Основи загальної біології

12.3.1 Фактор температури

Температура впливає на енергетику всіх життєвих процесів. При підвищенні температури на 10°С реакція прискорюється в 23 рази. Однак під впливом ендогенної норми реакції й зовнішніх лімітуючи факторів, відповідна експонентна крива рано або пізно переходить у криву з оптимумом. Активність тварин обмежується песимумами, при яких наступає оборотне теплове або холодове задубіння. Головна точка прикладення для впливу температури – обмін речовин. Для асиміляції, як і для дисиміляції, існують специфічні температурні межі й специфічний оптимум.

Евритермні організми (із широкою екологічною потенцією) – це, наприклад, актинія Actinia equina, що може жити як у тропічних, так й в арктичних морях; коропи, здатні жити й у холодних, і в теплих прісних водоймах. Стенотермні види пристосовані до вузького діапазону температур. Серед них політермні (тобто пристосовані до тепла) майже всі рифоутворюючі корали, терміти, таргани й інші тварини; оліготермі (пристосовані до холоду) гренландський кит, самці зимового п'ядака, струмкова форель, сардинові риби.

Рухливі організми можуть використовувати зовнішні джерела тепла або уникати їх, змінюючи позу стосовно джерела теплового випромінювання (геліорегуляція) або відшукуючи місця, більше підходящі відносно тепла (термотаксис). Термопреферендум (краща температура) специфічний для кожного виду; це та температура, при якій не витрачається енергія ні для виробництва тепла, ні для його віддачі. Організм звичайно знаходить такі умови шляхом фоботаксису, у результаті безладних пересувань (методом проб і помилок). Краща температура, загалом, відповідає екоклімату нормального місцеперебування даного виду. Тільки гомойотермні (теплокровні) тварини – птахи й ссавці – порівняно незалежні від навколишньої температури й створюють свій власний «внутрішній клімат», підтримуючи постійну температуру тіла (3739°С у ссавців, 4142°С у птахів). Тому криві їхньої реакції на температуру утворюють майже рівне плато між песимумами (рис. 12.7). 

При порівнянні родинних видів з теплих і холодних областей часто можна відзначити збільшення розмірів тіла (правило Бергмана) або зменшення придатків (кінцівок, вух, хвоста; правило Алена) від теплих районів до холодного.

 

12.3.2. Водний режим

Обмінні процеси – біохімічні реакції, які протікають у водяних розчинах. Тому для активного життя необхідно достатній вміст води в організмі (у наземних тварин 4595% ваги тіла). Тому що тиск водяної пари в повітрі, як правило, порівняно невеликий, неминучі втрати води в результаті транспірації, а покрити усе тіло водонепроникною ізоляцією (кутикулою, шаром воску, роговим панциром) неможливо через необхідність газообміну при диханні й фотосинтезі. Тому запас води доводиться часто поповнювати шляхом питва (хребетні, павуки, брюхоногі молюски) або споживання вологої їжі (види, що харчуються листами й плодами). Мешканці аридних районів використовують метаболічну воду, що утворюється при окислюванні жирів й інших речовин; жир запасається, наприклад, у горбах верблюдів. При високій вологості повітря можливе поглинання вологи через покриви тіла (амфібії, брюхоногі молюски, тропічні рослини), іноді за рахунок гігроскопічності якихнебудь структур – проти градієнта вологості (мокриці, кліщі, борошняний хрущак). Рослини аридних місцеперебувань мають дуже широко розгалужене або дуже глибоко проникаюче в землю коріння з низьким осмотичним потенціалом.

Втрати на транспірацію зменшуються завдяки захисним покривам і подушкам нерухомого повітря (утримуваного шкірою й пір'ям у тварин, волосками у рослин), зворотному усмоктуванню води при виділенні сечі й дефекації, пошукам вологих місць. Мурахи, терміти, комарі активно розшукують підходящі шари повітря (гігротаксис). Більшості видів властиво фоботаксичне (гігрокінетичне) поводження: їхня ненаправлена активність заспокоюється тільки у місці з підходящою вологістю повітря. Гігрофільні види майже не мають захисту від висихання й можуть існувати тільки в дуже вологому повітрі (амфібії, безраковині брюхоногі молюски, трави тропічного дощового лісу). Ксерофільні види мають або морфологічні засоби захисту від висихання, або можуть накопичувати воду (пустельні сукуленти, наприклад кактуси), всмоктувати її назад, у сухий час доби розшукувати укриття або заповнювати втрати води більшою кількістю вологої їжі (рис. 12.5).

Рис. 12.5. Рослини, що належать до різних екологічних груп

12.3.3 Фактор світла

Являючись джерелом енергії для фотосинтезу, світло має фундаментальне екологічне значення. Навіть більшменш позбавлені світла екосистеми глибинних морських вод, ґрунтів і печер в остаточному підсумку залежать від первинної продукції біомаси зелених рослин на світлі.

L – освітленість у даному місцеперебуванні в порівнянні з повною освітленістю непокритого ґрунту. Світлолюбні рослини пустель, степів, тундр і високогір'я можуть асимілювати тільки при L = 100%. У тіньовитривалих рослин точка компенсації (при якій асиміляція СО2 дорівнює вивільненню СО2) досягається при набагато меншому світловому постачанні, а неослаблене світло їм шкідливе. Лугові рослини займають середнє положення. Світло викликає в органах рослин (стеблах й їхніх розгалуженнях, черешках листів і т.д.) рухи типу скривлень, спрямовані на оптимальне використання світла листами, тобто найвищу активність фотосинтезу.

Так називаним рослинам довгого дня (в основному це рослини середніх широт або що походять відтіля) для початку цвітіння потрібно, загалом, більше тривалий світлий період доби (>1214 годин на добу), чим рослинам короткого дня, що походять з екваторіальних областей (<12 годин на добу), тому останні можуть у нас цвісти тільки восени (або навесні).

 

12.3.4. Екологічна потенція 

По екологічній потенції відносно температури, світла, вологості повітря, вмісту солей і кисню у воді й т.д. розрізняють види із широкою й вузькою нормою реакції: евритермні і стенотермні, евригідрічні й стеногідричні евригалінні й стеногалінні, евріоксибіонтні й стенооксибіонтні. Лише