До этого между двумя материками происходил
обмен видами животных.
Второй фактор, обусловливающий различия между
животным и растительным миром на разных террито-
риях,- климатические условия.
Для оценки климатических условий на данной тер-
ритории используются следующие показатели: средняя
годовая температура: средняя температура самого хо-
лодного месяца; средняя температура самого теплого
месяца; сумма температур выше 10Ї, характеризующая
термические условия местности; годовое количество
осадков; продолжительность устойчивого снежного пок-
рова и некоторые другие. В зависимости от количества
солнечной энергии, падающей на единицу площади
земной поверхности, и от степени увлажнения форми-
руются растительные сообщества со специфическим жи-
вотным населением: тундра в высоких широтах, хвой-
ные и далее к югу широколиственные леса умеренного
пояса, степи, субтропические леса, влажные тропи-
-184-
ческие леса в экваториальной зоне. В условиях высоких
средних температур и недостатка влаги в низких широ-
тах образуются саванны и пустыни. Существует еще один
фактор, обусловливающий своеобразие фауны и флоры
на какой-то определенной территории,- изоляция. Это
относится главным образом к островным популяциям,
обитателям пещер, горных ущелий и т. п. Острова
заселяются видами, способными преодолеть морские
просторы или попадающими туда случайно. Поэтому ви-
довой состав обитателей островов значительно беднее,
чем на континентах в тех же широтах. Сказанное отно-
сится и к другим изолированным популяциям, которых
географические преграды лишают возможности мигри-
ровать. Вследствие приспособления к местным условиям
здесь образуются виды, не встречающиеся в других ме-
стах. Такие виды называются эндемиками.
Живые организмы не просто обитают в той или иной
местности: они находятся в постоянном взаимодействии
с факторами неживой природы и друг с другом. Наука
о взаимоотношениях живых организмов со средой их
обитания называется экологией. Отдельные элементы
внешней среды носят название экологических факторов.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Факторы внешней среды, действующие на организм,
делятся на две группы:
1 ) абиотические, куда входят факторы неживой при-
роды,- свет, температура, влажность, геомагнитное
поле Земли, гравитация, состав водной, воздушной, поч-
венной среды;
2) биотические, связанные с влиянием со стороны
других живых организмов.
В последнее время выделяют еще группу антропоген-
ных факторов, к которым относятся разнообразные про-
явления деятельности человека.
Абиотические факторы среды
Свет. Излучение Солнца выполняет по отношению
к живой природе двоякую функцию. Во-первых, это
источник тепла, от количества которого зависит актив-
ность жизни на данной территории: во-вторых, свет
служит сигналом, определяющим активность процессов
-185-
жизнедеятельности, а также ориентиром при передви-
жении в пространстве.
Для животных и растительных организмов большое
значение имеют длина волны воспринимаемого излуче-
ния. его интенсивность и продолжительность воздействия
(длина светового периода суток, или фотопериод). Ви-
димый, или белый свет, составляют около 45 % общего
количества лучистой энергии, падающей на Землю.
Ультрафиолетовые лучи составляют около 10 % всей
лучистой энергии. Невидимые для человека, они воспри-
нимаются органами зрения насекомых и служат им для
ориентации на местности в пасмурную погоду. Лучи
ультрафиолетовой части спектра необходимы и для нор-
мальной жизнедеятельности человека. Под их воздей-
ствием в организме образуется витамин D.
Наибольшее значение для организмов имеет види-
мый свет с длиной волны от 0,4 до 0,75 мкм. Энергия
видимого света используется для процессов фотосинте-
за в клетках растений. При этом листьями особенно
сильно поглощаются оранжево-красные (0,66-0,68 мкм)
и сине-фиолетовые (0,4-0,5 мкм) лучи. На биосинтез
расходуется от 0,1 до 1 % приходящей солнечной энер-
гии, иногда коэффициент полезного действия фотосин-
тезирующей растительности достигает нескольких про-
центов.
Разнообразие световых условий, при которых живут
растения, очень велико. В разных местообитаниях нео-
динаковы интенсивность солнечной радиации, ее спект-
ральный состав, продолжительность освещения и т. д.
У растений интенсивность фотосинтеза возрастает с уве-
личением освещенности до известного предела, назы-
ваемого уровнем светового насыщения или экологиче-
ского оптимума. Дальнейшее усиление светового потока
не сопровождается увеличением фотосинтеза, а затем
приводит к его угнетению.
По отношению к свету различают три группы расте-
ний: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые.
Светолюбивые обитают на открытых местах в условиях
полного солнечного освещения (степные и луговые тра-
вы, культурные растения открытого грунта и многие
другие). Но и у светолюбивых растений увеличение ос-
вещенности сверх оптимальной подавляет фотосинтез.
Тенелюбивые растения имеют экологический оптимум
в области слабой освещенности и не выносят сильного
света. Это виды, обитающие в нижних, затененных яру-
-186-
сах растительных сообществ - ельников, дубрав и т. п.
Теневыносливые растения хорошо растут при полной
освещенности, но адаптируются и к слабому свету.
В регуляции активности живых организмов и их раз-
витии большое значение имеет продолжительность осве-
щения (фотопериод). Смену дня и ночи, а также изме-
нение продолжительности светового периода суток орга-
низмы используют как сигналы для распределения
своих функций во времени и для программирования
своих жизненных циклов таким образом, чтобы исполь-
зовать самые благоприятные условия. Например, на-
ступление активности в разное время суток у ночных
и дневных хищников ослабляет конкуренцию за добычу.
В умеренных зонах выше и ниже экватора цикл разви-
тия животных и растений приурочен к определенным
сезонам года. Подготовка к зиме осуществляется не на
основе изменения температурных условий, которые весь-
ма изменчивы, а вследствие сокращения длины дня,
которая в отличие от других сезонных характеристик
всегда одинакова в определенное время года в данном
месте. Изменения фотопериода служат пусковым сигна-
лом, включающим физиологические процессы. Весной,
с удлинением светового периода, начинается рост и цве-
тение у растений, размножение у птиц и млекопитаю-
щих. Укорочение светового периода осенью служит сиг-
налом растениям для сбрасывания листьев, живот-
ным - для накопления жира и миграции, подготовки
к зимней спячке. Изменения длины дня воспринимаются
органами зрения у животных и специальными пигмен-
тами у растений. Возбуждение рецепторов вызывает
ряд последовательных биохимических реакций, актива-
цию ферментов или выделение гормонов и, наконец,
физиологическую или поведенческую реакцию. Реак-
ция организмов на сезонные изменения длины дня носит
название фотопериодизма.
Способность организмов воспринимать время, нали-
чие у них <биологических часов>- важное физиологи-
ческое приспособление, повышающее шансы на выжи-
вание в данных условиях среды. Там, где нет выражен-
ных сезонных изменений климата, большинство видов
не обладает фотопериодизмом. Например, у многих тро-
пических деревьев цветение и плодоношение растянуто
во времени, и на дереве одновременно встречаются и
цветки, и плоды. В умеренном климате виды, успеваю-
щие быстро завершить свой жизненный цикл и не встре-
-187-
чающиеся в активном состоянии в неблагоприятные
сезоны года (эфемеры), также не проявляют фотоперио-
дических реакций. Фотопериодизм может быть не только
прямым, но и опосредованным. Так, у капустной корне-
вой мухи зимняя диапауза (состояние покоя) разви-
вается вследствие изменений качества пищи, возникаю-
щих в связи с подготовкой растения к холодам.
Инфракрасное излучение составляет примерно 45 %
от общего количества солнечной энергии, притекающей
к Земле. Инфракрасные лучи поглощаются тканями ра-
стений и животных, объектами неживой природы, в том
числе водой. Любая поверхность, имеющая темпера-
туру выше нуля, испускает длинноволновые инфракрас-
ные (тепловые) лучи. Поэтому растения и животные
получают тепловую энергию не только от Солнца, но и
от предметов окружающей среды.
Температура. От температуры окружающей среды
зависит температура тела большинства организмов и,
следовательно, скорость всех химических реакций, со-
ставляющих обмен веществ. Нормальное строение и
функционирование белков, от которых зависит само су-
ществование жизни, возможно в пределах от 0 до 50 ЇС.
Между тем температурные границы, в пределах которых
обнаруживается жизнь, гораздо шире. В ледяных пу-
стынях Антарктики температура может опускаться до
-88 ЇС, а в безводных пустынях достигать 58 ЇС в тени.
Некоторые виды бактерий и водорослей обитают в горя-
чих источниках при температурах 80-88 градусов С. Таким
образом, диапазон колебаний температур на разных
территориях Земли, где встречается жизнь, достигает
176 ЇС. Даже в одном местообитании разница между
минимальной температурой зимой и максимальной ле-
том может составлять более 80 градусов С. В некоторых мест-
ностях велики и суточные колебания температуры: так,
в пустыне Сахара на протяжении суток температура
может изменяться на 50 градусов С.
Но ни одно живое существо в мире не способно в ак-
тивном состоянии переносить весь диапазон температур.
Поэтому распространение любого вида животных и ра-
стений ограничено тем местообитанием, к температуре
которого он приспособлен.
По отношению к температуре окружающей среды
живые организмы делят на две группы: пойкилотерм-
ные, температура тела которых зависит от окружаю-
щей среды и получающие теплоту главным образом от
-188-
внешних источников, и гомойотермные, поддерживаю-
щие постоянную температуру тела независимо от ее ко-
лебаний во внешней среде.
На рис. 67 схематически изображены пути теплооб-
мена между пойкилотермным организмом и окружаю-
щими его физическими телами. Из рисунка видно, что
пойкилотермный организм не только получает теплоту
из среды, но и отдает ее в пространство. За счет процес-
сов обмена веществ животные с непостоянной темпера-
турой тела могут некоторое время регулировать темпе-
ратуру тела (пресмыкающиеся, пчелы и др.), но такие
возможности крайне ограничены. Кроме того, у пойки-
лотермных организмов выработались определенные
структурные, физиологические и поведенческие реак-
ции, позволяющие избежать резких изменений темпера-
туры тела.
Приспособления к переохлаждению. Холод неблаго-
приятно сказывается на организмах, поскольку он тор-
мозит основные физиологические процессы, снижает
энергетическую эффективность дыхания, замедляет
скорость развития. При замерзании воды в межклеточ-
ных пространствах и внутри клетки образующиеся крис-
таллы льда вызывают механическое повреждение кле-
ток и их последующую гибель. У растений холодных
местообитании или переносящих холодные зимы разви-
ваются защитные изменения от комплекса неблаго-
приятных условий (сильные ветры, иссушение и др.,).
Рис. 67. Схематическое изображение путей теплообмена между
пойкилотермным организмом и окружающей средой
-189-
Среди морфологических адаптации у растений отметим
лишь имеющие важное значение небольшие размеры
(карликовость) и образование стелющихся форм
(стлаников). Многолетние травы, кустарники полярных
и высокогорных областей имеют высоту несколько сан-
тиметров, очень мелкие листья (карликовая береза,
карликовые ивы). Их высота соответствует глубине
снежного покрова, так как все части, выступающие над
снегом, гибнут от замерзания и высыхания.
Некоторые кустарники и деревья переходят к гори-
зонтальному росту. К ним относятся можжевельник,
кедровый стланик (рис. 68), рябина и др. Их ветви сте-
лются по земле и не поднимаются выше обычной
глубины снежного покрова.
Шире распространены физиологические приспособ-
ления к низкой температуре. Они направлены на сниже-
ние точки замерзания клеточного сока. Это достигается
повышением концентрации растворимых углеводов и
других веществ. У открыто зимующих насекомых накоп-
ление в тканях глицерина и некоторых спиртов позво-
ляют им выносить температуры до - 30-35 ЇС. Многие
пойкилотермные животные приспосабливаются к жизни
в местообитаннях с постоянно низкой температурой.
Обитающая на поверхности ледников ногохвостка по
ночам примерзает ко льду и лишь днем становится
активной. Оптимальная температура для нее 5-6 ЇС,
а температура -15 ЇС губительна. Известно высокогор-
ное насекомое, для которого оптимальная температу-
ра 1 ЇС.
Рис. 68. Кедровый стланик
-190-
Поведенческие адаптации пойкилотермных живот-
ных связаны с поиском укрытий, позволяющих переж-
дать холодное время года. Насекомые и личинки насе-
комых проникают под кору деревьев, круглые и кольча-
тые черви, обитающие в почве, уходят на большую глу-
бину, змеи образуют большие скопления в ямах и норах,
под корягами, тритоны забираются а дупла деревьев и
т. п. Крайней формой приспособления растений и живот-
ных к холоду служит анабиоз - такое состояние орга-
низма, при котором процессы жизнедеятельности насто-
лько замедлены, что отсутствуют все видимые прояв-
ления жизни. Состояние анабиоза как приспособитель-
ная реакция наблюдается при наступлении и других
неблагоприятных условий, например отсутствии влаги.
Анабиоз позволяет организмам пережить холодное вре-
мя года. Так, мхи и лишайники переносят промерзание
в зимнее время года в состоянии анабиоза и после
оттаивания оказываются вполне жизнеспособными. Не-
которые лишайники способны выдерживать низкие тем-
пературы, при которых приостановлены все физиоло-
гические процессы, более двух лет.
Для многих видов животных характерна зимняя
спячка (лягушки и др.,), во время которой уровень об-
менных процессов снижается, однако не достигает такой
степени угнетения, как при анабиозе. Подготовка к со-
стоянию зимнего покоя начинается заблаговременно.
У растений сбрасывается листва, наблюдается одре-
веснение побегов и утолщение их пробкового слоя, зи-
мующие почки водных растений опускаются на дно во-
доемов, птицы отлетают в более теплые края и т. п.
Приспособления к перегреву. Разнообразие тепло-
вых условий в значительной мере определяет геогра-
фическое распространение организмов с непостоянной
температурой тела. Годовую динамику теплоты отра-
жает ход среднемесячных температур, неодинаковых
в разных широтах и при разных типах климата. По обес-
печенности теплотой различают следующие термичес-
кие (тепловые) пояса:
1. Тропический пояс. Температура не снижается
до 0 ЇС, средняя температура самого холодного месяца
15-20Ї С, колебания температуры на протяжении года
не превышают 5 ЇС.
2. Субтропические пояса. Температура самого холо-
дного месяца выше 4 ЇС, самого теплого - выше 20 ЇС.
Минимальные температуры опускаются ниже 0ЇС не
-191-
каждый год. Возможны кратковременные морозы.
Устойчивый снежный покров отсутствует.
3. Умеренные пояса. Хорошо выражен летний теп-
лый сезон и продолжительный зимний период покоя
большинства организмов (кроме птиц и млекопитаю-
щих). Средняя длительность безморозного периода
70-80 дней. Зимой устойчивый снежный покров и
устойчивые морозы. Заморозки весной и осенью.
4. Холодные пояса. Заморозки возможны в течение
всего летнего периода, который длится всего 1,5-2 мес.
Таким образом, на обширных территориях планеты
живые организмы подвергаются воздействию высоких
температур, интенсивному солнечному облучению, что
нередко сочетается с недостатком влаги. Действие чрез-
мерно высоких температур влечет за собой ряд опас-
ностей: обезвоживание и иссушение, ожоги, разрушение
хлорофилла у растений, расстройства дыхания и других
физиологических процессов, тепловую денатурацию
белков и, наконец, гибель.
У растений и животных выработались разнообраз-
ные приспособления, позволяющие избежать вредных
последствий перегрева. У растений - это густое опуше-
ние, придающее листьям светлую окраску и усиливаю-
щее отражение падающего света, вертикальное поло-
жение листьев, свертывание листовых пластинок (у зла-
ков), уменьшение поверхности листа, развитие колючек
(кактусы), способность к запасанию большого количе-
ства воды, развитая корневая система и др.
1 2 3 4 5 6 7 8