L. Chizhevsky, pendiri ilmu baru - heliobiologi (dari bahasa Yunani helios - Matahari), yang mempertimbangkan dampak perubahan aktivitas matahari pada biosfer Bumi.

Dengan demikian, radiasi elektromagnetik yang terkait dengan aktivitas matahari dengan rentang panjang gelombang yang luas adalah salah satu faktor kosmik yang paling penting. Penyerapan radiasi gelombang pendek oleh atmosfer bumi mengarah pada pembentukan cangkang pelindung, khususnya ozonosfer. Di antara faktor-faktor kosmik lainnya, radiasi sel-sel Matahari harus disebutkan.

Korona matahari (bagian atas atmosfer matahari), terutama terdiri dari atom hidrogen terionisasi - proton - dengan campuran helium, terus berkembang. Meninggalkan korona, aliran plasma hidrogen ini merambat ke arah radial dan mencapai Bumi. Mereka memanggilnya angin matahari. Itu memenuhi seluruh area tata surya; dan terus-menerus mengalir di sekitar Bumi, berinteraksi dengan medan magnetnya. Jelas bahwa ini disebabkan oleh dinamika aktivitas magnetik (misalnya, badai magnetik) dan secara langsung memengaruhi kehidupan di Bumi.

Perubahan ionosfer di daerah kutub Bumi juga terkait dengan sinar kosmik matahari, yang menyebabkan ionisasi. Selama semburan kuat aktivitas matahari, dampak sinar kosmik matahari dapat secara singkat melebihi latar belakang sinar kosmik galaksi yang biasa. Saat ini, sains telah mengumpulkan banyak materi faktual yang menggambarkan pengaruh faktor kosmik pada proses biosfer. Secara khusus, sensitivitas invertebrata terhadap perubahan aktivitas matahari telah terbukti, korelasi variasinya dengan dinamika sistem saraf dan kardiovaskular manusia, serta dengan dinamika penyakit - keturunan, onkologis, infeksi, dll., telah ditetapkan.

Fitur dampak pada biosfer dari faktor kosmik dan manifestasi aktivitas matahari adalah bahwa permukaan planet kita dipisahkan dari Kosmos oleh lapisan materi yang kuat di keadaan gas, yaitu atmosfer.

II. faktor iklim

Fungsi pembentuk iklim yang paling penting adalah atmosfer sebagai lingkungan yang merasakan faktor kosmik dan matahari.

1. Cahaya. Energi radiasi matahari merambat di ruang angkasa dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sekitar 99% di antaranya adalah sinar dengan panjang gelombang 170-4000 nm, termasuk 48% di bagian spektrum yang terlihat dengan panjang gelombang 400-760 nm, dan 45% di inframerah (panjang gelombang dari 750 nm sampai 10 "3 m) , sekitar 7% - hingga ultraviolet (panjang gelombang kurang dari 400 nm).Dalam proses fotosintesis, peran paling penting dimainkan oleh radiasi aktif fotosintesis (380-710 nm).

Jumlah energi radiasi matahari yang datang ke bumi (sampai batas atas atmosfer) hampir konstan dan diperkirakan mencapai 1370 W/m2. Nilai ini disebut konstanta matahari.

Melewati atmosfer, radiasi matahari disebarkan oleh molekul gas, pengotor tersuspensi (padat dan cair), diserap oleh uap air, ozon, karbon dioksida, partikel debu. Radiasi matahari yang tersebar sebagian mencapai permukaan bumi. Miliknya bagian yang terlihat menciptakan cahaya di siang hari tanpa adanya sinar matahari langsung, misalnya, di awan tebal.

Energi radiasi matahari tidak hanya diserap oleh permukaan bumi, tetapi juga dipantulkan dalam bentuk aliran radiasi gelombang panjang. Permukaan berwarna lebih terang memantulkan cahaya lebih intens daripada yang lebih gelap. Jadi, salju murni mencerminkan 80-95%, tercemar - 40-50, tanah chernozem - 5-14, pasir ringan - 35-45, kanopi hutan - 10-18%. Rasio radiasi matahari yang dipantulkan oleh permukaan terhadap yang masuk disebut albedo.

Energi radiasi Matahari dikaitkan dengan iluminasi permukaan bumi, yang ditentukan oleh durasi dan intensitas fluks bercahaya. Tumbuhan dan hewan dalam proses evolusi telah mengembangkan adaptasi fisiologis, morfologis dan perilaku yang mendalam terhadap dinamika iluminasi. Semua hewan, termasuk manusia, memiliki apa yang disebut ritme sirkadian (harian).

Persyaratan organisme untuk durasi waktu gelap dan terang tertentu disebut fotoperiodisme, dan fluktuasi musiman dalam iluminasi sangat penting. Tren progresif menuju penurunan panjang siang hari dari musim panas ke musim gugur berfungsi sebagai informasi untuk mempersiapkan musim dingin atau hibernasi. Karena kondisi fotoperiodik bergantung pada garis lintang, sejumlah spesies (terutama serangga) dapat membentuk ras geografis yang berbeda dalam panjang hari ambang batas.

2. Suhu

Stratifikasi suhu adalah perubahan suhu air sepanjang kedalaman suatu objek air. Perubahan suhu yang terus menerus adalah karakteristik dari setiap sistem ekologi. Seringkali kata "gradien" digunakan untuk menunjukkan perubahan seperti itu. Namun, stratifikasi suhu air di reservoir adalah fenomena tertentu. Jadi, di musim panas, air permukaan lebih panas daripada air dalam. Karena air yang lebih hangat memiliki kepadatan yang lebih rendah dan viskositas yang lebih rendah, sirkulasinya terjadi di permukaan, lapisan yang dipanaskan dan tidak bercampur dengan air dingin yang lebih padat dan lebih kental. Zona perantara dengan gradien suhu yang tajam terbentuk antara lapisan hangat dan dingin, yang disebut termoklin. Rezim suhu umum yang terkait dengan perubahan suhu periodik (tahunan, musiman, harian) juga merupakan kondisi terpenting bagi habitat organisme hidup di air.

3. Kelembaban. Kelembaban adalah jumlah uap air di udara. Lapisan bawah atmosfer paling kaya akan kelembaban (hingga ketinggian 1,5-2,0 km), di mana sekitar 50% dari semua kelembaban atmosfer terkonsentrasi. Kandungan uap air di udara tergantung pada suhu yang terakhir.

4. Curah hujan adalah air dalam bentuk cair (tetes) atau padat yang jatuh ke bumi. permukaan dari awan atau diendapkan langsung dari udara karena kondensasi uap air. Hujan, salju, gerimis, hujan beku, butiran salju, butiran es, hujan es bisa jatuh dari awan. Jumlah curah hujan diukur dengan ketebalan lapisan air yang jatuh dalam milimeter.

Curah hujan berkaitan erat dengan kelembaban udara dan merupakan hasil dari kondensasi uap air. Karena kondensasi di lapisan udara permukaan, embun dan kabut terbentuk, dan kristalisasi kelembaban diamati pada suhu rendah. Kondensasi dan kristalisasi uap air di lapisan atmosfer yang lebih tinggi membentuk awan struktur yang berbeda dan menyebabkan presipitasi. Alokasikan zona basah (lembab) dan kering (kering) di dunia. Jumlah maksimum curah hujan jatuh di zona hutan tropis (hingga 2000 mm / tahun), sedangkan di zona kering (misalnya, di gurun) - 0,18 mm / tahun.

Curah hujan - faktor terpenting, yang mempengaruhi proses pencemaran lingkungan alam. Kehadiran uap air (kabut) di udara dengan masuknya secara simultan, misalnya, belerang dioksida ke dalamnya mengarah pada fakta bahwa yang terakhir berubah menjadi asam belerang, yang dioksidasi menjadi asam sulfat. Dalam kondisi udara tergenang (tenang), kabut beracun yang stabil terbentuk. Zat tersebut dapat tersapu keluar dari atmosfer dan disimpan di permukaan darat dan laut. Hasil yang khas adalah apa yang disebut hujan asam. Materi partikulat di atmosfer dapat berfungsi sebagai inti untuk kondensasi uap air, menyebabkan bentuk yang berbeda pengendapan.

5. Tekanan atmosfer. Tekanan normal dianggap 101,3 kPa (760 mm Hg). Di dalam permukaan bumi, terdapat daerah bertekanan tinggi dan rendah, dan minimum musiman dan harian serta tekanan maksimum diamati pada titik yang sama. Jenis dinamika tekanan atmosfer laut dan benua juga berbeda. Daerah bertekanan rendah yang terjadi secara berkala disebut siklon dan dicirikan oleh arus udara yang kuat yang bergerak dalam spiral dan bergerak di ruang angkasa menuju pusat. Siklon dikaitkan dengan cuaca yang tidak stabil dan jumlah besar pengendapan.

Sebaliknya, antisiklon dicirikan oleh cuaca yang stabil, kecepatan angin yang rendah, dan, dalam beberapa kasus, pembalikan suhu. Selama antisiklon, kondisi meteorologi yang tidak menguntungkan dari sudut pandang transfer dan dispersi pengotor dapat terjadi.

6. Pergerakan udara. Alasan pembentukan arus angin dan pergerakan massa udara adalah pemanasan yang tidak merata dari berbagai bagian permukaan bumi, terkait dengan penurunan tekanan. Aliran angin diarahkan pada tekanan yang lebih rendah, tetapi rotasi bumi juga mempengaruhi sirkulasi massa udara dalam skala global. Di lapisan permukaan udara, pergerakan massa udara mempengaruhi semua faktor meteorologi lingkungan, yaitu. terhadap iklim, meliputi suhu, kelembaban, evaporasi darat dan laut, serta transpirasi tumbuhan.

Sangat penting untuk mengetahui bahwa aliran angin adalah faktor terpenting dalam transfer, dispersi, dan pengendapan polutan yang memasuki atmosfer dari perusahaan industri, pembangkit listrik termal, dan transportasi. Kekuatan dan arah angin menentukan mode pencemaran lingkungan. Misalnya, ketenangan dalam kombinasi dengan pembalikan suhu udara dianggap sebagai kondisi meteorologi yang merugikan (NMC) yang berkontribusi terhadap polusi udara parah jangka panjang di area perusahaan industri dan tempat tinggal manusia.

Umum pola distribusi tingkat dan rezim regional faktor lingkungan

Selubung geografis Bumi (seperti biosfer) bersifat heterogen di ruang angkasa, dibedakan menjadi wilayah yang berbeda satu sama lain. Ini berturut-turut dibagi menjadi zona fisik-geografis, zona geografis, daerah pegunungan dan dataran rendah intrazonal dan sub-daerah, subzona, dll.

Sabuk fisik-geografis adalah unit taksonomi terbesar dari cangkang geografis, yang terdiri dari seri wilayah geografis, yang dekat dalam hal keseimbangan panas dan rezim pelembapan.

Ada, khususnya, Kutub Utara dan Antartika, subartik dan subantartika, sabuk beriklim sedang dan subtropis utara dan selatan, subequatorial dan khatulistiwa.

geografis (alias.–alam, lanskap) zona–ini adalah bagian penting dari sabuk fisiografis dengan karakter spesial proses geomorfologi, dengan tipe khusus iklim, vegetasi, tanah, flora dan fauna.

Zona memiliki garis besar memanjang (meskipun tidak selalu) secara luas dan dicirikan oleh kondisi alam yang serupa, urutan tertentu tergantung pada posisi latitudinal - ini adalah zonalitas geografis latitudinal, terutama karena sifat distribusi energi matahari di atas garis lintang , yaitu dengan penurunan kedatangannya dari khatulistiwa ke kutub dan kelembaban yang tidak merata.

Seiring dengan garis lintang, ada juga zonalitas vertikal (atau ketinggian) khas daerah pegunungan, yaitu, perubahan vegetasi, satwa liar, tanah, kondisi iklim, saat Anda naik dari permukaan laut, terutama terkait dengan perubahan keseimbangan panas: perbedaan suhu udara adalah 0,6-1,0 °C untuk setiap ketinggian 100 m.

AKU AKU AKU. edafisatau tanahfaktor

Menurut definisi V. R. Williams, tanah adalah cakrawala permukaan tanah yang longgar, yang mampu menghasilkan tanaman. Sifat yang paling penting dari tanah adalah kesuburannya, yaitu kemampuan menyediakan nutrisi organik dan mineral bagi tanaman. Kesuburan tergantung pada sifat fisik dan kimia tanah, yang secara bersama-sama bersifat edafogenik (dari bahasa Yunani. edafos - tanah), atau edafis, faktor.

1. Komposisi mekanis tanah. Tanah adalah produk transformasi fisik, kimia dan biologi (pelapukan) batuan, merupakan media tiga fase yang mengandung padatan; komponen cair dan gas. Ini terbentuk sebagai hasil interaksi kompleks dari iklim, tumbuhan, hewan, mikroorganisme dan dianggap sebagai tubuh bio-inert yang mengandung komponen hidup dan tidak hidup.

Ada banyak jenis tanah di dunia yang terkait dengan kondisi iklim yang berbeda dan kekhasan proses pembentukannya. Tanah dicirikan oleh zonalitas tertentu, meskipun sabuk tidak selalu kontinu. Antara tipe utama Tanah Rusia dapat disebut tundra, tanah podsolik dari zona hutan taiga (paling umum), chernozem, tanah hutan abu-abu, tanah kastanye (di selatan dan timur chernozem), tanah coklat (karakteristik stepa kering dan semi- gurun), tanah merah, solonchaks, dll. .

Sebagai hasil dari pergerakan dan transformasi zat, tanah biasanya dibagi menjadi lapisan yang terpisah, atau cakrawala, kombinasi yang membentuk profil tanah pada bagian (Gbr. 2), yang secara umum terlihat seperti ini:

cakrawala paling atas (TETAPI 1 ), mengandung produk peluruhan bahan organik, adalah yang paling subur. Disebut humus atau humus, memiliki struktur granular-kental atau berlapis. Di sanalah proses fisiko-kimia yang kompleks terjadi, sebagai akibatnya unsur-unsur nutrisi tanaman terbentuk. Humus memiliki warna yang berbeda.

Di atas horizon humus terdapat lapisan serasah tanaman yang biasa disebut serasah (A 0 ). Ini terdiri dari sisa-sisa tanaman yang belum membusuk.

Di bawah horizon humus terdapat lapisan keputihan yang tidak subur setebal 10-12 cm (A 2). Nutrisi dicuci dengan air atau asam. Oleh karena itu, disebut horizon pelindian atau leaching (eluvial). Sebenarnya, itu adalah cakrawala podsolik. Kuarsa dan aluminium oksida larut dengan lemah dan tetap berada di cakrawala ini.

Bahkan lebih rendah lagi terletak batuan induk (C).

Faktor abiotik mencakup berbagai efek komponen alam yang tidak hidup (fisiko-kimiawi) terhadap sistem biologis.

Faktor abiotik utama berikut dibedakan:

Mode cahaya (penerangan);

Rezim suhu (suhu);

Rezim air (kelembaban),

Rezim oksigen (kandungan oksigen);

Sifat fisik dan mekanik medium (densitas, viskositas, tekanan);

Sifat kimia medium (keasaman, kandungan berbagai bahan kimia).

Selain itu, ada faktor abiotik tambahan: pergerakan lingkungan (angin, aliran air, ombak, hujan), heterogenitas lingkungan (adanya shelter).

Terkadang aksi faktor abiotik menjadi bencana besar: selama kebakaran, banjir, kekeringan. Dengan alam yang besar dan bencana buatan manusia penghancuran total semua organisme dapat terjadi.

Sehubungan dengan aksi faktor abiotik utama, kelompok ekologi organisme dibedakan.

Untuk menggambarkan kelompok-kelompok ini, istilah yang digunakan mencakup akar asal Yunani kuno: -phytes (dari "phyton" - tanaman), -philes (dari "phileo" - saya suka), -trophy (dari "trophy" - makanan) , -phages (dari " phagos" - seorang pemakan). Akar - phyta digunakan dalam kaitannya dengan tanaman dan prokariota (bakteri), akar - filum - dalam kaitannya dengan hewan (lebih jarang dalam kaitannya dengan tanaman, jamur dan prokariota), akar - piala - dalam kaitannya dengan tanaman, jamur dan beberapa prokariota, akar - fag - dalam kaitannya dengan hewan, serta beberapa virus.

Rezim cahaya memiliki efek langsung, pertama-tama, pada tanaman. Sehubungan dengan iluminasi, kelompok tanaman ekologis berikut dibedakan:

1. heliophytes - tanaman yang menyukai cahaya (tanaman di ruang terbuka, habitat yang selalu terang).

2. sciophytes - tanaman yang menyukai naungan yang tidak mentolerir pencahayaan yang intens (tanaman dari tingkat bawah hutan rindang).

3. heliophytes fakultatif - tanaman toleran naungan (lebih menyukai intensitas cahaya tinggi, tetapi mampu berkembang dalam cahaya rendah). Tumbuhan ini sebagian heliophyte, sebagian sciophyte.

Rezim suhu. Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap suhu rendah dicapai dengan mengubah struktur sitoplasma, mengurangi permukaan (misalnya, karena gugurnya daun, transformasi daun khas menjadi jarum). Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap suhu tinggi Ini dicapai dengan mengubah struktur sitoplasma, mengurangi area yang dipanaskan, dan membentuk kerak yang tebal (ada tanaman pirofit yang dapat mentolerir api).

Hewan mengatur suhu tubuh dengan berbagai cara:

Regulasi biokimia - perubahan intensitas metabolisme dan tingkat produksi panas;

Termoregulasi fisik - perubahan tingkat perpindahan panas;

Tergantung pada kondisi iklim, spesies hewan dekat menunjukkan variabilitas dalam ukuran dan proporsi tubuh, yang dijelaskan oleh aturan empiris yang ditetapkan pada abad ke-19. Aturan Bergman - jika dua spesies hewan yang terkait erat berbeda dalam ukuran, maka spesies yang lebih besar hidup dalam kondisi yang lebih dingin, dan spesies yang lebih kecil hidup di iklim yang hangat. Aturan Allen - jika dua spesies hewan yang berkerabat dekat hidup di tempat yang berbeda kondisi iklim, maka rasio permukaan tubuh terhadap volume tubuh menurun dengan kemajuan ke garis lintang tinggi.

rezim air. Berdasarkan kemampuannya menjaga keseimbangan air, tumbuhan dibedakan menjadi poikilohidrat dan homeiohidrat. Tanaman poikilohydric mudah menyerap dan mudah kehilangan air, mentolerir dehidrasi berkepanjangan. Biasanya, ini adalah tanaman dengan jaringan yang kurang berkembang (lumut, beberapa pakis dan tanaman berbunga), serta ganggang, jamur, dan lumut. Tanaman homeiohidrat mampu mempertahankan kadar air yang konstan dalam jaringan. Di antara mereka adalah kelompok ekologi berikut:

1. hidatofit - tumbuhan yang direndam dalam air; tanpa air, mereka dengan cepat mati;

2. hidrofit - tanaman dari habitat yang sangat tergenang air (pantai waduk, rawa); ditandai dengan tingkat transpirasi yang tinggi; mampu tumbuh hanya dengan penyerapan air yang intensif dan konstan;

3. hygrophytes - membutuhkan tanah lembab dan kelembaban tinggi; seperti tanaman dari kelompok sebelumnya, mereka tidak mentolerir pengeringan;

4. mesofit - membutuhkan kelembaban sedang, mampu mentolerir kekeringan jangka pendek; itu adalah kelompok tanaman yang besar dan heterogen;

5. xerophytes - tanaman yang mampu mengekstraksi kelembaban saat kekurangan, membatasi penguapan air atau menyimpan air;

6. sukulen - tanaman dengan parenkim penyimpan air yang berkembang di berbagai organ; daya hisap akar rendah (hingga 8 atm), fiksasi karbon dioksida terjadi pada malam hari (metabolisme asam Crassulidae);

Dalam beberapa kasus, air tersedia dalam jumlah besar, tetapi tidak tersedia untuk tanaman (suhu rendah, salinitas tinggi atau keasaman tinggi). Dalam hal ini, tanaman memperoleh fitur xeromorfik, misalnya, tanaman rawa, tanah asin (halofit).

Hewan dalam kaitannya dengan air dibagi menjadi kelompok ekologi berikut: higrofil, mesofil, dan xerofil.

Pengurangan kehilangan air dicapai dengan berbagai cara. Pertama-tama, penutup tubuh tahan air (arthropoda, reptil, burung) berkembang. Organ ekskresi ditingkatkan: Pembuluh Malpighian di arakhnida dan pernapasan trakea, ginjal panggul di amniota. Konsentrasi produk metabolisme nitrogen meningkat: urea, asam urat, dan lainnya. Penguapan air bergantung pada suhu, jadi respons perilaku untuk menghindari panas berlebih memainkan peran penting dalam konservasi air. Yang paling penting adalah konservasi air selama perkembangan embrio di luar organisme ibu, yang mengarah pada munculnya membran embrio; pada serangga, membran serosa dan ketuban terbentuk, pada ketuban bertelur - serosa, amnion, dan allantois.

Sifat kimia lingkungan.

Modus oksigen. Sehubungan dengan kandungan oksigen, semua organisme dibagi menjadi aerobik (membutuhkan peningkatan kandungan oksigen) dan anaerobik (tidak membutuhkan oksigen). Anaerob dibagi menjadi fakultatif (mampu ada baik di hadapan dan tidak adanya oksigen) dan obligat (tidak dapat ada di lingkungan oksigen).

1. oligotrofik - tidak menuntut kandungan nutrisi mineral di dalam tanah;

2. eutrofik, atau megatrofik - menuntut kesuburan tanah; di antara tanaman eutrofik, nitrofil menonjol, membutuhkan kandungan nitrogen yang tinggi di tanah;

3. mesotrofik - menempati posisi perantara antara tanaman oligotrofik dan megatrofik.

Di antara organisme yang menyerap zat organik siap pakai di seluruh permukaan tubuh (misalnya, di antara jamur), kelompok ekologi berikut dibedakan:

Saprotrof serasah - menguraikan serasah.

Saprotrof humus - menguraikan humus.

Xilotrof, atau xylophiles - berkembang pada kayu (pada bagian tanaman yang mati atau lemah).

Koprotrof, atau koprofil - berkembang pada sisa-sisa kotoran.

Keasaman tanah (pH) juga penting bagi tanaman. Ada tanaman acidophilic yang lebih menyukai tanah asam (sphagnum, horsetail, cotton grass), tanaman calciphilic atau basophilic yang lebih menyukai tanah basa (wormwood, coltsfoot, alfalfa) dan tanaman yang tidak menuntut pH tanah (pinus, birch, yarrow, lily of the lembah).