Faktor abiotik adalah komponen dari alam mati. Ini termasuk: iklim (cahaya, suhu, air, angin, atmosfer, dll.), Bekerja pada semua habitat organisme hidup: air, udara, tanah, tubuh organisme lain. Tindakan mereka selalu kumulatif.
Lampu- salah satu faktor biotik terpenting, itu adalah sumber kehidupan bagi semua kehidupan di bumi. Dalam kehidupan organisme, tidak hanya sinar tampak yang penting, tetapi juga sinar lain yang mencapai permukaan bumi: ultraviolet, inframerah, elektromagnetik. Proses terpenting yang terjadi pada tumbuhan di Bumi dengan partisipasi energi matahari: fotosintesis. Rata-rata, 1-5% cahaya yang jatuh pada tanaman digunakan untuk fotosintesis dan ditransfer lebih jauh di sepanjang rantai makanan dalam bentuk energi yang tersimpan.
fotoperiodisme- adaptasi tumbuhan dan hewan pada panjang hari tertentu.
Pada tumbuhan: ada spesies yang menyukai cahaya dan tahan naungan. Beberapa spesies tumbuh di daerah yang terang (sereal, birch, bunga matahari), yang lain dengan kekurangan cahaya (rumput hutan, pakis), spesies yang tahan naungan dapat tumbuh dalam kondisi yang berbeda, tetapi pada saat yang sama mengubah penampilan mereka. Pohon pinus yang tumbuh sendiri memiliki tajuk yang lebat dan lebar; pada tegakan hutan, tajuk terbentuk di bagian atas, dan batangnya gundul. Ada tumbuhan hari pendek dan tumbuhan hari panjang.
Di antara hewan, cahaya adalah sarana orientasi dalam ruang. Beberapa beradaptasi untuk hidup di bawah sinar matahari, yang lain aktif di malam hari atau senja. Ada hewan, seperti tahi lalat, yang tidak membutuhkan sinar matahari.
Suhu Kisaran suhu di mana kehidupan dimungkinkan sangat kecil. Untuk sebagian besar organisme, ditentukan dari 0 hingga +50C.
Faktor suhu telah menyatakan fluktuasi musiman dan harian. Suhu menentukan laju proses biokimia dalam sel. Ini menentukan penampilan organisme dan luasnya distribusi geografis. Organisme yang dapat menahan berbagai suhu disebut eurytherms. Organisme stenotermik hidup dalam kisaran suhu yang sempit.
Beberapa organisme lebih baik beradaptasi untuk bertahan pada suhu udara yang tidak menguntungkan (tinggi atau rendah), yang lain suhu tanah. Ada sekelompok besar organisme berdarah panas yang mampu
menjaga suhu tubuh pada tingkat yang stabil. Kemampuan organisme untuk menghentikan aktivitas vitalnya pada suhu yang merugikan disebut anabiosis.
Air Tidak ada organisme hidup di bumi yang tidak mengandung air dalam jaringannya. Kandungan air dalam tubuh bisa mencapai 60-98%. Jumlah air yang dibutuhkan untuk perkembangan normal bervariasi dengan usia. Organisme sangat sensitif terhadap kekurangan air selama musim kawin.
Sehubungan dengan rezim air, tanaman dibagi menjadi 3 kelompok besar:
higrofit- Tanaman tempat basah. Mereka tidak bisa mentolerir kelangkaan air.
Mesofit- Tanaman dengan habitat yang agak lembab. Mereka mampu mentolerir kekeringan tanah dan udara untuk waktu yang singkat. Ini adalah sebagian besar tanaman pertanian, rumput padang rumput.
Xerofit- tanaman habitat kering. Mereka beradaptasi untuk waktu yang lama untuk menahan kekurangan air karena perangkat khusus. Daunnya berubah menjadi duri atau, misalnya, pada sukulen, sel-selnya tumbuh hingga ukuran yang sangat besar, menyimpan air di dalam dirinya sendiri. Untuk hewan, ada juga klasifikasi serupa. Hanya akhir dari phyta yang berubah menjadi filum: higrofil, mesofil, xerofil.
Suasana Lapisan atmosfer yang menutupi bumi dan lapisan ozon, terletak pada ketinggian 10-15 km, melindungi semua makhluk hidup dari radiasi ultraviolet yang kuat dan radiasi kosmik. Komposisi gas atmosfer modern adalah 78% nitrogen, 21% oksigen, 0,3-3% uap air, 1% jatuh pada unsur kimia lainnya.
Faktor tanah atau edafis. Tanah adalah tubuh alami bioinert yang terbentuk di bawah pengaruh alam hidup dan mati. Dia subur. Tanaman mengkonsumsi nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, boron, dan elemen jejak lainnya dari tanah. Pertumbuhan, perkembangan dan produktivitas biologis tanaman tergantung pada ketersediaan unsur hara di dalam tanah. Baik kekurangan maupun kelebihan zat gizi dapat menjadi faktor pembatas. Beberapa spesies tanaman telah beradaptasi dengan kelebihan unsur, seperti kalsium, dan disebut calciophils.
Tanah dicirikan oleh struktur tertentu, yang bergantung pada humus - produk dari aktivitas vital mikroorganisme, jamur. Tanah dalam komposisinya memiliki udara dan air, yang berinteraksi dengan elemen biosfer lainnya.
Dengan angin, air atau erosi lainnya, penutup tanah hancur, yang menyebabkan hilangnya kesuburan tanah.
Faktor orografis - medan. Medan bukanlah faktor langsung, tetapi sangat penting secara ekologis sebagai faktor tidak langsung yang mendistribusikan kembali faktor iklim dan abiotik lainnya. Contoh paling mencolok dari pengaruh relief adalah karakteristik zonalitas vertikal daerah pegunungan.
Membedakan:
nanorelief - ini adalah tumpukan di dekat liang hewan, gundukan di rawa, dll .;
microrelief - corong kecil, bukit pasir;
mesorelief - jurang, balok, lembah sungai, bukit, depresi;
macrorelief - dataran tinggi, dataran, pegunungan, mis. batas-batas geografis yang signifikan yang memiliki dampak signifikan terhadap pergerakan massa udara.
faktor biotik. Organisme hidup dipengaruhi tidak hanya oleh faktor abiotik, tetapi juga oleh organisme hidup itu sendiri. Kelompok faktor tersebut meliputi: fitogenik, zoogenik dan antropogenik.
Pengaruh faktor biotik terhadap lingkungan sangat beragam. Dalam satu kasus, ketika spesies yang berbeda saling mempengaruhi, mereka tidak memiliki efek apa pun (0), dalam kasus lain, efeknya menguntungkan (+) atau tidak menguntungkan (-).
Jenis Hubungan Tampilan
Netralisme (0,0) – spesies tidak saling mempengaruhi;
Kompetisi (-,-) - setiap spesies memiliki efek buruk, menekan yang lain dan menggusur yang lebih lemah;
Hidup berdampingan (+), salah satu spesies dapat berkembang secara normal hanya dengan adanya spesies lain (simbiosis tanaman dan jamur);
kerjasama proto (+) - kerjasama, pengaruh yang saling menguntungkan, tidak sekuat mutualisme;
komensalisme (+, 0) satu spesies mendapat manfaat dari koeksistensi;
amensalisme (0,-) - satu spesies tertindas, spesies lain tidak tertindas;
Pengaruh antropogenik cocok dengan klasifikasi hubungan spesies ini. Di antara faktor biotik, ini adalah yang paling kuat. Itu bisa langsung atau tidak langsung, positif atau negatif. Dampak antropogenik terhadap lingkungan abiotik dan biotik dibahas lebih lanjut dalam manual dari sudut pandang konservasi alam.
Ingatlah sekali lagi bahwa faktor abiotik adalah sifat-sifat alam mati yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi organisme hidup. Slide 3 menunjukkan klasifikasi faktor abiotik.
Suhu merupakan faktor iklim yang paling penting. Itu tergantung padanya tingkat metabolisme organisme dan mereka distribusi geografis. Setiap organisme dapat hidup dalam kisaran suhu tertentu. Dan meskipun untuk berbagai jenis organisme ( eurythermal dan stenothermal) interval ini berbeda, untuk sebagian besar dari mereka zona suhu optimal di mana fungsi vital dilakukan paling aktif dan efisien relatif kecil. Kisaran suhu di mana kehidupan dapat eksis adalah sekitar 300 C: dari -200 hingga +100 C. Tetapi sebagian besar spesies dan sebagian besar aktivitasnya terbatas pada kisaran suhu yang lebih sempit. Beberapa organisme, terutama pada tahap istirahat, dapat hidup setidaknya untuk sementara waktu, pada suhu yang sangat rendah. Jenis mikroorganisme tertentu, terutama bakteri dan alga, dapat hidup dan berkembang biak pada suhu yang mendekati titik didih. Batas atas untuk bakteri sumber air panas adalah 88 C, untuk ganggang biru-hijau adalah 80 C, dan untuk ikan dan serangga yang paling tahan adalah sekitar 50 C. Sebagai aturan, batas atas faktor tersebut lebih kritis daripada yang lebih rendah, meskipun banyak organisme di dekat batas atas rentang toleransi berfungsi lebih efisien.
Pada hewan air, kisaran toleransi suhu biasanya lebih sempit daripada hewan darat, karena kisaran fluktuasi suhu di air lebih kecil daripada di darat.
Dari sudut pandang dampaknya terhadap organisme hidup, variabilitas suhu sangat penting. Suhu berkisar antara 10 sampai 20 C (rata-rata 15 C) tidak selalu mempengaruhi tubuh dengan cara yang sama seperti suhu konstan 15 C. Aktivitas vital organisme, yang di alam biasanya terkena suhu yang bervariasi, sepenuhnya atau sebagian ditekan atau diperlambat oleh suhu konstan. Dengan bantuan suhu variabel, dimungkinkan untuk mempercepat perkembangan telur belalang rata-rata 38,6% dibandingkan dengan perkembangannya pada suhu konstan. Belum jelas apakah efek percepatan itu disebabkan oleh fluktuasi suhu itu sendiri atau peningkatan pertumbuhan yang disebabkan oleh kenaikan suhu jangka pendek dan perlambatan pertumbuhan yang tidak terkompensasi ketika diturunkan.
Dengan demikian, suhu merupakan faktor penting dan sangat sering membatasi. Ritme suhu sebagian besar mengontrol aktivitas musiman dan diurnal tumbuhan dan hewan. Suhu sering menciptakan zonasi dan stratifikasi di habitat perairan dan terestrial.
Air fisiologis diperlukan untuk setiap protoplasma. Dari sudut pandang ekologis, ini berfungsi sebagai faktor pembatas baik di habitat darat maupun di perairan, di mana jumlahnya tunduk pada fluktuasi yang kuat, atau di mana salinitas tinggi berkontribusi pada hilangnya air oleh tubuh melalui osmosis. Semua organisme hidup, tergantung pada kebutuhan mereka akan air, dan, akibatnya, pada perbedaan habitat, dibagi menjadi beberapa kelompok ekologis: akuatik atau hidrofilik- terus-menerus hidup di air; higrofilik- hidup di habitat yang sangat lembab; mesofilik- ditandai dengan kebutuhan air yang sedang dan xerofilik- hidup di habitat kering.
Pengendapan dan kelembaban adalah besaran utama yang diukur dalam studi faktor ini. Jumlah curah hujan terutama tergantung pada jalur dan sifat pergerakan besar massa udara. Misalnya, angin yang bertiup dari laut meninggalkan sebagian besar kelembapan di lereng yang menghadap ke laut, meninggalkan "bayangan hujan" di belakang pegunungan, yang berkontribusi pada pembentukan gurun. Bergerak ke pedalaman, udara mengakumulasi sejumlah uap air, dan jumlah presipitasi meningkat lagi. Gurun cenderung terletak di belakang pegunungan tinggi atau di sepanjang pantai di mana angin bertiup dari daerah pedalaman yang kering dan luas daripada dari laut, seperti Gurun Nami di Afrika Barat Daya. Distribusi curah hujan menurut musim merupakan faktor pembatas yang sangat penting bagi organisme. Kondisi yang diciptakan oleh distribusi curah hujan yang seragam sangat berbeda dari yang dihasilkan oleh curah hujan selama satu musim. Dalam hal ini, hewan dan tumbuhan harus menanggung periode kekeringan berkepanjangan. Sebagai aturan, distribusi curah hujan yang tidak merata selama musim terjadi di daerah tropis dan subtropis, di mana musim hujan dan musim kemarau sering didefinisikan dengan baik. Di zona tropis, ritme musiman kelembaban mengatur aktivitas musiman organisme dengan cara yang mirip dengan ritme musiman panas dan cahaya di zona beriklim sedang. Embun bisa menjadi signifikan, dan di tempat-tempat dengan sedikit curah hujan, kontribusi yang sangat penting untuk curah hujan total.
Kelembaban - parameter yang mencirikan kandungan uap air di udara. kelembaban mutlak disebut jumlah uap air per satuan volume udara. Sehubungan dengan ketergantungan jumlah uap yang ditahan oleh udara pada suhu dan tekanan, konsep kelembaban relatif adalah rasio uap yang terkandung di udara dengan uap jenuh pada suhu dan tekanan tertentu. Karena di alam ada ritme kelembaban harian - peningkatan di malam hari dan penurunan di siang hari, dan fluktuasinya secara vertikal dan horizontal, faktor ini, bersama dengan cahaya dan suhu, memainkan peran penting dalam mengatur aktivitas organisme. Kelembaban mengubah efek ketinggian suhu. Misalnya, dalam kondisi kelembaban mendekati kritis, suhu memiliki efek pembatas yang lebih penting. Demikian pula, kelembaban memainkan peran yang lebih penting jika suhu mendekati nilai batas. Waduk besar secara signifikan melunakkan iklim darat, karena air dicirikan oleh panas laten penguapan dan pencairan yang besar. Sebenarnya, ada dua jenis iklim utama: kontinental dengan suhu dan kelembaban yang ekstrim dan bahari, yang ditandai dengan fluktuasi yang kurang tajam, yang dijelaskan oleh efek moderasi dari reservoir besar.
Pasokan air permukaan yang tersedia untuk organisme hidup tergantung pada jumlah curah hujan di area tertentu, tetapi nilai-nilai ini tidak selalu sama. Jadi, dengan menggunakan sumber bawah tanah, di mana air berasal dari daerah lain, hewan dan tumbuhan dapat menerima lebih banyak air daripada dari asupannya dengan curah hujan. Sebaliknya, air hujan terkadang segera menjadi tidak dapat diakses oleh organisme.
Radiasi matahari adalah gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang. Ini mutlak diperlukan untuk alam yang hidup, karena merupakan sumber energi eksternal utama. Spektrum distribusi energi radiasi matahari di luar atmosfer bumi (Gbr. 6) menunjukkan bahwa sekitar setengah dari energi matahari dipancarkan di daerah inframerah, 40% di daerah tampak dan 10% di daerah ultraviolet dan sinar-X.
Harus diingat bahwa spektrum radiasi elektromagnetik Matahari sangat luas (Gbr. 7) dan rentang frekuensinya memengaruhi materi hidup dengan cara yang berbeda. Atmosfer bumi, termasuk lapisan ozon, secara selektif, yaitu selektif dalam rentang frekuensi, menyerap energi radiasi elektromagnetik Matahari dan terutama radiasi dengan panjang gelombang 0,3 hingga 3 mikron mencapai permukaan bumi. Radiasi panjang gelombang yang lebih panjang dan lebih pendek diserap oleh atmosfer.
Dengan peningkatan jarak zenith Matahari, kandungan relatif radiasi inframerah meningkat (dari 50 menjadi 72%).
Untuk makhluk hidup, tanda kualitatif cahaya itu penting - panjang gelombang, intensitas dan durasi paparan.
Diketahui bahwa hewan dan tumbuhan merespons perubahan panjang gelombang cahaya. Penglihatan warna terlihat pada kelompok hewan yang berbeda: ini berkembang dengan baik pada beberapa spesies artropoda, ikan, burung, dan mamalia, tetapi pada spesies lain dari kelompok yang sama mungkin tidak ada.
Laju fotosintesis bervariasi dengan panjang gelombang cahaya. Misalnya, ketika cahaya melewati air, bagian merah dan biru dari spektrum disaring, dan cahaya kehijauan yang dihasilkan diserap dengan lemah oleh klorofil. Namun, ganggang merah memiliki pigmen tambahan (fikoeritrin) yang memungkinkan mereka memanfaatkan energi ini dan hidup di kedalaman yang lebih dalam daripada ganggang hijau.
Pada tumbuhan darat dan air, fotosintesis berkaitan dengan intensitas cahaya dalam hubungan linier hingga tingkat saturasi cahaya yang optimal, diikuti dalam banyak kasus dengan penurunan fotosintesis pada intensitas sinar matahari langsung yang tinggi. Pada beberapa tumbuhan, seperti kayu putih, fotosintesis tidak dihambat oleh sinar matahari langsung. Dalam hal ini, kompensasi faktor terjadi, karena tanaman individu dan seluruh komunitas beradaptasi dengan intensitas cahaya yang berbeda, menjadi beradaptasi dengan naungan (diatom, fitoplankton) atau sinar matahari langsung.
Panjang hari, atau fotoperiode, adalah "relai waktu" atau mekanisme pemicu yang mencakup urutan proses fisiologis yang mengarah pada pertumbuhan, pembungaan banyak tanaman, molting dan akumulasi lemak, migrasi dan reproduksi pada burung dan mamalia, dan timbulnya diapause pada serangga. Beberapa tumbuhan tingkat tinggi mekar dengan bertambahnya panjang hari (tanaman hari panjang), yang lain mekar dengan memperpendek hari (tanaman hari pendek). Pada banyak organisme yang peka terhadap fotoperiode, pengaturan jam biologis dapat diubah dengan mengubah fotoperiode secara eksperimental.
radiasi pengion menjatuhkan elektron dari atom dan menempelkannya ke atom lain untuk membentuk pasangan ion positif dan negatif. Sumbernya adalah zat radioaktif yang terkandung dalam batuan, selain itu berasal dari luar angkasa.
Berbagai jenis organisme hidup sangat berbeda dalam kemampuannya untuk menahan paparan radiasi dosis besar. Misalnya, dosis 2 Sv (Ziver) menyebabkan kematian embrio beberapa serangga pada tahap penghancuran, dosis 5 Sv menyebabkan kemandulan beberapa spesies serangga, dosis 10 Sv benar-benar mematikan bagi mamalia . Seperti yang ditunjukkan oleh data sebagian besar penelitian, sel yang membelah dengan cepat adalah yang paling sensitif terhadap radiasi.
Dampak radiasi dosis rendah lebih sulit untuk dinilai, karena dapat menyebabkan konsekuensi genetik dan somatik jangka panjang. Misalnya, penyinaran pinus dengan dosis 0,01 Sv per hari selama 10 tahun menyebabkan perlambatan laju pertumbuhan, mirip dengan dosis tunggal 0,6 Sv. Peningkatan tingkat radiasi di lingkungan di atas latar belakang mengarah pada peningkatan frekuensi mutasi berbahaya.
Pada tumbuhan tingkat tinggi, kepekaan terhadap radiasi pengion berbanding lurus dengan ukuran inti sel, atau lebih tepatnya dengan volume kromosom atau kandungan DNA.
Pada hewan tingkat tinggi tidak ditemukan hubungan sederhana antara sensitivitas dan struktur sel; bagi mereka, sensitivitas sistem organ individu lebih penting. Dengan demikian, mamalia sangat sensitif bahkan terhadap radiasi dosis rendah karena kerusakan ringan yang disebabkan oleh penyinaran pada jaringan hematopoietik sumsum tulang yang membelah dengan cepat. Bahkan tingkat yang sangat rendah dari radiasi pengion yang bekerja secara kronis dapat menyebabkan pertumbuhan sel tumor di tulang dan jaringan sensitif lainnya, yang mungkin tidak muncul sampai bertahun-tahun setelah terpapar.
komposisi gas atmosfer juga merupakan faktor iklim yang penting (Gbr. 8). Sekitar 3-3,5 miliar tahun yang lalu, atmosfer mengandung nitrogen, amonia, hidrogen, metana, dan uap air, dan tidak ada oksigen bebas di dalamnya. Komposisi atmosfer sangat ditentukan oleh gas vulkanik. Karena kekurangan oksigen, tidak ada layar ozon untuk memblokir radiasi ultraviolet matahari. Seiring waktu, karena proses abiotik, oksigen mulai menumpuk di atmosfer planet, dan pembentukan lapisan ozon dimulai. Kira-kira di tengah Paleozoikum, konsumsi oksigen menjadi sama dengan pembentukannya, selama periode ini kandungan O2 di atmosfer mendekati yang modern - sekitar 20%. Selanjutnya, dari tengah Devonian, fluktuasi kandungan oksigen diamati. Pada akhir Paleozoikum, penurunan nyata kandungan oksigen dan peningkatan kandungan karbon dioksida terjadi, hingga sekitar 5% dari tingkat saat ini, yang menyebabkan perubahan iklim dan, tampaknya, menjadi pendorong mekar "autotrofik" yang melimpah. , yang menciptakan cadangan bahan bakar hidrokarbon fosil. Ini diikuti oleh kembalinya secara bertahap ke atmosfer dengan kandungan karbon dioksida yang rendah dan kandungan oksigen yang tinggi, setelah itu rasio O2/CO2 tetap dalam keadaan yang disebut keseimbangan stasioner berosilasi.
Saat ini, atmosfer bumi memiliki komposisi sebagai berikut: oksigen ~ 21%, nitrogen ~ 78%, karbon dioksida ~ 0,03%, gas inert dan kotoran ~ 0,97%. Menariknya, konsentrasi oksigen dan karbon dioksida membatasi banyak tumbuhan tingkat tinggi. Di banyak tanaman, dimungkinkan untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis dengan meningkatkan konsentrasi karbon dioksida, tetapi sedikit yang diketahui bahwa penurunan konsentrasi oksigen juga dapat menyebabkan peningkatan fotosintesis. Dalam percobaan pada kacang-kacangan dan banyak tanaman lain, ditunjukkan bahwa menurunkan kandungan oksigen di udara hingga 5% meningkatkan intensitas fotosintesis sebesar 50%. Nitrogen juga memainkan peran penting. Ini adalah elemen biogenik terpenting yang terlibat dalam pembentukan struktur protein organisme. Angin memiliki efek yang membatasi aktivitas dan distribusi organisme.
Angin bahkan dapat mengubah penampilan tanaman, terutama di habitat tersebut, misalnya, di zona alpine, di mana faktor lain memiliki efek pembatas. Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa di habitat pegunungan terbuka, angin membatasi pertumbuhan tanaman: ketika tembok dibangun untuk melindungi tanaman dari angin, ketinggian tanaman meningkat. Badai sangat penting, meskipun tindakan mereka murni lokal. Badai dan angin biasa dapat membawa hewan dan tumbuhan jarak jauh dan dengan demikian mengubah komposisi komunitas.
Tekanan atmosfer , ternyata, bukan merupakan faktor pembatas aksi langsung, tetapi terkait langsung dengan cuaca dan iklim, yang memiliki efek pembatas langsung.
Kondisi air menciptakan habitat khusus bagi organisme, yang berbeda dari yang terestrial terutama dalam kepadatan dan viskositas. Kepadatan air sekitar 800 kali, dan viskositas sekitar 55 kali lebih tinggi dari udara. Bersama dengan kepadatan dan viskositas Sifat fisik dan kimia yang paling penting dari lingkungan perairan adalah: stratifikasi suhu, yaitu perubahan suhu di sepanjang kedalaman badan air dan periodik perubahan suhu dari waktu ke waktu, sebaik transparansi air, yang menentukan rezim cahaya di bawah permukaannya: fotosintesis ganggang hijau dan ungu, fitoplankton, dan tanaman tingkat tinggi bergantung pada transparansi.
Seperti di atmosfer, peran penting dimainkan oleh komposisi gas lingkungan perairan. Di habitat akuatik, jumlah oksigen, karbon dioksida, dan gas lain yang terlarut dalam air dan oleh karena itu tersedia bagi organisme sangat bervariasi dari waktu ke waktu. Dalam badan air dengan kandungan bahan organik yang tinggi, oksigen adalah faktor pembatas yang sangat penting. Meskipun kelarutan oksigen dalam air lebih baik dibandingkan dengan nitrogen, bahkan dalam kasus yang paling menguntungkan, air mengandung lebih sedikit oksigen daripada udara, sekitar 1% volume. Kelarutan dipengaruhi oleh suhu air dan jumlah garam terlarut: dengan penurunan suhu, kelarutan oksigen meningkat, dengan peningkatan salinitas, itu menurun. Pasokan oksigen dalam air diisi ulang karena difusi dari udara dan fotosintesis tanaman air. Oksigen berdifusi ke dalam air sangat lambat, difusi difasilitasi oleh angin dan pergerakan air. Seperti yang telah disebutkan, faktor terpenting yang memastikan produksi oksigen fotosintesis adalah penetrasi cahaya ke dalam kolom air. Dengan demikian, kandungan oksigen dalam air bervariasi menurut waktu, musim, dan lokasi.
Kandungan karbon dioksida dalam air juga dapat sangat bervariasi, tetapi karbon dioksida berperilaku berbeda dari oksigen, dan peran ekologisnya kurang dipahami. Karbon dioksida sangat larut dalam air, selain itu, CO2 memasuki air, yang terbentuk selama respirasi dan dekomposisi, serta dari tanah atau sumber bawah tanah. Tidak seperti oksigen, karbon dioksida bereaksi dengan air:
dengan pembentukan asam karbonat, yang bereaksi dengan kapur, membentuk CO22-karbonat dan HCO3-hidrokarbonat. Senyawa ini mempertahankan konsentrasi ion hidrogen pada tingkat yang mendekati netral. Sejumlah kecil karbon dioksida dalam air meningkatkan intensitas fotosintesis dan merangsang perkembangan banyak organisme. Konsentrasi karbon dioksida yang tinggi merupakan faktor pembatas bagi hewan, karena disertai dengan kandungan oksigen yang rendah. Misalnya, jika kandungan karbon dioksida bebas di dalam air terlalu tinggi, banyak ikan yang mati.
Keasaman - konsentrasi ion hidrogen (pH) - berkaitan erat dengan sistem karbonat. Perubahan nilai pH dalam kisaran 0? pH? 14: pada pH=7 mediumnya netral, pada pH<7 - кислая, при рН>7 - basa. Jika keasaman tidak mendekati nilai ekstrim, maka masyarakat dapat mengkompensasi perubahan faktor ini - toleransi masyarakat terhadap kisaran pH sangat signifikan. Keasaman dapat berfungsi sebagai indikator tingkat metabolisme keseluruhan suatu komunitas. Air dengan pH rendah mengandung sedikit nutrisi, sehingga produktivitasnya sangat rendah.
Salinitas - kandungan karbonat, sulfat, klorida, dll. - merupakan faktor abiotik penting lainnya dalam badan air. Ada beberapa garam di air tawar, dimana sekitar 80% adalah karbonat. Kandungan mineral di lautan dunia rata-rata 35 g/l. Organisme laut terbuka umumnya stenohalin, sedangkan organisme air payau pesisir umumnya euryhaline. Konsentrasi garam dalam cairan tubuh dan jaringan sebagian besar organisme laut adalah isotonik dengan konsentrasi garam dalam air laut, sehingga tidak ada masalah dengan osmoregulasi.
Mengalir tidak hanya sangat mempengaruhi konsentrasi gas dan nutrisi, tetapi juga secara langsung bertindak sebagai faktor pembatas. Banyak tumbuhan dan hewan sungai secara morfologis dan fisiologis beradaptasi dengan cara khusus untuk mempertahankan posisinya di sungai: mereka memiliki batas toleransi yang jelas terhadap faktor aliran.
tekanan hidrostatis di laut sangat penting. Dengan perendaman dalam air pada 10 m, tekanan meningkat sebesar 1 atm (105 Pa). Di bagian terdalam lautan, tekanannya mencapai 1000 atm (108 Pa). Banyak hewan dapat mentolerir fluktuasi tekanan yang tiba-tiba, terutama jika mereka tidak memiliki udara bebas di dalam tubuh mereka. Jika tidak, emboli gas dapat berkembang. Tekanan tinggi, karakteristik kedalaman yang luar biasa, sebagai suatu peraturan, menghambat proses vital.
Tanah adalah lapisan materi yang terletak di atas bebatuan di kerak bumi. Ilmuwan Rusia - naturalis Vasily Vasilyevich Dokuchaev pada tahun 1870 adalah orang pertama yang menganggap tanah sebagai lingkungan yang dinamis, dan bukan lingkungan yang lembam. Dia membuktikan bahwa tanah terus berubah dan berkembang, dan proses kimia, fisik, dan biologis terjadi di zona aktifnya. Tanah terbentuk sebagai hasil interaksi kompleks dari iklim, tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme. Ilmuwan tanah akademisi Soviet Vasily Robertovich Williams memberikan definisi lain tentang tanah - ini adalah cakrawala permukaan tanah yang longgar yang mampu menghasilkan tanaman. Pertumbuhan tanaman tergantung pada kandungan nutrisi penting dalam tanah dan strukturnya.
Komposisi tanah meliputi empat komponen struktural utama: mineral base (biasanya 50-60% dari total komposisi tanah), bahan organik (sampai 10%), udara (15-25%) dan air (25-30%). ).
Kerangka mineral tanah - merupakan komponen anorganik yang terbentuk dari batuan induk akibat pelapukannya.
Lebih dari 50% komposisi mineral tanah adalah silika SiO2, dari 1 hingga 25% dicatat oleh alumina Al2O3, dari 1 hingga 10% - oleh oksida besi Fe2O3, dari 0,1 hingga 5% - oleh oksida magnesium, kalium, fosfor, kalsium. Unsur-unsur mineral yang membentuk substansi kerangka tanah bervariasi dalam ukuran: dari bongkahan batu dan batu hingga butiran pasir - partikel dengan diameter 0,02-2 mm, debu - partikel dengan diameter 0,002-0,02 mm dan partikel tanah liat terkecil lebih sedikit. diameter lebih dari 0,002 mm. Rasio mereka menentukan struktur mekanik tanah . Ini sangat penting untuk pertanian. Tanah liat dan lempung, yang mengandung tanah liat dan pasir dalam jumlah yang kira-kira sama, biasanya cocok untuk pertumbuhan tanaman, karena mengandung nutrisi yang cukup dan mampu mempertahankan kelembaban. Tanah berpasir mengering lebih cepat dan kehilangan nutrisi melalui pencucian, tetapi lebih bermanfaat untuk panen awal karena permukaannya mengering lebih cepat di musim semi daripada tanah liat, menghasilkan pemanasan yang lebih baik. Ketika tanah menjadi lebih berbatu, kemampuannya untuk menahan air berkurang.
bahan organik tanah dibentuk oleh dekomposisi organisme mati, bagian-bagiannya dan kotorannya. Sisa-sisa organik yang terdekomposisi tidak sempurna disebut serasah, dan produk akhir dekomposisi - zat amorf di mana tidak mungkin lagi mengenali bahan aslinya - disebut humus. Karena sifat fisik dan kimianya, humus memperbaiki struktur dan aerasi tanah, serta meningkatkan kemampuan menahan air dan nutrisi.
Bersamaan dengan proses humifikasi, elemen-elemen vital berpindah dari senyawa organik ke anorganik, misalnya: nitrogen - menjadi ion amonium NH4 +, fosfor - menjadi ortofosfat H2PO4-, belerang - menjadi sulfasi SO42-. Proses ini disebut mineralisasi.
Udara tanah, seperti air tanah, terletak di pori-pori di antara partikel tanah. Porositas meningkat dari lempung ke lempung dan pasir. Pertukaran gas bebas terjadi antara tanah dan atmosfer, sehingga komposisi gas kedua lingkungan memiliki komposisi yang sama. Biasanya, udara tanah, karena respirasi organisme yang menghuninya, memiliki lebih sedikit oksigen dan lebih banyak karbon dioksida daripada udara atmosfer. Oksigen sangat penting untuk akar tanaman, hewan tanah, dan organisme pengurai yang menguraikan bahan organik menjadi konstituen anorganik. Jika terjadi proses genangan air, maka udara tanah tergeser oleh air dan kondisi menjadi anaerobik. Tanah secara bertahap menjadi asam karena organisme anaerobik terus menghasilkan karbon dioksida. Tanah, jika tidak kaya akan basa, dapat menjadi sangat asam, dan ini, bersama dengan menipisnya cadangan oksigen, berdampak buruk pada mikroorganisme tanah. Kondisi anaerobik yang berkepanjangan menyebabkan kematian tanaman.
Partikel tanah menahan sejumlah air di sekitarnya, yang menentukan kadar air tanah. Bagian darinya, yang disebut air gravitasi, dapat dengan bebas meresap ke kedalaman tanah. Hal ini menyebabkan pencucian berbagai mineral, termasuk nitrogen, dari tanah. Air juga dapat tertahan di sekitar partikel koloid individu dalam bentuk film kohesif yang tipis, kuat. Air ini disebut higroskopis. Itu teradsorpsi pada permukaan partikel karena ikatan hidrogen. Air ini adalah yang paling tidak dapat diakses oleh akar tanaman dan merupakan yang terakhir disimpan di tanah yang sangat kering. Jumlah air higroskopis tergantung pada kandungan partikel koloid di dalam tanah, oleh karena itu, di tanah liat jauh lebih besar - sekitar 15% dari massa tanah, daripada di tanah berpasir - sekitar 0,5%. Saat lapisan air menumpuk di sekitar partikel tanah, ia mulai mengisi pori-pori sempit di antara partikel-partikel ini terlebih dahulu, dan kemudian menyebar ke pori-pori yang semakin luas. Air higroskopis berangsur-angsur berubah menjadi air kapiler, yang ditahan di sekitar partikel tanah oleh gaya tegangan permukaan. Air kapiler dapat naik melalui pori-pori dan tubulus yang sempit dari permukaan air tanah. Tanaman dengan mudah menyerap air kapiler, yang memainkan peran terbesar dalam pasokan air reguler mereka. Tidak seperti kelembaban higroskopis, air ini mudah menguap. Tanah bertekstur halus, seperti lempung, menahan lebih banyak air kapiler daripada tanah bertekstur kasar, seperti pasir.
Air sangat penting bagi semua organisme tanah. Ia memasuki sel hidup melalui osmosis.
Air juga penting sebagai pelarut nutrisi dan gas yang diserap dari larutan berair oleh akar tanaman. Ini mengambil bagian dalam penghancuran batuan induk yang mendasari tanah, dan dalam proses pembentukan tanah.
Sifat kimia tanah tergantung pada kandungan zat mineral yang ada di dalamnya berupa ion-ion terlarut. Beberapa ion beracun bagi tanaman, yang lain sangat penting. Konsentrasi ion hidrogen dalam tanah (keasaman) pH> 7, yaitu rata-rata mendekati netral. Flora tanah seperti itu sangat kaya akan spesies. Tanah kapur dan salin memiliki pH = 8...9, dan tanah gambut - hingga 4. Vegetasi spesifik berkembang di tanah ini.
Tanah didiami oleh berbagai jenis organisme tumbuhan dan hewan yang mempengaruhi sifat fisikokimianya: bakteri, alga, fungi atau protozoa, cacing dan artropoda. Biomassanya di berbagai tanah adalah (kg/ha): bakteri 1000-7000, jamur mikroskopis - 100-1000, alga 100-300, artropoda - 1000, cacing 350-1000.
Di tanah, proses sintesis, biosintesis dilakukan, berbagai reaksi kimia transformasi zat terjadi, terkait dengan aktivitas vital bakteri. Dengan tidak adanya kelompok khusus bakteri di dalam tanah, peran mereka dimainkan oleh hewan tanah, yang mengubah residu tanaman besar menjadi partikel mikroskopis dan dengan demikian membuat zat organik tersedia untuk mikroorganisme.
Zat organik diproduksi oleh tanaman menggunakan garam mineral, energi matahari dan air. Dengan demikian, tanah kehilangan mineral yang telah diambil tanaman darinya. Di hutan, beberapa nutrisi dikembalikan ke tanah melalui gugurnya daun. Tanaman yang dibudidayakan menarik lebih banyak nutrisi secara signifikan dari tanah selama periode waktu tertentu daripada mengembalikannya ke tanah. Biasanya, kehilangan nutrisi diisi ulang dengan aplikasi pupuk mineral, yang pada umumnya tidak dapat langsung digunakan oleh tanaman dan harus diubah oleh mikroorganisme menjadi bentuk yang tersedia secara biologis. Dengan tidak adanya mikroorganisme seperti itu, tanah kehilangan kesuburannya.
Proses biokimia utama terjadi di lapisan tanah atas setebal 40 cm, karena merupakan rumah bagi jumlah mikroorganisme terbesar. Beberapa bakteri berpartisipasi dalam siklus transformasi hanya satu elemen, yang lain - dalam siklus transformasi banyak elemen. Jika bakteri menmineralisasi bahan organik - menguraikan bahan organik menjadi senyawa anorganik, maka protozoa menghancurkan jumlah bakteri yang berlebihan. Cacing tanah, larva kumbang, tungau melonggarkan tanah dan dengan demikian berkontribusi pada aerasinya. Selain itu, mereka memproses zat organik yang sulit terurai.
Faktor abiotik dari habitat organisme hidup juga termasuk: faktor relief (topografi) . Pengaruh topografi erat kaitannya dengan faktor abiotik lainnya, karena dapat sangat mempengaruhi iklim lokal dan perkembangan tanah.
Faktor topografi utama adalah ketinggian di atas permukaan laut. Dengan ketinggian, suhu rata-rata menurun, perbedaan suhu harian meningkat, jumlah curah hujan, kecepatan angin dan intensitas radiasi meningkat, tekanan atmosfer dan konsentrasi gas menurun. Semua faktor ini mempengaruhi tumbuhan dan hewan, menyebabkan zonalitas vertikal.
pegunungan dapat berfungsi sebagai penghalang iklim. Pegunungan juga berfungsi sebagai penghalang penyebaran dan migrasi organisme dan dapat memainkan peran sebagai faktor pembatas dalam proses spesiasi.
Faktor topografi lainnya adalah paparan lereng . Di belahan bumi utara, lereng yang menghadap ke selatan menerima lebih banyak sinar matahari, sehingga intensitas cahaya dan suhu di sini lebih tinggi daripada di bagian bawah lembah dan di lereng paparan utara. Situasi terbalik di belahan bumi selatan.
Faktor bantuan yang penting juga kecuraman lereng . Lereng yang curam dicirikan oleh drainase yang cepat dan erosi tanah, sehingga tanah di sini tipis dan lebih kering. Jika kemiringan melebihi 35b, tanah dan vegetasi biasanya tidak terbentuk, tetapi lapisan material lepas akan terbentuk.
Di antara faktor-faktor abiotik, perhatian khusus harus diberikan kepada: api atau api . Saat ini, para ahli ekologi telah sampai pada pendapat yang tegas bahwa api harus dianggap sebagai salah satu faktor abiotik alami bersama dengan faktor iklim, edafik, dan faktor lainnya.
Kebakaran sebagai faktor lingkungan bermacam-macam jenisnya dan meninggalkan berbagai akibat. Kebakaran gunung atau kebakaran liar, yaitu, sangat intens dan tidak terkendali, menghancurkan semua vegetasi dan semua bahan organik tanah, sedangkan konsekuensi dari kebakaran tanah sama sekali berbeda. Kebakaran tajuk memiliki efek yang membatasi pada sebagian besar organisme - komunitas biotik harus memulai dari awal lagi dengan sedikit yang tersisa, dan bertahun-tahun harus berlalu sebelum lokasi menjadi produktif kembali. Kebakaran tanah, sebaliknya, memiliki efek selektif: untuk beberapa organisme mereka lebih membatasi, untuk yang lain mereka adalah faktor yang kurang membatasi dan dengan demikian berkontribusi pada pengembangan organisme dengan toleransi tinggi terhadap api. Selain itu, kebakaran lahan kecil melengkapi aksi bakteri dengan menguraikan tanaman mati dan mempercepat transformasi nutrisi mineral menjadi bentuk yang cocok untuk digunakan oleh tanaman generasi baru.
Jika kebakaran tanah terjadi secara teratur setiap beberapa tahun, hanya ada sedikit kayu mati di tanah, ini mengurangi kemungkinan kebakaran tajuk. Di hutan yang tidak terbakar selama lebih dari 60 tahun, begitu banyak tempat tidur yang mudah terbakar dan kayu mati menumpuk sehingga, jika terbakar, kebakaran mahkota hampir tak terhindarkan.
Tumbuhan telah mengembangkan adaptasi khusus terhadap api, seperti yang telah mereka lakukan terhadap faktor abiotik lainnya. Secara khusus, kuncup sereal dan pinus disembunyikan dari api di kedalaman tandan daun atau jarum. Di habitat yang terbakar secara berkala, spesies tanaman ini mendapat manfaat, karena api berkontribusi pada konservasi mereka dengan secara selektif meningkatkan kemakmuran mereka. Spesies berdaun lebar kehilangan alat pelindung dari api, itu merusak bagi mereka.
Dengan demikian, kebakaran hanya menjaga stabilitas beberapa ekosistem. Untuk hutan tropis gugur dan lembab, keseimbangan yang berkembang tanpa pengaruh api, bahkan kebakaran tanah dapat menyebabkan kerusakan besar, menghancurkan cakrawala atas tanah yang kaya humus, menyebabkan erosi dan pencucian nutrisi darinya.
Pertanyaan "membakar atau tidak membakar" tidak biasa bagi kami. Efek dari burnout bisa sangat berbeda tergantung pada waktu dan intensitasnya. Karena kelalaiannya, seseorang sering menyebabkan peningkatan frekuensi kebakaran liar, sehingga perlu secara aktif memperjuangkan keselamatan kebakaran di hutan dan tempat rekreasi. Dalam hal apa pun orang pribadi tidak berhak untuk secara sengaja atau tidak sengaja menyebabkan kebakaran di alam. Namun perlu diketahui bahwa penggunaan api oleh orang yang terlatih secara khusus merupakan bagian dari tata guna lahan yang tepat.
Untuk kondisi abiotik, semua hukum yang dipertimbangkan tentang dampak faktor lingkungan pada organisme hidup adalah valid. Pengetahuan tentang hukum-hukum ini memungkinkan kita untuk menjawab pertanyaan: mengapa ekosistem yang berbeda terbentuk di berbagai wilayah di planet ini? Alasan utamanya adalah kekhasan kondisi abiotik masing-masing daerah.
Populasi terkonsentrasi di daerah tertentu dan tidak dapat didistribusikan di mana-mana dengan kepadatan yang sama, karena mereka memiliki kisaran toleransi yang terbatas dalam kaitannya dengan faktor lingkungan. Akibatnya, setiap kombinasi faktor abiotik dicirikan oleh jenis organisme hidup sendiri. Banyak pilihan untuk kombinasi faktor abiotik dan spesies organisme hidup yang beradaptasi dengannya menentukan keanekaragaman ekosistem di planet ini.
Terus berkembang, umat manusia tidak terlalu memikirkan bagaimana faktor abiotik secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi seseorang. Apa itu kondisi abiotik dan mengapa pengaruhnya yang tampaknya tak terlihat begitu penting untuk dipertimbangkan? Ini adalah fenomena fisik tertentu yang tidak terkait dengan satwa liar, yang dalam satu atau lain cara mempengaruhi kehidupan atau lingkungan seseorang. Secara kasar, cahaya, tingkat kelembaban, medan magnet bumi, suhu, udara yang kita hirup - semua parameter ini disebut abiotik. Di bawah definisi ini sama sekali tidak termasuk pengaruh organisme hidup, termasuk bakteri, mikroorganisme, dan bahkan protozoa.
Navigasi artikel cepat
Contoh dan jenisnya
Kami telah menemukan bahwa ini adalah serangkaian fenomena alam mati, yang dapat berupa iklim, air atau tanah. Klasifikasi faktor abiotik secara kondisional dibagi menjadi tiga jenis:
- Bahan kimia,
- fisik,
- Mekanis.
Pengaruh kimia diberikan oleh komposisi organik dan mineral tanah, udara atmosfer, air tanah dan air lainnya. Yang fisik meliputi cahaya alami, tekanan, suhu dan kelembaban lingkungan. Dengan demikian, siklon, aktivitas matahari, gerakan tanah, udara dan air di alam dianggap sebagai faktor mekanis. Kombinasi semua parameter ini memiliki dampak luar biasa pada reproduksi, distribusi, dan kualitas hidup semua kehidupan di planet kita. Dan jika orang modern berpikir bahwa semua fenomena yang secara harfiah mengendalikan kehidupan nenek moyang kunonya sekarang telah dijinakkan dengan bantuan teknologi canggih, maka, sayangnya, ini sama sekali tidak terjadi.
Seseorang tidak boleh melupakan faktor dan proses biotik yang pasti terkait dengan pengaruh abiotik pada semua makhluk hidup. Biotik adalah bentuk dampak organisme hidup satu sama lain, hampir semuanya disebabkan justru oleh faktor lingkungan abiotik dan pengaruhnya terhadap organisme hidup.
Apa pengaruh faktor-faktor alam mati?
Untuk memulainya, perlu ditunjukkan apa yang termasuk dalam definisi faktor lingkungan abiotik? Manakah dari parameter yang dapat dikaitkan di sini? Faktor lingkungan abiotik meliputi: cahaya, suhu, kelembaban, dan keadaan atmosfer. Mari kita pertimbangkan faktor mana yang mempengaruhi bagaimana secara lebih rinci.
Lampu
Cahaya adalah salah satu faktor lingkungan yang secara harfiah digunakan oleh setiap objek dalam geobotani. Sinar matahari adalah sumber energi panas yang paling penting, yang bertanggung jawab di alam untuk proses perkembangan, pertumbuhan, fotosintesis, dan banyak lagi lainnya.
Cahaya, sebagai faktor abiotik, memiliki sejumlah karakteristik khusus: komposisi spektral, intensitas, periodisitas. Kondisi abiotik ini paling penting bagi tumbuhan yang kehidupan utamanya adalah proses fotosintesis. Tanpa spektrum berkualitas tinggi dan intensitas pencahayaan yang baik, dunia tumbuhan tidak akan dapat aktif bereproduksi dan tumbuh sepenuhnya. Durasi paparan cahaya juga penting, sehingga dengan siang hari yang pendek, pertumbuhan tanaman berkurang secara signifikan, dan fungsi reproduksi terhambat. Tidak sia-sia, untuk pertumbuhan dan panen yang baik, dalam kondisi rumah kaca (buatan), mereka harus menciptakan periode cahaya terpanjang, yang sangat diperlukan untuk kehidupan tanaman. Dalam kasus seperti itu, ritme biologis alami secara drastis dan sengaja dilanggar. Pencahayaan adalah faktor alami terpenting bagi planet kita.
Suhu
Suhu juga merupakan salah satu faktor abiotik yang paling kuat. Tanpa rezim suhu yang tepat, kehidupan di Bumi benar-benar tidak mungkin - dan ini tidak berlebihan. Terlebih lagi, jika seseorang dapat dengan sengaja menjaga keseimbangan cahaya pada tingkat tertentu, dan ini cukup sederhana untuk dilakukan, maka situasi dengan suhu jauh lebih sulit.
Tentu saja, selama jutaan tahun keberadaannya di planet ini, baik tumbuhan maupun hewan telah beradaptasi dengan suhu yang tidak nyaman bagi mereka. Proses termoregulasi berbeda di sini. Misalnya, pada tumbuhan, dua metode dibedakan: fisiologis, yaitu, peningkatan konsentrasi getah sel, karena akumulasi gula yang intensif di dalam sel. Proses ini memberikan tingkat ketahanan beku yang diperlukan tanaman, di mana mereka tidak dapat mati bahkan pada suhu yang sangat rendah. Cara kedua adalah fisik, terdiri dari struktur khusus dedaunan atau pengurangannya, serta metode pertumbuhan - jongkok atau merayap di tanah - untuk menghindari pembekuan di ruang terbuka.
Di antara hewan, eurytherm dibedakan - mereka yang hidup bebas dengan fluktuasi suhu yang signifikan, dan stenotherms, yang hidupnya penting dalam rentang suhu tertentu dengan ukuran yang tidak terlalu besar. Organisme eurythermal ada ketika suhu lingkungan berfluktuasi dalam 40-50 derajat, biasanya ini adalah kondisi yang dekat dengan iklim kontinental. Suhu tinggi di musim panas, beku di musim dingin.
Contoh mencolok dari hewan eurythermic dapat dianggap sebagai kelinci. Di musim panas, ia merasa nyaman di panas, dan di salju, berubah menjadi kelinci, ia dengan sempurna beradaptasi dengan suhu faktor abiotik lingkungan dan pengaruhnya terhadap organisme hidup.
Ada juga banyak perwakilan fauna - ini adalah hewan, dan serangga, dan mamalia yang memiliki jenis termoregulasi yang berbeda - dengan bantuan keadaan mati suri. Dalam hal ini, metabolisme melambat, tetapi suhu tubuh dapat dipertahankan pada tingkat yang sama. Contoh: untuk beruang coklat, faktor abiotiknya adalah suhu udara musim dingin, dan metode adaptasinya terhadap embun beku adalah hibernasi.
Udara
Faktor lingkungan abiotik juga termasuk lingkungan udara. Dalam proses evolusi, makhluk hidup harus menguasai habitat udara setelah meninggalkan air di darat. Beberapa dari mereka, terutama ini tercermin pada serangga dan burung, dalam proses pengembangan spesies yang bergerak di darat, beradaptasi dengan pergerakan udara, setelah menguasai teknik penerbangan.
Seseorang tidak boleh mengecualikan proses ansmochory - migrasi spesies tanaman dengan bantuan arus udara - sebagian besar tanaman menghuni wilayah di mana mereka sekarang tumbuh dengan cara ini, dengan penyerbukan, transfer benih oleh burung, serangga, dan Suka.
Jika Anda bertanya pada diri sendiri faktor abiotik apa yang mempengaruhi flora dan fauna, maka atmosfer, dalam hal tingkat pengaruhnya, jelas tidak akan berada di tempat terakhir - perannya dalam proses evolusi, perkembangan, dan ukuran populasi tidak dapat dilebih-lebihkan.
Namun, bukan udara itu sendiri yang penting, sebagai parameter yang mempengaruhi alam dan organisme, tetapi juga kualitasnya, yaitu komposisi kimianya. Faktor apa yang penting dalam aspek ini? Ada dua di antaranya: oksigen dan karbon dioksida.
Pentingnya oksigen
Tanpa oksigen, hanya bakteri anaerobik yang dapat hidup; organisme hidup lain sangat membutuhkannya. Komponen oksigen dari lingkungan udara mengacu pada jenis produk yang hanya dikonsumsi, tetapi hanya tumbuhan hijau yang mampu menghasilkan oksigen, melalui fotosintesis.
Oksigen, memasuki tubuh mamalia, diikat menjadi senyawa kimia oleh hemoglobin dalam darah dan, dalam bentuk ini, ditransfer dengan darah ke semua sel dan organ. Proses ini memastikan fungsi normal dari setiap organisme hidup. Pengaruh lingkungan udara terhadap proses penunjang kehidupan sangat besar dan terus menerus sepanjang hidup.
Pentingnya karbon dioksida
Karbon dioksida adalah produk yang dihembuskan oleh mamalia dan beberapa tanaman, juga terbentuk dalam proses pembakaran dan aktivitas vital mikroorganisme tanah. Namun, semua proses alami ini memancarkan karbon dioksida dalam jumlah yang tidak signifikan sehingga tidak dapat dibandingkan dengan bencana ekosistem nyata yang secara langsung dan tidak langsung terkait dengan semua proses alam - emisi industri dan produk proses teknologi. Dan, jika beberapa ratus tahun yang lalu, masalah serupa terutama diamati di kota industri besar, seperti, misalnya, Chelyabinsk, maka hari ini, itu tersebar hampir di seluruh planet. Di zaman kita, karbon dioksida, diproduksi di mana-mana: perusahaan, kendaraan, berbagai perangkat, dengan keras kepala memperluas kelompok dampaknya, termasuk atmosfer.
Kelembaban
Kelembaban, sebagai faktor abiotik, adalah kandungan air dari apa pun itu: tanaman, udara, tanah, atau organisme hidup. Dari faktor lingkungan, kelembabanlah yang merupakan kondisi pertama yang diperlukan untuk asal usul dan perkembangan kehidupan di Bumi.
Semua makhluk hidup di planet ini membutuhkan air. Fakta bahwa setiap sel hidup adalah delapan puluh persen air berbicara sendiri. Dan bagi banyak makhluk hidup, kondisi ideal untuk habitat lingkungan alam adalah badan air atau iklim lembab.
Tempat terbasah di bumi Urek (Pulau Bioko, Guinea Khatulistiwa) Tentu saja, ada juga jenis daerah di mana jumlah airnya minimal atau ada dengan periodisitas apa pun, ini adalah gurun, relief gunung yang tinggi, dan sejenisnya. Ini memiliki efek yang jelas pada alam: tidak adanya atau minimnya vegetasi, tanah yang mengering, tidak ada tanaman yang menghasilkan buah, hanya jenis-jenis flora dan fauna yang bertahan yang dapat beradaptasi dengan kondisi seperti itu. Kebugaran, sejauh mana dinyatakan, tidak seumur hidup dan, dalam kasus ketika karakteristik faktor abiotik berubah karena alasan tertentu, itu juga dapat berubah atau hilang sama sekali.
Dalam hal tingkat pengaruh terhadap alam, kelembaban penting untuk diperhitungkan tidak hanya sebagai parameter tunggal, tetapi juga dalam kombinasi dengan masing-masing faktor yang terdaftar, karena bersama-sama mereka membentuk jenis iklim. Setiap wilayah tertentu dengan faktor lingkungan abiotiknya sendiri memiliki karakteristiknya sendiri, vegetasi, spesies, dan ukuran populasinya sendiri.
Pengaruh faktor abiotik pada manusia
Manusia sebagai komponen ekosistem juga berlaku pada benda-benda yang dipengaruhi oleh faktor abiotik dari alam yang tidak bernyawa. Ketergantungan kesehatan dan perilaku manusia pada aktivitas matahari, siklus bulan, topan, dan pengaruh serupa dicatat beberapa abad yang lalu, berkat pengamatan nenek moyang kita. Dan dalam masyarakat modern, keberadaan sekelompok orang selalu tetap, perubahan suasana hati dan kesejahteraan yang secara tidak langsung dipengaruhi oleh faktor lingkungan abiotik.
Misalnya, studi tentang pengaruh matahari telah menunjukkan bahwa bintang ini memiliki siklus aktivitas periodik sebelas tahun. Atas dasar ini, fluktuasi medan elektromagnetik Bumi terjadi, yang memengaruhi tubuh manusia. Puncak aktivitas matahari dapat melemahkan sistem kekebalan, dan mikroorganisme patogen, sebaliknya, membuat mereka lebih ulet dan beradaptasi dengan distribusi luas di masyarakat. Konsekuensi menyedihkan dari proses semacam itu adalah wabah epidemi, munculnya mutasi dan virus baru.
Epidemi infeksi yang tidak diketahui di India Contoh penting lain dari pengaruh abiotik adalah ultraviolet. Semua orang tahu bahwa dalam dosis tertentu, jenis radiasi ini bahkan bermanfaat. Faktor lingkungan ini memiliki efek antibakteri, memperlambat perkembangan spora yang menyebabkan penyakit kulit. Tetapi dalam dosis tinggi, radiasi ultraviolet berdampak negatif pada populasi, menyebabkan penyakit mematikan seperti kanker, leukemia atau sarkoma.
Manifestasi dari tindakan faktor lingkungan abiotik pada seseorang secara langsung meliputi suhu, tekanan dan kelembaban, singkatnya iklim. Peningkatan suhu akan menyebabkan penghambatan aktivitas fisik dan perkembangan masalah dengan sistem kardiovaskular. Suhu rendah adalah hipotermia yang berbahaya, yang berarti peradangan pada sistem pernapasan, persendian, dan anggota badan. Perlu dicatat di sini bahwa parameter kelembaban semakin meningkatkan pengaruh rezim suhu.
Peningkatan tekanan atmosfer mengancam kesehatan pemilik sendi yang lemah dan pembuluh darah yang rapuh. Sangat berbahaya, ada perubahan tajam dalam parameter iklim ini - hipoksia mendadak, penyumbatan kapiler, pingsan, dan bahkan koma dapat terjadi.
Dari faktor lingkungan, juga harus diperhatikan aspek kimia dampaknya terhadap manusia. Ini termasuk semua unsur kimia yang terkandung dalam air, atmosfer atau tanah. Ada konsep faktor regional - kelebihan atau, sebaliknya, kekurangan senyawa atau elemen jejak tertentu di alam masing-masing wilayah. Misalnya, dari faktor-faktor yang terdaftar, baik kekurangan fluor berbahaya - menyebabkan kerusakan pada email gigi, dan kelebihannya - mempercepat proses pengerasan ligamen, mengganggu fungsi beberapa organ internal. Fluktuasi kandungan unsur-unsur kimia seperti kromium, kalsium, yodium, seng, dan timbal terutama terlihat dalam hal jumlah penduduk.
Tentu saja, banyak kondisi abiotik yang disebutkan di atas, meskipun merupakan faktor abiotik dari lingkungan alam, pada kenyataannya sangat bergantung pada aktivitas manusia - perkembangan tambang dan endapan, perubahan dasar sungai, lingkungan udara, dan contoh serupa dari intervensi kemajuan dalam fenomena alam.
Karakteristik rinci dari faktor abiotik
Mengapa dampak pada populasi sebagian besar faktor abiotik begitu besar? Ini logis: bagaimanapun, untuk memastikan siklus hidup organisme hidup apa pun di Bumi, totalitas semua parameter yang memengaruhi kualitas kehidupan, durasinya, yang menentukan jumlah objek ekosistem, adalah penting. Pencahayaan, komposisi atmosfer, kelembaban, suhu, zonalitas distribusi perwakilan satwa liar, salinitas air dan udara, data edafisnya adalah faktor abiotik terpenting dan adaptasi organisme terhadapnya positif atau negatif, tetapi bagaimanapun juga, itu tidak bisa dihindari. Sangat mudah untuk memverifikasi ini: lihat saja sekeliling!
Faktor abiotik dari lingkungan akuatik menyediakan asal usul kehidupan, membentuk tiga perempat dari setiap sel hidup di Bumi. Dalam ekosistem hutan, faktor biotik mencakup semua parameter yang sama: kelembaban, suhu, tanah, cahaya - mereka menentukan jenis hutan, kejenuhan dengan tanaman, kemampuan beradaptasi mereka ke wilayah tertentu.
Selain faktor-faktor abiotik penting dari lingkungan alam yang sudah jelas, sudah terdaftar, juga harus disebut salinitas, tanah, dan medan elektromagnetik bumi. Seluruh ekosistem telah berevolusi selama ratusan tahun, medan telah berubah, tingkat adaptasi organisme hidup terhadap kondisi kehidupan tertentu, spesies baru telah muncul dan seluruh populasi telah bermigrasi. Namun, rantai alami ini telah lama dilanggar oleh hasil aktivitas manusia di planet ini. Pekerjaan faktor lingkungan pada dasarnya terganggu karena fakta bahwa dampak parameter abiotik tidak terjadi dengan sengaja, sebagai faktor alam mati, tetapi sudah sebagai efek berbahaya pada perkembangan organisme.
Sayangnya, pengaruh faktor abiotik pada kualitas dan harapan hidup seseorang dan umat manusia secara keseluruhan telah dan tetap sangat besar dan dapat memiliki konsekuensi positif dan negatif bagi setiap organisme individu untuk seluruh umat manusia secara keseluruhan.
Faktor abiotik
Iklim (pengaruh suhu, cahaya dan kelembaban);
Geologi (gempa bumi, letusan gunung berapi, pergerakan gletser, semburan lumpur dan longsoran, dll.);
Orografis (fitur medan tempat organisme yang dipelajari hidup).
Mari kita pertimbangkan aksi dari faktor-faktor abiotik utama yang bertindak langsung: cahaya, suhu, dan keberadaan air. Suhu, cahaya dan kelembaban adalah faktor lingkungan yang paling penting. Faktor-faktor ini secara alami berubah baik sepanjang tahun dan hari, dan sehubungan dengan zonasi geografis. Terhadap faktor-faktor ini, organisme menunjukkan sifat adaptasi zonal dan musiman.
Cahaya sebagai faktor lingkungan
Radiasi matahari merupakan sumber energi utama untuk semua proses yang terjadi di Bumi. Dalam spektrum radiasi matahari, tiga wilayah dapat dibedakan, berbeda dalam tindakan biologis: ultraviolet, tampak dan inframerah. Sinar ultraviolet dengan panjang gelombang kurang dari 0,290 mikron merugikan semua makhluk hidup, tetapi terhalang oleh lapisan ozon di atmosfer. Hanya sebagian kecil dari sinar ultraviolet yang lebih panjang (0,300 - 0,400 mikron) yang mencapai permukaan bumi. Mereka membuat sekitar 10% dari energi radiasi. Sinar ini memiliki aktivitas kimia yang tinggi - dalam dosis besar mereka dapat merusak organisme hidup. Namun, dalam jumlah kecil, mereka diperlukan, misalnya, untuk manusia: di bawah pengaruh sinar ini, vitamin D terbentuk dalam tubuh manusia, dan serangga secara visual membedakan sinar ini, mis. melihat dalam sinar ultraviolet. Mereka dapat menavigasi dengan cahaya terpolarisasi.
Sinar tampak dengan panjang gelombang 0,400 hingga 0,750 mikron (mereka bertanggung jawab atas sebagian besar energi - 45% - radiasi matahari), yang mencapai permukaan bumi, sangat penting bagi organisme. Tumbuhan hijau, karena radiasi ini, mensintesis bahan organik (melakukan fotosintesis), yang digunakan sebagai makanan oleh semua organisme lain. Bagi sebagian besar tumbuhan dan hewan, cahaya tampak adalah salah satu faktor lingkungan yang penting, meskipun ada beberapa faktor yang tidak memerlukan cahaya untuk keberadaannya (adaptasi tanah, gua, dan laut dalam untuk kehidupan dalam kegelapan). Sebagian besar hewan dapat membedakan komposisi spektral cahaya - memiliki penglihatan warna, dan pada tumbuhan, bunga memiliki warna cerah untuk menarik serangga penyerbuk.
Mata manusia tidak melihat sinar inframerah dengan panjang gelombang lebih dari 0,750 mikron, tetapi mereka adalah sumber energi panas (45% dari energi radiasi). Sinar ini diserap oleh jaringan hewan dan tumbuhan, akibatnya jaringan dipanaskan. Banyak hewan berdarah dingin (kadal, ular, serangga) menggunakan sinar matahari untuk menaikkan suhu tubuh mereka (beberapa ular dan kadal secara ekologis adalah hewan berdarah panas). Kondisi cahaya yang terkait dengan rotasi Bumi memiliki periodisitas harian dan musiman yang berbeda. Hampir semua proses fisiologis pada tumbuhan dan hewan memiliki ritme harian dengan maksimum dan minimum pada jam-jam tertentu: misalnya, pada jam-jam tertentu dalam sehari, bunga pada tumbuhan membuka dan menutup, dan hewan telah mengembangkan adaptasi untuk kehidupan malam dan siang. Panjang hari (atau fotoperiode) sangat penting dalam kehidupan tumbuhan dan hewan.
Tanaman, tergantung pada kondisi habitat, beradaptasi dengan naungan - tanaman yang tahan naungan atau, sebaliknya, terhadap matahari - tanaman fotofil (misalnya, sereal). Namun, sinar matahari yang terik (di luar kecerahan optimal) menekan fotosintesis, sehingga sulit untuk mendapatkan hasil tinggi tanaman kaya protein di daerah tropis. Di zona beriklim sedang (di atas dan di bawah khatulistiwa), siklus perkembangan tumbuhan dan hewan disesuaikan dengan musim dalam setahun: persiapan untuk perubahan kondisi suhu dilakukan berdasarkan sinyal - perubahan panjang hari , yang selalu sama pada waktu tertentu dalam setahun di tempat tertentu. Sebagai hasil dari sinyal ini, proses fisiologis dihidupkan, yang mengarah ke pertumbuhan, pembungaan tanaman di musim semi, berbuah di musim panas dan menjatuhkan daun di musim gugur; pada hewan - untuk ganti kulit, akumulasi lemak, migrasi, reproduksi pada burung dan mamalia, permulaan tahap tidak aktif pada serangga. Hewan merasakan perubahan panjang hari dengan bantuan organ penglihatan mereka. Dan tanaman - dengan bantuan pigmen khusus yang terletak di daun tanaman. Iritasi dirasakan dengan bantuan reseptor, akibatnya serangkaian reaksi biokimia terjadi (aktivasi enzim atau pelepasan hormon), dan kemudian reaksi fisiologis atau perilaku muncul.
Studi fotoperiodisme pada tumbuhan dan hewan telah menunjukkan bahwa reaksi organisme terhadap cahaya tidak hanya didasarkan pada jumlah cahaya yang diterima, tetapi pada pergantian periode terang dan gelap dalam durasi tertentu di siang hari. Organisme dapat mengukur waktu, mis. memiliki "jam biologis" - dari uniseluler hingga manusia. "Jam biologis" - juga dikendalikan oleh siklus musiman dan fenomena biologis lainnya. "Jam biologis" menentukan ritme harian aktivitas seluruh organisme dan proses yang terjadi bahkan pada tingkat sel, khususnya pembelahan sel.
Faktor lingkungan abiotik meliputi substrat dan komposisinya, kelembaban, suhu, cahaya dan jenis radiasi lainnya di alam, dan komposisinya, serta iklim mikro. Perlu dicatat bahwa suhu, komposisi udara, kelembaban dan cahaya dapat secara kondisional disebut sebagai "individu", dan substrat, iklim, iklim mikro, dll. - ke faktor "kompleks".
Substrat (secara harfiah) adalah tempat keterikatan. Misalnya, untuk bentuk tanaman berkayu dan herba, untuk mikroorganisme tanah, ini adalah tanahnya. Dalam beberapa kasus, substrat dapat dianggap sebagai sinonim untuk habitat (misalnya, tanah adalah habitat edafik). Substrat dicirikan oleh komposisi kimia tertentu yang mempengaruhi organisme. Jika substrat dipahami sebagai habitat, maka dalam hal ini substrat merupakan karakteristik kompleks dari faktor biotik dan abiotik, yang oleh satu atau lain organisme beradaptasi.
Karakteristik suhu sebagai faktor lingkungan abiotik
Peran suhu sebagai faktor lingkungan bermuara pada fakta bahwa itu mempengaruhi metabolisme: pada suhu rendah, laju reaksi bioorganik sangat melambat, dan pada suhu tinggi meningkat secara signifikan, yang mengarah pada ketidakseimbangan dalam proses biokimia. , dan ini menyebabkan berbagai penyakit, dan kadang-kadang dan hasil yang mematikan.
Pengaruh suhu pada organisme tumbuhan
Suhu tidak hanya menjadi faktor penentu kemungkinan tempat tinggal tumbuhan di suatu wilayah tertentu, tetapi bagi beberapa tumbuhan mempengaruhi proses perkembangannya. Dengan demikian, varietas gandum dan gandum hitam musim dingin, yang tidak mengalami proses "vernalisasi" (suhu rendah) selama perkecambahan, tidak menghasilkan benih ketika mereka tumbuh dalam kondisi yang paling menguntungkan.
Tanaman memiliki berbagai adaptasi untuk menahan paparan suhu rendah.
1. Di musim dingin, sitoplasma kehilangan air dan mengakumulasi zat yang memiliki efek "antibeku" (ini adalah monosakarida, gliserin, dan zat lainnya) - larutan pekat zat tersebut hanya membeku pada suhu rendah.
2. Peralihan tumbuhan ke stadium (fase) tahan terhadap suhu rendah – stadium spora, biji, umbi, umbi, rimpang, akar tanaman, dll. Bentuk tumbuhan berkayu dan semak menggugurkan daunnya, batangnya ditutupi dengan gabus, yang memiliki sifat insulasi termal yang tinggi, dan zat antibeku menumpuk di sel hidup.
Pengaruh suhu pada organisme hewan
Suhu mempengaruhi hewan poikiloterm dan homeotermik secara berbeda.
Hewan poikilothermic hanya aktif selama periode suhu optimal untuk aktivitas vitalnya. Selama periode suhu rendah, mereka jatuh ke dalam hibernasi (amfibi, reptil, artropoda, dll.). Beberapa serangga menahan musim dingin baik sebagai telur atau sebagai kepompong. Hibernasi suatu organisme ditandai dengan keadaan anabiosis, di mana proses metabolisme sangat terhambat dan tubuh dapat pergi tanpa makanan untuk waktu yang lama. Hewan poikilothermic juga dapat berhibernasi di bawah pengaruh suhu tinggi. Jadi, hewan di garis lintang yang lebih rendah di waktu yang panas di siang hari berada di lubang, dan periode kehidupan aktif mereka jatuh pada pagi atau sore hari (atau mereka aktif di malam hari).
Organisme hewan jatuh ke dalam hibernasi tidak hanya karena pengaruh suhu, tetapi juga karena faktor lain. Jadi, beruang (hewan homeotermik) berhibernasi di musim dingin karena kekurangan makanan.
Hewan homoiothermic pada tingkat yang lebih rendah bergantung pada suhu dalam hidup mereka, tetapi suhu mempengaruhi mereka dalam hal ada (tidak adanya) pasokan makanan. Hewan-hewan ini memiliki adaptasi berikut untuk mengatasi efek suhu rendah:
1) hewan berpindah dari daerah yang lebih dingin ke daerah yang lebih hangat (migrasi burung, migrasi mamalia);
2) mengubah sifat penutup (bulu atau bulu musim panas diganti dengan musim dingin yang lebih tebal; mereka menumpuk lapisan besar lemak - babi hutan, anjing laut, dll.);
3) hibernasi (misalnya, beruang).
Hewan homeotermik memiliki adaptasi untuk mengurangi paparan suhu (baik tinggi maupun rendah). Jadi, seseorang memiliki kelenjar keringat yang mengubah sifat sekresi pada suhu tinggi (jumlah sekresi meningkat), lumen pembuluh darah di kulit berubah (pada suhu rendah berkurang, dan pada suhu tinggi meningkat), dll.
Radiasi sebagai faktor abiotik
Baik dalam kehidupan tumbuhan maupun dalam kehidupan hewan, peran besar dimainkan oleh berbagai radiasi yang masuk ke planet ini dari luar (sinar matahari) atau dilepaskan dari perut Bumi. Di sini kami mempertimbangkan terutama radiasi matahari.
Radiasi matahari bersifat heterogen dan terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan panjang yang berbeda, dan oleh karena itu, mereka juga memiliki energi yang berbeda. Permukaan bumi mencapai sinar spektrum yang terlihat dan tidak terlihat. Spektrum tak kasat mata meliputi sinar infra merah dan ultraviolet, sedangkan spektrum tampak memiliki tujuh sinar yang paling dapat dibedakan (dari merah hingga ungu). kuanta radiasi meningkat dari inframerah ke ultraviolet (yaitu, sinar ultraviolet mengandung kuanta gelombang terpendek dan energi tertinggi).
Sinar matahari memiliki beberapa fungsi ekologis penting:
1) karena sinar matahari, rezim suhu tertentu diwujudkan di permukaan bumi, yang memiliki karakter zona latitudinal dan vertikal;
Dengan tidak adanya pengaruh manusia, komposisi udara, bagaimanapun, dapat berbeda tergantung pada ketinggian di atas permukaan laut (dengan ketinggian, kandungan oksigen dan karbon dioksida berkurang, karena gas-gas ini lebih berat daripada nitrogen). Udara daerah pantai diperkaya dengan uap air, yang mengandung garam laut dalam keadaan terlarut. Udara hutan berbeda dari udara ladang dengan pengotor senyawa yang dikeluarkan oleh berbagai tanaman (misalnya, udara hutan pinus mengandung sejumlah besar zat resin dan eter yang membunuh patogen, oleh karena itu udara ini kuratif untuk TBC pasien).
Iklim adalah faktor abiotik kompleks yang paling penting.
Iklim adalah faktor abiotik kumulatif yang mencakup komposisi dan tingkat radiasi matahari tertentu, tingkat suhu dan kelembaban yang terkait dengannya, dan rezim angin tertentu. Iklim juga tergantung pada sifat vegetasi yang tumbuh di daerah tertentu, dan di medan.
Di Bumi, ada zonalitas iklim latitudinal dan vertikal tertentu. Ada iklim tropis lembab, subtropis, kontinental yang tajam dan jenis iklim lainnya.
Ulangi informasi tentang berbagai jenis iklim dalam buku teks geografi fisik. Pertimbangkan iklim daerah tempat Anda tinggal.
Iklim sebagai faktor kumulatif membentuk satu atau beberapa jenis vegetasi (flora) dan jenis fauna yang terkait erat. Permukiman manusia memiliki pengaruh besar terhadap iklim. Iklim kota besar berbeda dengan iklim daerah pinggiran kota.
Bandingkan rezim suhu kota tempat Anda tinggal dan rezim suhu daerah tempat kota itu berada.
Sebagai aturan, suhu di kota (terutama di pusat) selalu lebih tinggi daripada di wilayah.
Iklim mikro erat kaitannya dengan iklim. Alasan munculnya iklim mikro adalah perbedaan relief di wilayah tertentu, keberadaan badan air, yang mengarah pada perubahan kondisi di berbagai wilayah zona iklim ini. Bahkan di area pondok musim panas yang relatif kecil, di bagian masing-masingnya, kondisi yang berbeda untuk pertumbuhan tanaman dapat muncul karena kondisi pencahayaan yang berbeda.
