To jsou faktory, které přímo či nepřímo ovlivňují organismus neživá příroda- světlo, teplota, vlhkost, chemické složení ovzduší, vody a půdního prostředí atd. (t.j. vlastnosti prostředí, jehož výskyt a vliv přímo nezávisí na činnosti živých organismů).
Světlo
(sluneční záření) je environmentální faktor charakterizovaný intenzitou a kvalitou zářivé energie Slunce, kterou využívají fotosyntetické zelené rostliny k tvorbě rostlinné biomasy. Sluneční světlo dopadající na zemský povrch je hlavním zdrojem energie pro udržení tepelné rovnováhy planety, vodního metabolismu organismů, tvorby a přeměny organické hmoty autotrofním prvkem biosféry, což v konečném důsledku umožňuje vytvářet prostředí schopné uspokojit životní potřeby organismů.
Biologický účinek slunečního záření je určen jeho spektrálním složením [show] ,
Spektrální složení slunečního světla se dělí na
- infračervené paprsky (vlnová délka více než 0,75 mikronů)
- viditelné paprsky (0,40-0,75 µm) a
- ultrafialové paprsky(méně než 0,40 mikronů)
Různé části slunečního spektra mají nestejné biologické účinky.
Infračervený, neboli tepelné, paprsky přenášejí většinu tepelné energie. Tvoří asi 49 % zářivé energie, kterou vnímají živé organismy. Tepelné záření je dobře absorbováno vodou, jejíž množství v organismech je poměrně velké. To vede k zahřívání celého těla, což je zvláště důležité u studenokrevných živočichů (hmyz, plazi atd.). U rostlin je nejdůležitější funkcí infračervených paprsků provádět transpiraci, jejímž prostřednictvím je z listů odváděno přebytečné teplo vodní párou, a také vytvářet optimální podmínky pro vstup oxid uhličitý přes průduchy.
Viditelné spektrum tvoří asi 50 % zářivé energie dopadající na Zemi. Tato energie které rostliny potřebují pro fotosyntézu. K tomu se ho však spotřebuje pouze 1 %, zbytek se odráží nebo odvádí ve formě tepla. Tato část spektra vedla ke vzniku mnoha důležitých adaptací v rostlinných a živočišných organismech. U zelených rostlin se kromě tvorby pigmentového komplexu absorbujícího světlo, pomocí kterého se provádí proces fotosyntézy, objevily jasné barvy květů, které pomáhají přitahovat opylovače.
Pro zvířata hraje světlo především informační roli a podílí se na regulaci mnoha fyziologických a biochemických procesů. Již ty nejjednodušší mají fotosenzitivní organely (fotosenzitivní ocellus u zeleného euglena) a reakce na světlo se projevuje ve formě fototaxe - pohybu směrem k největšímu nebo nejmenšímu osvětlení. Počínaje koelenteráty se téměř u všech zvířat vyvíjejí světlocitlivé orgány různých struktur. Existují noční a soumračná zvířata (sovy, netopýři atd.), stejně jako zvířata žijící v neustálé tmě (krtonožka, škrkavka, krtek atd.).
Ultrafialová část vyznačující se nejvyšší kvantovou energií a vysokou fotochemickou aktivitou. Pomocí ultrafialových paprsků o vlnové délce 0,29-0,40 mikronů se v těle zvířat provádí biosyntéza vitaminu D, retinálních pigmentů a kůže. Tyto paprsky jsou nejlépe vnímány zrakovými orgány mnoha hmyzu; v rostlinách mají formativní účinek a přispívají k syntéze některých biologicky aktivních sloučenin (vitamínů, pigmentů).
Paprsky s vlnovou délkou menší než 0,29 mikronů mají škodlivý vliv na živé organismy. [show] ,
Intenzita
- Rostliny, jejichž životní aktivita je zcela závislá na světle, vyvíjejí různé morfostrukturní a funkční adaptace na světelný režim jejich stanovišť. Na základě požadavků na světelné podmínky se rostliny dělí do následujících skupin prostředí: Světlomilné (heliofyty) rostliny
- otevřená stanoviště, úspěšně rostou pouze v podmínkách plného slunečního světla. vyznačující se širokou ekologickou amplitudou světelného faktoru. Nejlépe rostou ve vysokých světelných podmínkách, ale jsou schopny se přizpůsobit různým úrovním stínu. Jedná se o dřeviny (bříza, dub, borovice) a bylinné (jahoda lesní, fialka, třezalka aj.) rostliny.
- Stínomilné rostliny (sciofyty) Nesnášejí silné osvětlení, rostou pouze ve stínu (pod korunou lesa), nikdy nerostou na otevřených plochách. Na pasekách se silným osvětlením se jejich růst zpomaluje a někdy hynou. Mezi takové rostliny patří lesní trávy – kapradiny, mechy, šťovík lesní aj. Adaptace na zastínění bývá spojena s potřebou dobrého zásobování vodou.
Denní a sezónní frekvence [show] .
Denní periodicita určuje procesy růstu a vývoje rostlin a živočichů, které jsou závislé na délce denního světla.
Faktor, který reguluje a řídí rytmus každodenního života organismů, se nazývá fotoperiodismus. Je to nejdůležitější signální faktor umožňující rostlinám a živočichům „měřit čas“ – poměr mezi dobou trvání osvětlení a tmy během dne a určovat kvantitativní parametry osvětlení. Jinými slovy, fotoperiodismus je reakce organismů na změnu dne a noci, která se projevuje kolísáním intenzity fyziologických procesů – růstu a vývoje. Právě délka dne a noci se v průběhu roku velmi přesně a přirozeně mění, bez ohledu na náhodné faktory, rok od roku se neustále opakuje, proto organismy v procesu evoluce koordinovaly všechny fáze svého vývoje s rytmem těchto časových intervalů. .
V mírném pásmu slouží vlastnost fotoperiodismu jako funkční klimatický faktor, který určuje životní cyklus většiny druhů. U rostlin se fotoperiodický efekt projevuje v koordinaci období květu a zrání plodů s obdobím nejaktivnější fotosyntézy, u živočichů - ve shodě doby rozmnožování s obdobím hojnosti potravy, u hmyzu - v nástup diapauzy a odchod z ní.
Mezi biologické jevy způsobené fotoperiodismem patří také sezónní migrace (přelety) ptáků, projevy jejich hnízdních pudů a rozmnožování, změna srsti u savců aj.
Podle požadované délky fotoperiody se rostliny dělí na
- rostliny s dlouhým dnem, které pro normální růst a vývoj vyžadují více než 12 hodin světla (len, cibule, mrkev, oves, slepice, dop, mláďata, brambory, belladonna atd.);
- rostliny krátkého dne - ke kvetení potřebují minimálně 12 hodin nepřetržité tmy (jiřiny, zelí, chryzantémy, amarant, tabák, kukuřice, rajčata atd.);
- neutrální rostliny, u kterých dochází k vývoji generativních orgánů s dlouhými i krátkými dny (měsíčky, hrozny, flox, šeřík, pohanka, hrách, křídlatka atd.)
Dlouhodenní rostliny pocházejí převážně ze severních zeměpisných šířek, zatímco rostliny krátkého dne pocházejí z jižních zeměpisných šířek. V tropickém pásmu, kde se délka dne a noci během roku jen málo mění, nemůže fotoperioda sloužit jako vodítko pro periodicitu. biologické procesy. Nahrazuje ho střídání suchých a vlhkých období.
Dlouhodenní druhy zvládnou přinést úrodu i v krátkém severském létě. K tvorbě velkého množství organických látek dochází v létě během poměrně dlouhých denních hodin, které v zeměpisné šířce Moskvy mohou dosáhnout 17 hodin a v zeměpisné šířce Archangelsk - více než 20 hodin denně.
Délka dne také výrazně ovlivňuje chování zvířat. S nástupem jarních dnů, jejichž trvání se postupně prodlužuje, se u ptáků vyvinou hnízdní pudy, vracejí se z teplých oblastí (ačkoli teplota vzduchu může být stále nepříznivá) a začínají snášet vejce; Teplokrevná zvířata bouda.
Zkrácení délky dne na podzim způsobuje opačné sezónní jevy: ptáci odlétají, některá zvířata se ukládají k zimnímu spánku, jiným narůstá hustá srst, tvoří se zimující stádia hmyzu (i přes stále příznivou teplotu a dostatek potravy). Zkrácení délky dne v tomto případě signalizuje živým organismům blížící se nástup zimního období a mohou se na něj předem připravit.
U živočichů, zejména členovců, závisí růst a vývoj také na délce denního světla. Například bělásek zelný a můra březová se normálně vyvíjejí pouze s dlouhým denním světlem, zatímco bource morušového, různé druhy sarančat a můry se normálně vyvíjejí pouze s krátkým denním světlem. Fotoperiodismus také ovlivňuje načasování začátku a konce období páření u ptáků, savců a jiných zvířat; o rozmnožování, embryonálním vývoji obojživelníků, plazů, ptáků a savců;
Díky tomu bylo možné uměle regulovat vývoj zvířat a rostlin. Například poskytnutí 12-15 hodin denního světla rostlinám ve sklenících, sklenících nebo pařeništích jim umožňuje pěstovat zeleninu a okrasné rostliny i v zimě a urychlit růst a vývoj sazenic. Naopak zastínění rostlin v létě urychlí výskyt květů nebo semen na pozdně kvetoucích podzimních rostlinách.
Prodlužováním dne umělým osvětlením v zimě můžete prodloužit dobu snášky kuřat, hus a kachen a regulovat množení kožešinových zvířat na kožešinových farmách. Světelný faktor hraje obrovskou roli i v dalších životních procesech živočichů. Především je to nezbytná podmínka vidění, jejich zraková orientace v prostoru jako výsledek vnímání zrakovými orgány přímých, rozptýlených nebo odražených světelných paprsků od okolních předmětů. Polarizované světlo, schopnost rozlišovat barvy, orientace podle astronomických světelných zdrojů při podzimních a jarních tahech ptáků a navigační schopnosti jiných zvířat jsou pro většinu zvířat vysoce informativní.
Na základě fotoperiodismu si rostliny a zvířata v procesu evoluce vyvinuly specifické roční cykly období růstu, rozmnožování a přípravy na zimu, které se nazývají roční nebo sezónní rytmy. Tyto rytmy se projevují změnami intenzity charakteru biologických procesů a opakují se v ročních intervalech. Pro existenci druhu má velký význam shoda období životního cyklu s odpovídající roční dobou. Sezónní rytmy poskytují rostlinám a zvířatům nejpříznivější podmínky pro růst a vývoj.
Fyziologické procesy rostlin a živočichů jsou navíc přísně závislé na denním rytmu, který je vyjádřen určitými biologickými rytmy. V důsledku toho biologické rytmy periodicky opakují změny v intenzitě a povaze biologických procesů a jevů. U rostlin se biologické rytmy projevují každodenním pohybem listů, okvětních lístků, změnami fotosyntézy, u živočichů - kolísáním teplot, změnami sekrece hormonů, rychlostí dělení buněk atd. U člověka denní kolísání dechové frekvence , puls, krevní tlak, bdění a spánek atd. Biologické rytmy jsou dědičně fixní reakce, proto je znalost jejich mechanismů důležitá při organizaci lidské práce a odpočinku.
Teplota
Jeden z nejdůležitějších abiotických faktorů, na kterém do značné míry závisí existence, vývoj a distribuce organismů na Zemi [show] .
Horní teplotní hranice života na Zemi je pravděpodobně 50-60°C. Při takových teplotách dochází ke ztrátě enzymové aktivity a koagulaci bílkovin. Obecný teplotní rozsah aktivního života na planetě je však mnohem širší a je omezen na následující limity (tabulka 1)
Tabulka 1. Teplotní rozsah aktivního života na planetě, °C
Mezi organismy, které mohou existovat při velmi vysokých teplotách, jsou známy teplomilné řasy, které mohou žít v horkých pramenech při 70-80°C. Křížové lišejníky, semena a vegetativní orgány pouštních rostlin (saxaul, velbloudí trn, tulipány) umístěné v horní vrstvě horké půdy úspěšně snášejí velmi vysoké teploty (65-80°C).
Existuje mnoho druhů zvířat a rostlin, které snesou vysoké mínusové teploty. Stromy a keře v Jakutsku nemrznou při minus 68°C. Tučňáci žijí v Antarktidě při minus 70 °C, v Arktidě pak lední medvědi, polární lišky a polární sovy. Polární vody s teplotami od 0 do -2°C obývá rozmanitá flóra a fauna - mikrořasy, bezobratlí, ryby, jejichž životní cyklus neustále probíhá v takových teplotních podmínkách.
Význam teploty spočívá především v jejím přímém vlivu na rychlost a charakter metabolických reakcí v organismech. Jelikož se denní a sezónní teplotní výkyvy zvyšují se vzdáleností od rovníku, rostliny a živočichové, kteří se jim přizpůsobují, vykazují různé potřeby tepla.
Adaptační metody
- Migrace je stěhování do výhodnějších podmínek. Velryby, mnoho druhů ptáků, ryb, hmyzu a dalších zvířat migruje pravidelně po celý rok.
- Necitlivost je stav úplné nehybnosti, prudkého poklesu vitální aktivity a zastavení výživy. Je pozorován u hmyzu, ryb, obojživelníků a savců, když teplota prostředí klesá na podzim, v zimě (hibernace) nebo když se zvyšuje v létě v pouštích (letní zimní spánek).
- Anabióza je stav prudké inhibice životních procesů, kdy dočasně ustávají viditelné projevy života. Tento jev je reverzibilní. Je pozorován u mikrobů, rostlin a nižších živočichů. Semena některých rostlin mohou zůstat v pozastavené animaci až 50 let. Mikrobi ve stavu pozastavené animace tvoří spory, prvoci cysty.
Mnoho rostlin a živočichů s vhodnou přípravou úspěšně snáší extrémně nízké teploty ve stavu hluboké dormance nebo pozastavené animace. V laboratorních pokusech snášejí semena, pyl, výtrusy rostlin, háďátka, vířníky, cysty prvoků a dalších organismů, spermie po dehydrataci nebo umístění do roztoků speciálních ochranných látek - kryoprotektantů teploty blízké absolutní nule.
V současné době došlo k pokroku v praktickém využití látek s kryoprotektivními vlastnostmi (glycerin, polyethylenoxid, dimethylsulfoxid, sacharóza, mannitol aj.) v biologii, zemědělství, lék. V roztocích kryoprotektorů se provádí dlouhodobé skladování konzervovaná krev, sperma pro umělou inseminaci hospodářských zvířat, některé orgány a tkáně k transplantaci; ochrana rostlin před zimními mrazy, předjarními mrazíky atd. Tyto problémy spadají do kompetence kryobiologie a kryomedicíny a jsou řešeny mnoha vědeckými institucemi.
- Termoregulace. V procesu evoluce si rostliny a zvířata vyvinuly různé mechanismy termoregulace:
- v rostlinách
- fyziologické - hromadění cukru v buňkách, díky čemuž se zvyšuje koncentrace buněčné mízy a snižuje se obsah vody v buňkách, což přispívá k mrazuvzdornosti rostlin. Například u zakrslé břízy a jalovce horní větve odumírají při příliš nízkých teplotách, zatímco plazivé přezimují pod sněhem a neodumírají.
- fyzikální
- stomatální transpirace - odstranění přebytečného tepla a předcházení popálení odstraněním vody (odpařováním) z těla rostliny
- morfologické - zaměřené na zamezení přehřátí: husté ochlupení listů k rozptylu slunečního záření, lesklý povrch k jejich odrazu, snížení povrchu pohlcujícího paprsky - svinutí čepele listu do trubice (péřovka, kostřava), přiložení listu okrajem k sluneční paprsky (eukalyptus), redukce olistění ( saxaul, kaktus); zaměřené na prevenci zamrzání: speciální formuláře růst - zakrslost, tvorba plíživých forem (zimování pod sněhem), tmavé zbarvení (pomáhá lépe absorbovat tepelné paprsky a zahřívat se pod sněhem)
- u zvířat
- studenokrevní (poikilotermní, ektotermní) [bezobratlí, ryby, obojživelníci a plazi] - regulace tělesné teploty se provádí pasivně zvýšením svalové práce, struktury a barvy kůže, vyhledáním míst, kde je možná intenzivní absorpce slunečního záření atd. ., atd. .To. nedokážou udržet teplotní režim metabolických procesů a jejich činnost závisí především na teple přicházejícím zvenčí a tělesné teplotě - na hodnotách teploty prostředí a energetická bilance (poměr absorpce a výdeje zářivé energie).
- teplokrevní (homeotermní, endotermní) [ptáci a savci] – schopní udržovat stálou tělesnou teplotu bez ohledu na teplotu prostředí. Tato vlastnost umožňuje mnoha druhům zvířat žít a rozmnožovat se při teplotách pod nulou (soby, lední medvěd, ploutvonožci, tučňáci). V procesu evoluce si vyvinuli dva termoregulační mechanismy, s jejichž pomocí udržují stálou tělesnou teplotu: chemický a fyzikální. [show]
.
- Chemický mechanismus termoregulace je zajištěn rychlostí a intenzitou redoxních reakcí a je řízen reflexně centrálním nervovým systémem. Důležitou roli ve zvýšení účinnosti chemického mechanismu termoregulace sehrály takové aromorfózy, jako je výskyt čtyřkomorového srdce a zlepšení dýchacího systému u ptáků a savců.
- Fyzikální mechanismus termoregulace je zajištěn vznikem tepelně izolačních obalů (peří, srst, podkožní tuk), potních žláz, dýchacích orgánů a také rozvojem nervových mechanismů pro regulaci krevního oběhu.
Zvláštním případem homeotermie je heterotermie – různé úrovně tělesné teploty v závislosti na funkční aktivitě organismu. Heterotermie je charakteristická pro zvířata, která v nepříznivých ročních obdobích upadají do hibernace nebo dočasné nehybnosti. Současně je jejich vysoká tělesná teplota znatelně snížena v důsledku pomalého metabolismu (skřítci, ježci, netopýři, bystrá kuřátka atd.).
Meze výdrže velké hodnoty teplotního faktoru se liší jak u poikilotermních, tak u homeotermních organismů.
Eurytermní druhy jsou schopny tolerovat teplotní výkyvy v širokém rozmezí.
Stenotermní organismy žijí v podmínkách úzkých teplotních limitů, dělí se na teplomilné stenotermní druhy (orchideje, čajovník, káva, korály, medúzy aj.) a chladnomilné (elfí cedr, předledová a tundrová vegetace, ryby polárních pánví, hlubinná zvířata - oblasti největších hloubek oceánů atd.).
Pro každý organismus nebo skupinu jedinců existuje optimální teplotní zóna, ve které je aktivita zvláště dobře vyjádřena. Nad touto zónou je zóna dočasného tepelného neklidu a ještě výše je zóna delší nečinnosti nebo letní hibernace, hraničící s zónou vysoké smrtelné teploty. Když posledně uvedená klesne pod optimum, nastává zóna chladného neklidu, hibernace a smrtelně nízké teploty.
Rozmístění jedinců v populaci v závislosti na změnách teplotního faktoru na celém území se obecně řídí stejným vzorem. Optimální teplotní pásmo odpovídá nejvyšší hustotě osídlení a na obou jeho stranách dochází k poklesu hustoty až k hranici rozmezí, kde je nejnižší.
Teplotní faktor na velké ploše Země podléhá výrazným denním a sezónním výkyvům, které zase určují odpovídající rytmus biologických jevů v přírodě. V závislosti na poskytování tepelné energie v symetrických oblastech obou polokoulí zeměkoule, počínaje rovníkem, se rozlišují následující klimatické zóny:
- tropická zóna. Minimální průměrná roční teplota přesahuje 16°C, v nejchladnějších dnech neklesá pod 0°C. Kolísání teplot v čase je nevýznamné, amplituda nepřesahuje 5°C. Vegetace je celoroční.
- Subtropické pásmo. Průměrná teplota nejchladnějšího měsíce není nižší než 4 °C a nejteplejší je nad 20 °C. Teploty pod nulou jsou vzácné. V zimě není stabilní sněhová pokrývka. Vegetační období trvá 9-11 měsíců.
- Mírné pásmo. Letní vegetační období a zimní období vegetačního klidu rostlin jsou dobře definované. V hlavní části zóny je stabilní sněhová pokrývka. Na jaře a na podzim jsou typické mrazy. Někdy se tato zóna dělí na dvě: mírně teplé a mírně chladné, které se vyznačují čtyřmi ročními obdobími.
- Studená zóna. Průměrná roční teplota je pod O° C, mrazy jsou možné i během krátkého (2-3 měsíce) vegetačního období. Roční výkyvy teplot jsou velmi velké.
Vzor vertikálního rozložení vegetace, půd a fauny v horských oblastech je také určován především teplotním faktorem. V horách Kavkazu, Indie a Afriky lze rozlišit čtyři nebo pět rostlinných pásů, jejichž sled zdola nahoru odpovídá sledu zeměpisných zón od rovníku k pólu ve stejné nadmořské výšce.
Vlhkost
Environmentální faktor charakterizovaný obsahem vody ve vzduchu, půdě a živých organismech. V přírodě existuje denní rytmus vlhkosti: v noci se zvyšuje a ve dne klesá. Spolu s teplotou a světlem hraje vlhkost důležitou roli v regulaci činnosti živých organismů. Zdrojem vody pro rostliny a živočichy jsou především srážky a podzemní vody, stejně jako rosa a mlha.
Vlhkost je nezbytnou podmínkou pro existenci všech živých organismů na Zemi. Život vznikl ve vodním prostředí. Obyvatelé pevniny jsou stále závislí na vodě. Pro mnoho druhů zvířat a rostlin je voda i nadále životním prostředím. Význam vody v životních procesech je dán tím, že je hlavním prostředím v buňce, kde probíhají metabolické procesy a je nejdůležitějším výchozím, meziproduktem a konečným produktem biochemických přeměn. Význam vody určuje i její kvantitativní obsah. Živé organismy se skládají minimálně ze 3/4 z vody.
Ve vztahu k vodě vyšší rostliny se dělí na
- hydrofyty - vodní rostliny(leknín, šípkový list, okřehek);
- hygrofyty - obyvatelé nadměrně vlhkých míst (kalamus, hodinky);
- mezofyty – rostliny normální podmínky vlhkost (konvalinka, kozlík lékařský, lupina);
- xerofyty - rostliny žijící v podmínkách stálého nebo sezónního nedostatku vlhkosti (saxaul, velbloudí trn, ephedra) a jejich odrůdy - sukulenty (kaktusy, euphorbia).
Adaptace na život v dehydratovaném prostředí a prostředí s periodickým nedostatkem vlhkosti Důležitým rysem hlavních klimatických faktorů (světlo, teplota, vlhkost) je jejich přirozená proměnlivost během ročního cyklu a dokonce i denního, jakož i v závislosti na geografické zóně. V tomto ohledu mají adaptace živých organismů také pravidelný a sezónní charakter. Adaptace organismů na podmínky prostředí může být rychlá a vratná nebo poměrně pomalá, v závislosti na hloubce expozice faktoru. V důsledku své životně důležité činnosti jsou organismy schopny měnit abiotické životní podmínky. Například rostliny nižší úrovně se nacházejí v podmínkách méně světla; procesy rozkladu organických látek, které se vyskytují ve vodních plochách, často způsobují nedostatek kyslíku pro jiné organismy. Vlivem aktivity vodních organismů, teplotních a vodních režimů se mění množství kyslíku, oxidu uhličitého, pH prostředí, spektrální složení světla atd. Vzdušné prostředí a jeho složení plynu
Vývoj vzdušného prostředí organismy začal poté, co dorazily na pevninu. Život ve vzduchu vyžadoval specifické úpravy a vysokou úroveň organizace rostlin a živočichů. Nízká hustota a obsah vody, vysoký obsah kyslíku, snadný pohyb vzdušných hmot, náhlé změny teplot atd. významně ovlivňovaly proces dýchání, výměnu vody a pohyb živých bytostí. Drtivá většina suchozemských zvířat získala schopnost létat během evoluce (75 % všech druhů suchozemských zvířat). Mnoho druhů se vyznačuje ansmochorií - šířením pomocí proudění vzduchu (výtrusy, semena, plody, cysty prvoků, hmyz, pavouci atd.). Některé rostliny byly opylovány větrem. Pro úspěšnou existenci organismů nejen fyzických, ale i chemické vlastnosti vzduch, jeho obsah plynných složek nezbytných pro život. Kyslík. Pro velkou většinu živých organismů je kyslík životně důležitý. V prostředí bez kyslíku mohou růst pouze anaerobní bakterie. Kyslík zajišťuje realizaci exotermických reakcí, při kterých se uvolňuje energie nezbytná pro život organismů. Je to konečný akceptor elektronů, který se odštěpuje od atomu vodíku v procesu výměny energie. Chemicky vázaný stav Kyslík je součástí mnoha velmi důležitých organických a minerálních sloučenin živých organismů. Jeho role jako oxidačního činidla v koloběhu jednotlivých prvků biosféry je obrovská. Jedinými producenty volného kyslíku na Zemi jsou zelené rostliny, které jej tvoří při fotosyntéze. Určité množství kyslíku vzniká v důsledku fotolýzy vodní páry ultrafialovými paprsky mimo ozonovou vrstvu. K absorpci kyslíku organismy z vnějšího prostředí dochází po celém povrchu těla (prvoci, červi) nebo speciálními dýchacími orgány: průdušnice (hmyz), žábry (ryby), plíce (obratlovci).
Kyslík je chemicky vázán a transportován po těle speciálními krevními barvivy: hemoglobinem (obratlovci), hemocyapinem (měkkýši, korýši). Organismy žijící v podmínkách neustálého nedostatku kyslíku si vyvinuly vhodné adaptace: zvýšená kyslíková kapacita krve, častější a hlubší dýchací pohyby, velký objem plic (u obyvatel vysočiny, ptáci) nebo snížení spotřeby kyslíku tkáněmi v důsledku zvýšení množství myoglobinu - akumulátoru kyslíku v tkáních (u obyvatel vodního prostředí). Vzhledem k vysoké rozpustnosti CO 2 a O 2 ve vodě je zde jejich relativní obsah vyšší (2-3x) než ve vzduchu (obr. 1). Tato okolnost je velmi důležitá pro hydrobioniku, která využívá buď rozpuštěný kyslík k dýchání nebo CO 2 k fotosyntéze (vodní fototrofy). Oxid uhličitý. Normální množství tohoto plynu ve vzduchu je malé – 0,03 % (objemově) nebo 0,57 mg/l. Díky tomu se i malé výkyvy obsahu CO 2 výrazně promítají do procesu fotosyntézy, který na něm přímo závisí. Hlavními zdroji CO 2 vstupujícího do atmosféry jsou dýchání živočichů a rostlin, spalovací procesy, sopečné erupce, činnost půdních mikroorganismů a hub, průmyslové podniky a doprava. Oxid uhličitý, který má schopnost absorpce v infračervené oblasti spektra, ovlivňuje optické parametry a teplotní režim atmosféru, způsobující známý „skleníkový efekt“. Důležitým environmentálním aspektem je zvýšení rozpustnosti kyslíku a oxidu uhličitého ve vodě při poklesu její teploty. Proto je fauna vodních nádrží polárních a subpolárních šířek velmi hojná a rozmanitá, především díky zvýšené koncentraci v studená voda kyslík. Rozpouštění kyslíku ve vodě, stejně jako jakýkoli jiný plyn, se řídí Henryho zákonem: je nepřímo úměrné teplotě a zastaví se při dosažení bodu varu. V teplé vody Nízká koncentrace rozpuštěného kyslíku v tropických bazénech omezuje dýchání a tím i životní aktivitu a množství vodních živočichů. V v poslední době U mnoha vodních útvarů je patrné zhoršení kyslíkového režimu, způsobené zvýšením množství organických polutantů, jejichž zničení vyžaduje velké množství kyslíku. Zónování rozšíření živých organismů
Geografické (zeměpisné) zónování V šířkovém směru od severu k jihu se na území Ruské federace postupně nacházejí tyto přírodní zóny: tundra, tajga, listnatý les, step, poušť. Mezi klimatickými prvky, které určují zonalitu rozšíření a rozšíření organismů, hrají vedoucí roli abiotické faktory - teplota, vlhkost, světelné podmínky. Nejnápadnější zonální změny se projevují v charakteru vegetace - vedoucí složky biocenózy. To je zase doprovázeno změnami ve složení zvířat – konzumentů a ničitelů organických zbytků v potravních řetězcích. Tundra- studená planina severní polokoule bez stromů. Jeho klimatické podmínky jsou nevhodné pro růst rostlin a rozklad organických zbytků (permafrost, relativně nízké teploty i v létě, krátká období nad nulou). Zde vznikly unikátní biocenózy, druhově nevelké (mechy, lišejníky). V tomto ohledu je produktivita biocenózy tundry nízká: 5-15 c/ha organické hmoty za rok. Zóna tajga vyznačující se poměrně příznivými půdními a klimatickými podmínkami, zejména pro jehličnaté druhy. Vznikly zde bohaté a vysoce produktivní biocenózy. Roční tvorba organické hmoty je 15-50 c/ha. Podmínky mírného pásma vedly ke vzniku složitých biocenóz listnaté lesy s nejvyšší biologickou produktivitou v Ruské federaci (až 60 c/ha za rok). Odrůdy listnatých lesů jsou dubové lesy, bukovo-javorové lesy, smíšené lesy aj. Tyto lesy se vyznačují dobře vyvinutým keřovým a bylinným podrostem, který usnadňuje umístění fauny různého druhu a počtu. stepi- přirozená zóna mírného pásma zemských polokoulí, která se vyznačuje nedostatečným zásobováním vodou, takže zde převládá bylinná, převážně obilná vegetace (péřenka, kostřava aj.). Svět zvířat rozmanité a bohaté (liška, zajíc, křeček, myši, mnoho ptáků, zejména stěhovavých). Stepní zóna obsahuje nejdůležitější oblasti pro produkci obilí, průmyslových plodin, zeleniny a hospodářských zvířat. Biologická produktivita této přírodní zóny je poměrně vysoká (až 50 c/ha za rok). Pouště převládají ve střední Asii. Vlivem nízkých srážek a vysokých teplot v létě zabírá vegetace méně než polovinu území tohoto pásma a má specifické adaptace na sucho. Fauna je rozmanitá, o jejích biologických vlastnostech se mluvilo již dříve. Roční tvorba organické hmoty v pouštní zóně nepřesahuje 5 c/ha (obr. 107). Slanost prostředí Salinita vodního prostředí vyznačující se obsahem rozpustných solí v něm. Sladká voda obsahuje 0,5-1,0 g/l a mořská voda obsahuje 10-50 g/l solí. Pro jeho obyvatele je důležitá salinita vodního prostředí. Existují zvířata přizpůsobená k životu pouze ve sladké vodě (cyprinidi) nebo pouze v mořské vodě (sleď). U některých ryb probíhají jednotlivá stádia individuálního vývoje při různé slanosti vody, například úhoř obecný žije ve sladkých vodách a migruje do Sargasového moře, aby se třel. Takoví vodní obyvatelé vyžadují vhodnou regulaci solné rovnováhy v těle.
Mechanismy regulace iontového složení organismů. Suchozemští živočichové jsou nuceni regulovat složení solí ve svých kapalných tkáních, aby udrželi vnitřní prostředí v konstantním nebo téměř konstantním chemicky nezměněném iontovém stavu. Hlavním způsobem, jak udržet rovnováhu solí ve vodních organismech a suchozemských rostlinách, je vyhýbat se stanovištím s nevhodnou slaností. Tyto mechanismy musí fungovat zvláště intenzivně a přesně u stěhovavých ryb (losos, losos, růžový losos, úhoř, jeseter), které se periodicky přesouvají z mořské vody do sladké nebo naopak. Osmotická regulace probíhá nejjednodušeji ve sladké vodě. Je známo, že v posledně jmenovaných je koncentrace iontů mnohem nižší než v kapalných tkáních. Podle zákonů osmózy se vnější prostředí dostává do buněk po koncentračním gradientu přes polopropustné membrány a dochází k jakémusi „naředění“ vnitřního obsahu. Pokud by takový proces nebyl řízen, tělo by mohlo nabobtnat a zemřít. Sladkovodní organismy však mají orgány, které odstraňují přebytečnou vodu. Uchování iontů nezbytných pro život je usnadněno skutečností, že moč takových organismů je značně zředěná (obr. 2, a). Separace takto zředěného roztoku od vnitřních tekutin pravděpodobně vyžaduje aktivní chemické práce specializované buňky nebo orgány (ledviny) a jejich spotřeba významné části celkové bazální metabolické energie. Naopak mořští živočichové a ryby pijí a absorbují pouze mořskou vodu, čímž doplňují její neustálé uvolňování z těla do vnějšího prostředí, které se vyznačuje vysokým osmotickým potenciálem. V tomto případě jsou jednomocné ionty slané vody aktivně odstraňovány žábrami a dvojmocné ionty ledvinami (obr. 2, b). Buňky vynakládají poměrně hodně energie na odčerpávání přebytečné vody, takže když se slanost zvýší a voda v těle ubude, organismy většinou přejdou do neaktivního stavu – solné anabiózy. To je typické pro druhy, které žijí v periodicky vysychajících loužích mořskou vodou, ústí řek, v pobřežní zóně (vířníci, obojživelníci, bičíkovci atd.) Slanost horní vrstvy zemská kůra je dán obsahem iontů draslíku a sodíku v něm a stejně jako slanost vodního prostředí je důležitý pro jeho obyvatele a především rostliny, které se mu náležitě přizpůsobily. Tento faktor není pro rostliny náhodný, doprovází je během evolučního procesu. Takzvaná slaná vegetace (solyanka, lichořeřišnice aj.) je omezena na půdy s vysokým obsahem draslíku a sodíku. Vrchní vrstva zemské kůry je půda. Kromě salinity půdy se rozlišují další ukazatele: kyselost, hydrotermální režim, provzdušnění půdy atd. Spolu s reliéfem tyto vlastnosti zemský povrch, nazývané edafické faktory prostředí, mají ekologický dopad na jeho obyvatele. Edafické faktory prostředí Vlastnosti zemského povrchu, které mají environmentální dopad na jeho obyvatele.
V závislosti na edafických faktorech lze rozlišit řadu ekologických skupin rostlin. Na základě reakce na kyselost půdního roztoku se rozlišují:
Ve vztahu k chemickému složení půdy se rostliny dělí na
Ve vztahu k jednotlivým bateriím
Ve vztahu k mechanickému složení
Terén a povaha půdy významně ovlivňují specifický pohyb živočichů a rozšíření druhů, jejichž životní aktivity jsou s půdou dočasně nebo trvale spojeny. Charakter kořenového systému (hluboký, povrchový) a životní styl půdní fauny závisí na hydrotermálním režimu půd, jejich provzdušnění, mechanickém a chemickém složení. Chemické složení půdy a rozmanitost jejích obyvatel ovlivňuje její úrodnost. Nejúrodnější jsou černozemní půdy bohaté na humus. Reliéf jako abiotický faktor ovlivňuje rozložení klimatických faktorů a tím i tvorbu odpovídající flóry a fauny. Například na jižních svazích kopců nebo hor je vždy vyšší teplota, lepší osvětlení a tím i menší vlhkost. | |||
Úvod……………………………………………………………………………………………………….3
Abiotické faktory ……………………………………………………………………………… 4
Biotické faktory ………………………………………………………………………… 8
Antropogenní faktory …………………………………………………………………………. 9
Zákony vlivu faktorů prostředí na živé organismy……………………….11
Závěr……………………………………………………………………………………………….. 13
Reference……………………………………………………………………………………………………… 14
Zavedení
Navzdory rozmanitosti faktorů prostředí a různé povaze jejich původu existují některá obecná pravidla a vzorce jejich vlivu na živé organismy.
Pro život organismů je nutná určitá kombinace podmínek. Pokud jsou všechny podmínky prostředí příznivé, s výjimkou jedné, pak se tento stav stává pro život daného organismu rozhodující. Omezuje (omezuje) vývoj organismu, proto je tzv limitujícím faktorem . Zpočátku bylo zjištěno, že vývoj živých organismů je omezen nedostatkem jakékoli složky, například minerálních solí, vlhkosti, světla atd. Německý organický chemik J. Liebig v polovině 19. století jako první experimentálně dokázal, že růst rostlin závisí na živném prvku, který je přítomen v relativně minimálních množstvích. Tento jev nazval zákonem minima (Liebigův zákon).
Ve své moderní formulaci zní zákon minima takto: odolnost organismu je určena nejslabším článkem řetězu jeho environmentálních potřeb. Jak se však později ukázalo, limitujícím faktorem může být nejen nedostatek, ale i nadbytek faktoru, např. ztráta úrody deštěm, přesycení půdy hnojivy apod. Koncept, že spolu s minimem může být limitujícím faktorem i maximum, zavedl 70 let po Liebigovi americký zoolog W. Shelford, který formuloval zákon tolerance . Podle zákona tolerance může být limitujícím faktorem prosperity populace (organismu) buď minimální nebo maximální dopad na životní prostředí a rozmezí mezi nimi určuje míru odolnosti (mez tolerance) nebo ekologickou valenci organismu. na tento faktor.
Příznivý rozsah působení faktoru prostředí se nazývá zóna optima (normální životní aktivita). Čím výraznější je odchylka působení faktoru od optima, tím více tento faktor inhibuje vitální aktivitu populace. Tento rozsah se nazývá inhibiční zóna. Maximální a minimální přenosné hodnoty faktoru jsou kritické body, za kterými již není existence organismu nebo populace možná.
Princip limitujících faktorů platí pro všechny druhy živých organismů – rostliny, živočichy, mikroorganismy a platí pro abiotické i biotické faktory.
V souladu se zákonem tolerance se jakýkoli přebytek hmoty nebo energie ukazuje jako znečišťující látka.
Při přechodu z jednoho vývojového stádia do druhého se mění mez tolerance organismu. Často se ukazuje, že mladé organismy jsou zranitelnější a náročnější na podmínky prostředí než dospělí jedinci. Nejkritičtějším obdobím z hlediska vlivu různých faktorů je období rozmnožování: v tomto období se mnoho faktorů stává limitujících. Ekologická valence pro rozmnožující se jedince, semena, embrya, larvy, vajíčka je obvykle užší než u dospělých nereprodukujících se rostlin nebo živočichů stejného druhu.
Doposud jsme hovořili o hranici tolerance živého organismu ve vztahu k jednomu faktoru, ale v přírodě působí všechny faktory prostředí společně.
Optimální zóna a limity odolnosti organismu ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se mohou posouvat v závislosti na kombinaci, ve které současně působí další faktory. Tento vzor se nazývá interakce faktorů prostředí .
Vzájemná kompenzace má však určité limity a nelze zcela nahradit jeden z faktorů jiným. Z toho vyplývá, že všechny podmínky prostředí nezbytné pro podporu života hrají stejnou roli a jakýkoli faktor může omezovat možnost existence organismů. zákon ekvivalence všech životních podmínek .
Abiotické faktory
Abiotické faktory jsou složky a jevy neživé, anorganické povahy, které přímo nebo nepřímo ovlivňují živé organismy.
Mezi abiotické faktory patří:
1. Klimatické (vliv teploty, světla a vlhkosti);
2. Geologické (zemětřesení, sopečná erupce, pohyb ledovců, bahno a laviny atd.);
3. Orografické (vlastnosti terénu, kde studované organismy žijí).
4. Chemické (plynové složení vzduchu, složení solí vody, kyselost).
Uvažujme působení hlavních přímých abiotických faktorů: světlo, teplota a přítomnost vody. Teplota, světlo a vlhkost jsou nejdůležitějšími faktory prostředí. Tyto faktory se přirozeně mění jak v průběhu roku a dne, tak v souvislosti s geografickým rajonováním. Organismy vykazují zonální a sezónní adaptaci na tyto faktory.
Světlo jako environmentální faktor
Sluneční záření je hlavním zdrojem energie pro všechny procesy probíhající na Zemi. Ve spektru slunečního záření lze rozlišit tři oblasti, odlišné biologickým působením: ultrafialové, viditelné a infračervené. Ultrafialové paprsky s vlnovou délkou menší než 0,290 mikronů jsou destruktivní pro všechny živé věci, ale jsou zpožděné ozónová vrstva atmosféra. Jen malá část se dostává na povrch Země většina delší ultrafialové paprsky (0,300 - 0,400 mikronů). Tvoří asi 10 % zářivé energie. Tyto paprsky jsou vysoce chemicky aktivní ve vysokých dávkách mohou poškodit živé organismy. V malém množství jsou ale nezbytné například pro člověka: vlivem těchto paprsků se v lidském těle tvoří vitamín D a hmyz tyto paprsky vizuálně rozlišuje, tzn. vidět v ultrafialovém světle. Mohou se pohybovat pomocí polarizovaného světla.
Pro organismy jsou důležité zejména viditelné paprsky s vlnovou délkou 0,400 až 0,750 mikronů (tvoří většinu energie - 45 % - slunečního záření) dopadající na zemský povrch. Zelené rostliny vlivem tohoto záření syntetizují organickou hmotu (provádějí fotosyntézu), kterou jako potravu využívají všechny ostatní organismy. Pro většinu rostlin a živočichů je viditelné světlo jedním z nich důležitými faktory prostředí, i když existují ta, pro která světlo není předpokladem existence (půda, jeskyně a hlubokomořské typy adaptace na život ve tmě). Většina zvířat je schopna rozlišit spektrální složení světla - mají barevné vidění a rostliny mají květiny jasná barva k přilákání opylujícího hmyzu.
Infračervené paprsky o vlnové délce větší než 0,750 mikronů lidské oko nevnímá, ale jsou zdrojem tepelné energie (45 % zářivé energie). Tyto paprsky jsou absorbovány tkáněmi zvířat a rostlin, což způsobuje zahřívání tkání. Mnoho studenokrevných zvířat (ještěrky, hadi, hmyz) používá sluneční světlo ke zvýšení tělesné teploty (někteří hadi a ještěrky jsou ekologicky teplokrevní živočichové). Světelné podmínky spojené s rotací Země mají odlišné denní a sezónní cykly. Téměř všechny fyziologické procesy u rostlin a živočichů mají denní rytmus s maximem a minimem in určité hodiny: například v určitou denní dobu se květiny v rostlinách otevírají a zavírají a zvířata si vyvinula adaptaci na noční a denní život. Délka dne (neboli fotoperioda) má v životě rostlin a živočichů velký význam.
Rostliny se v závislosti na svých životních podmínkách přizpůsobují stínu - rostliny odolné vůči stínu nebo naopak slunci - světlomilné rostliny (například obiloviny). Silné, jasné slunce (nad optimální jas) však fotosyntézu potlačuje, což ztěžuje produkci vysokých výnosů plodin bohatých na bílkoviny v tropech. V mírných pásmech (nad a pod rovníkem) je vývojový cyklus rostlin a živočichů omezen na roční období: příprava na změny teplotních podmínek se provádí na základě signálu - změny délky dne, které při určitá roční doba v daném místě je vždy stejná. V důsledku tohoto signálu se zapnou fyziologické procesy, které vedou k růstu a kvetení rostlin na jaře, plodí v létě a opadávají listy na podzim; u zvířat - k línání, hromadění tuku, migraci, rozmnožování u ptáků a savců a nástupu klidové fáze u hmyzu. Zvířata vnímají změny délky dne pomocí svých zrakových orgánů. A rostliny - pomocí speciálních pigmentů umístěných v listech rostlin. Podráždění je vnímáno prostřednictvím receptorů, v důsledku čehož dochází k řadě biochemických reakcí (aktivace enzymů nebo uvolňování hormonů) a poté se objevují fyziologické nebo behaviorální reakce.
Studium fotoperiodismu u rostlin a zvířat ukázalo, že reakce organismů na světlo není založena pouze na množství přijatého světla, ale na střídání period světla a tmy o určité délce během dne. Organismy jsou schopny měřit čas, tzn. mají „biologické hodiny“ – od jednobuněčných organismů po člověka. „Biologické hodiny“ jsou také řízeny sezónními cykly a dalšími biologickými jevy. „Biologické hodiny“ určují denní rytmus činnosti jak celých organismů, tak procesů probíhajících i na buněčné úrovni, zejména buněčných dělení.
Teplota jako faktor prostředí
Všechny chemické procesy probíhající v těle závisí na teplotě. Změny teplotních podmínek, často pozorované v přírodě, hluboce ovlivňují růst, vývoj a další projevy života živočichů a rostlin. Existují organismy s nestabilní tělesnou teplotou - poikilotermní a organismy s konstantní tělesnou teplotou - homeotermní. Poikilotermní živočichové jsou zcela závislí na teplotě prostředí, zatímco homeotermní živočichové jsou schopni udržovat stálou tělesnou teplotu bez ohledu na změny teploty prostředí. Naprostá většina suchozemských rostlin a živočichů ve stavu aktivního života nesnese negativní teploty a zemře. Horní teplotní hranice životnosti není stejná pro různé typy- zřídka nad 40-45 oC. Některé sinice a bakterie žijí při teplotách 70-90 °C, někteří měkkýši (až 53 °C) mohou žít i v horkých pramenech. Pro většinu suchozemských živočichů a rostlin se optimální teplotní podmínky pohybují v poměrně úzkých mezích (15-30 °C). Horní práh životní teploty je dán teplotou koagulace bílkovin, neboť k nevratné koagulaci bílkovin (narušení struktury bílkovin) dochází při teplotě asi 60 oC.
V procesu evoluce si poikilotermní organismy vyvinuly různé adaptace na měnící se teplotní podmínky prostředí. Hlavním zdrojem tepelné energie u poikilotermních živočichů je vnější teplo. Poikilotermní organismy si vyvinuly různé adaptace na nízké teploty. Někteří živočichové, např. arktické ryby, které trvale žijí při teplotě -1,8 oC, obsahují ve svém tkáňovém moku látky (glykoproteiny), které brání tvorbě ledových krystalků v těle; hmyz pro tyto účely akumuluje glycerol. Jiní živočichové naopak díky aktivní svalové kontrakci zvyšují produkci tepla v těle – tím zvyšují tělesnou teplotu o několik stupňů. Jiné regulují svou tepelnou výměnu v důsledku výměny tepla mezi cévami oběhového systému: cévy vycházející ze svalů jsou v těsném kontaktu s cévami vycházejícími z kůže a nesou ochlazenou krev (tento jev je typický pro studenou vodu ryba). Adaptivní chování zahrnuje mnoho hmyzu, plazů a obojživelníků, kteří si vybírají místa na slunci, aby se zahřáli, nebo mění různé polohy, aby zvětšili topnou plochu.
U řady studenokrevných živočichů se tělesná teplota může měnit v závislosti na fyziologickém stavu: např. u létajícího hmyzu může vnitřní tělesná teplota v důsledku zvýšené svalové práce stoupnout o 10-12 oC i více. Vyvinul se sociální hmyz, zejména včely efektivní způsob udržování teploty pomocí kolektivní termoregulace (úl dokáže udržet teplotu 34-35 oC, nutnou pro vývoj larev).
Poikilotermní živočichové jsou schopni se přizpůsobit vysokým teplotám. K tomu dochází také různými způsoby: k přenosu tepla může docházet jednak odpařováním vlhkosti z povrchu těla nebo ze sliznice horních cest dýchacích, jednak vlivem podkožní cévní regulace (např. u ještěrek, např. rychlost průtoku krve cévami kůže se zvyšuje se zvyšující se teplotou).
Nejdokonalejší termoregulaci pozorujeme u ptáků a savců - homeotermních živočichů. V procesu evoluce získali schopnost udržovat stálou tělesnou teplotu díky přítomnosti čtyřkomorového srdce a jednoho aortálního oblouku, který zajistil úplné oddělení arteriálního a venózního krevního toku; vysoký metabolismus; peří nebo vlasy; regulace přenosu tepla; dobře vyvinuté nervový systém získal schopnost aktivně žít při různých teplotách. Většina ptáků má tělesnou teplotu mírně nad 40 oC, zatímco savci mají tělesnou teplotu o něco nižší. Pro zvířata je velmi důležitá nejen schopnost termoregulace, ale také adaptivní chování, stavba speciálních úkrytů a hnízd, výběr místa s příznivější teplotou atp. Nízkým teplotám se také dokážou přizpůsobit několika způsoby: teplokrevní živočichové využívají kromě peří nebo chlupů třes (mikrokontrakce zevně nehybných svalů) ke snížení tepelných ztrát; oxidací hnědé tukové tkáně u savců vzniká další energie, která podporuje metabolismus.
Adaptace teplokrevných živočichů na vysoké teploty je v mnohém podobná podobným adaptacím studenokrevných živočichů - pocení a odpařování vody ze sliznice úst a horních cest dýchacích u ptáků - pouze druhý způsob, od r nemají potní žlázy; rozšíření krevních cév umístěných blízko povrchu kůže, což zvyšuje přenos tepla (u ptáků k tomuto procesu dochází v neopeřených oblastech těla, například přes hřeben). Teplota, stejně jako světelný režim, na kterém závisí, se přirozeně mění v průběhu roku a v souvislosti s geografickou šířkou. Proto jsou všechny úpravy důležitější pro bydlení při nízkých teplotách.
Voda jako environmentální faktor
Voda hraje v životě každého organismu výjimečnou roli, protože je strukturální složkou buňky (voda tvoří 60–80 % hmoty buňky). Význam vody v životě buňky je určen jejími fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Molekula vody je díky polaritě schopna přitahovat jakékoli jiné molekuly a vytvářet hydráty, tzn. je rozpouštědlo. Mnoho chemické reakce může nastat pouze v přítomnosti vody. Voda je „tepelným nárazníkem“ v živých systémech, absorbuje teplo při přechodu z kapalného do plynného skupenství, čímž chrání nestabilní buněčné struktury před poškozením při krátkodobém uvolnění tepelné energie. V tomto ohledu vytváří chladivý efekt při odpařování z povrchu a reguluje tělesnou teplotu. Vlastnosti tepelné vodivosti vody určují její vedoucí roli jako regulátoru teploty klimatu v přírodě. Voda se pomalu ohřívá a pomalu ochlazuje: v létě a ve dne se voda moří, oceánů a jezer ohřívá, v noci a v zimě se také pomalu ochlazuje. Mezi vodou a vzduchem probíhá neustálá výměna oxidu uhličitého. Navíc voda plní dopravní funkce, pohyb půdních látek shora dolů a zpět. Role vlhkosti pro suchozemské organismy je dána tím, že srážky jsou na zemském povrchu v průběhu roku rozloženy nerovnoměrně. V suchých oblastech (stepi, pouště) rostliny získávají vodu pomocí vysoce vyvinutého kořenového systému, někdy velmi dlouhých kořenů (pro velbloudí trn - až 16 m), dosahujících až do vlhké vrstvy. Vysoký osmotický tlak buněčné mízy (až 60-80 atm), který zvyšuje sací výkon kořenů, pomáhá zadržovat vodu v pletivech. Za suchého počasí rostliny omezují odpařování vody: u pouštních rostlin dochází ke ztluštění krycích pletiv listů, případně se na povrchu listů vytvoří vosková vrstva či hustá pubescence. Řada rostlin dosahuje snížení vláhy zmenšením listové čepele (listy přecházejí v ostny, často rostliny listy úplně ztrácejí - saxaul, tamaryšek apod.).
V závislosti na požadavcích na vodní režim se mezi rostlinami rozlišují tyto ekologické skupiny:
Hydratofyty jsou rostliny, které neustále žijí ve vodě;
Hydrofyta jsou rostliny, které jsou jen částečně ponořeny ve vodě;
Helophytes - bahenní rostliny;
Hygrofyty jsou suchozemské rostliny, které žijí na nadměrně vlhkých místech;
Mezofyty - preferují mírnou vlhkost;
Xerofyty jsou rostliny přizpůsobené neustálému nedostatku vláhy; Mezi xerofyty jsou:
Sukulenty - hromadění vody v tkáních svého těla (sukulenty);
Sklerofyty jsou ty, které ztrácejí značné množství vody.
Mnoho pouštních zvířat může přežít bez pitná voda; někteří mohou běžet rychle a dlouho a provádět dlouhé migrace na napajedla (antilopy saigy, velbloudi atd.); Některá zvířata získávají vodu z potravy (hmyz, plazi, hlodavci). Tuková ložiska pouštních zvířat mohou sloužit jako jakási zásoba vody v těle: při oxidaci tuků vzniká voda (tukové zásoby v hrbu velbloudů nebo podkožní tukové zásoby u hlodavců). Kožní kryty s nízkou propustností (například u plazů) chrání zvířata před ztrátou vlhkosti. Mnoho zvířat přešlo na noční životní styl nebo se schovávají v norách, čímž se vyhýbají vysušujícím účinkům nízké vlhkosti a přehřívání. V podmínkách periodického sucha se řada rostlin a živočichů dostává do stavu fyziologického klidu – rostliny přestávají růst a shazují listy, zvířata hibernují. Tyto procesy jsou doprovázeny sníženým metabolismem v období sucha.
Biotické faktory
Biotické faktory jsou souhrnem vlivů životní aktivity některých organismů na životní aktivitu jiných (vnitrodruhové a mezidruhové interakce), jakož i na neživé prostředí.
Funkční systém, který zahrnuje společenství živých bytostí a jejich stanoviště, se nazývá ekologický systém (neboli ekosystém). V takovém systému vznikají vazby mezi jeho složkami především na potravinové bázi a na základě způsobů získávání energie. Podle způsobu výživy, získávání a využívání energie se všechny organismy dělí na autotrofní a heterotrofní. Některé ekosystémy (například půda) často zahrnují anaerobní mikroorganismy. Během procesu krmení aerobní heterotrofy rozkládají organickou hmotu na oxid uhličitý, vodu a minerální soli, které zase mohou být znovu použity autotrofy. V přírodě se tvoří nepřetržitý koloběh živin: autotrofy vytahují z prostředí chemikálie nezbytné pro život a prostřednictvím řady heterotrofů se do něj zase vracejí. Všechny procesy jsou prováděny díky přílivu energie zvenčí - zdrojem této energie je zářivá energie Slunce. Proto se systémy, které přijímají energii ze Slunce, nazývají otevřené. Koloběh látek vznikl v procesu evoluce, což je nezbytnou podmínkou existence života. Světelnou energii Slunce přeměňují organismy na jiné formy: chemickou, mechanickou a nakonec tepelnou. V souladu se zákony termodynamiky jsou takové přeměny vždy doprovázeny disipací části energie ve formě tepla.
Potravní řetězce a trofické úrovně
V ekologických systémech se v procesu evoluce vyvinuly řetězce vzájemně propojených druhů, které postupně získávají materiály a energii z původní potravní substance. Tato sekvence se nazývá potravní řetězec a každý článek je trofickou úrovní. První trofickou úroveň zaujímají autotrofní organismy, neboli tzv. primární producenti. Organismy druhé trofické úrovně se nazývají primární konzumenti, třetí - sekundární konzumenti atd. Poslední úroveň obvykle zaujímají dekompozitoři nebo detritivoři. Rozkladači jsou saprofytické organismy, které rozkládají složité organické sloučeniny na relativně jednoduché anorganické látky. Kousky částečně rozloženého materiálu se nazývají detritus a drobní živočichové, kteří se jimi živí, se nazývají detritivores (například: žížala, dřevomorka, larva mršiny atd.). Níže je uveden popis každého článku potravního řetězce a jejich pořadí je znázorněno na obrázku.
V potravním řetězci jsou zelené rostliny ty organismy, které vytvářejí počáteční organickou hmotu pomocí energie Slunce. Pouze asi 1 % energie dopadající na rostliny se přemění na potenciální energii chemických vazeb syntetizovaných organických látek a může být v budoucnu využito při krmení heterotrofních organismů. Když živočišné organismy konzumují tuto potravu, pouze 5-20% energie potravy jde do nově vybudovaného těla zvířete, zbytek energie obsažené v zelené rostlině je vynaložen na různé životní pochody zvířete a přeměňuje se na teplo a rozptyluje se. Když býložravce sežere predátor, spotřebuje se i část nashromážděné energie. Kvůli ztrátě užitečné energie nemohou být potravní řetězce příliš dlouhé, častěji se takový řetězec skládá ze 3-5 článků (trofických úrovní). Proto na každé následující trofické úrovni množství produkované organické hmoty prudce klesá v důsledku energetických ztrát. V typických potravních řetězcích masožravců jsou masožravci větší na každé následné trofické úrovni.
Rostlinný materiál (např. nektar) ¨ moucha ¨ pavouk ¨ rejsek ¨ sova
Existují dva typy potravních řetězců – pastevní a detritální. Výše jsme uvedli příklady potravních řetězců na pastvě. Dalším typem potravního řetězce je řetězec začínající detritem:
Detritus ¨ detritivor ¨ predátor
Podestýlka z listů ¨ Žížala ¨ Kos ¨ Krahujec
Ekologické pyramidy
Lze provést jednoduchý výpočet: vezmeme-li za základ (zaokrouhleno), že průměrně 10 % energie snědené potravy se přenese do hmoty těla zvířete, pak 1 tuna rostlinné hmoty může vyprodukovat 100 kg hmotnost predátora. Ve skutečnosti se tato čísla mohou lišit, protože míra využití energie se u různých druhů liší. Objevuje se jasný vzorec, nazývaný pravidlo ekologické pyramidy: množství rostlinné hmoty je několikanásobně větší než celková hmotnost býložravých zvířat a hmotnost každého dalšího článku potravního řetězce také postupně klesá.
1. Pyramida čísel odráží počet jedinců na každé úrovni potravního řetězce;
2. Biomasová pyramida - množství organické hmoty (biomasy) na každé úrovni;
3. Energetická pyramida – množství energie v potravinách.
Všechny tyto kategorie, lišící se v absolutních hodnotách, mají stejné zaměření. Potravinové vazby v ekosystému nejsou přímočaré, protože složky ekosystému jsou ve vzájemné komplexní interakci.
Antropogenní faktory
Antropogenní faktory jsou souborem faktorů prostředí způsobených náhodnou nebo záměrnou činností člověka v době jeho existence.
Antropogenní faktory prostředí, změny vnesené do přírody lidskou činností, které ovlivňují organický svět (viz Ekologie). Tím, že člověk přetváří přírodu a přizpůsobuje ji svým potřebám, mění stanoviště zvířat a rostlin, čímž ovlivňuje jejich životy. Dopad může být nepřímý i přímý. Nepřímý vliv se uskutečňuje prostřednictvím změn v krajině – klimatu, fyzikálního stavu a chemismu atmosféry a vodních útvarů, struktury zemského povrchu, půd, vegetace a populace zvířat. Velký význam má nárůst radioaktivity v důsledku rozvoje jaderného průmyslu a zejména testování atomových zbraní. Některé druhy rostlin a živočichů člověk vědomě i nevědomě vyhuzuje nebo vytlačuje, jiné šíří nebo pro ně vytváří příznivé podmínky. Člověk vytvořil do značné míry nové prostředí pro pěstované rostliny a domácí zvířata, což výrazně zvýšilo produktivitu rozvinutých zemí. To však vylučovalo možnost existence mnoha divokých druhů. Nárůst počtu obyvatel Země a rozvoj vědy a techniky vedly k tomu, že v moderních podmínkách je velmi obtížné najít oblasti nezasažené lidskou činností (pralesy, louky, stepi atd.). Nesprávná orba půdy a nadměrná pastva hospodářských zvířat vedly nejen k úhynu přírodních společenstev, ale také ke zvýšené vodní a větrné erozi půd a mělčení řek. Vznik vesnic a měst zároveň vytvořil příznivé podmínky pro existenci mnoha druhů zvířat a rostlin (viz Synantropní organismy). Rozvoj průmyslu nevedl nutně k ochuzení živé přírody, ale často přispěl ke vzniku nových forem živočichů a rostlin. Rozvoj dopravy a dalších komunikačních prostředků přispěl k rozšíření jak prospěšných, tak mnoha škodlivých druhů rostlin a živočichů (viz Antropochory). Přímé účinky jsou zaměřeny přímo na živé organismy. Například neudržitelný rybolov a lov prudce snížily početnost řady druhů. Rostoucí síla a zrychlující se tempo změn přírody člověkem vyžaduje její ochranu (viz Ochrana přírody). Účelná, vědomá přeměna přírody člověkem s pronikáním do mikrokosmu a vesmírných značek, podle V.I Vernadského (1944), vytvoření „noosféry“ - skořápky Země změněné člověkem.
Zákony vlivu faktorů prostředí na živé organismy
Seznam použité literatury
1.Blagosklonov K.N., Inozemtsov A.A., Tikhomirov V.N., „Ochrana přírody“, M., 1967.
Mezi abiotické faktory prostředí patří substrát a jeho složení, vlhkost, teplota, světlo a další druhy záření v přírodě a jeho složení a mikroklima. Je třeba poznamenat, že teplota, složení vzduchu, vlhkost a světlo mohou být podmíněně klasifikovány jako „individuální“ a substrát, klima, mikroklima atd. - jako „komplexní“ faktory.
Substrát (doslova) je místo uchycení. Například pro dřevité a bylinné formy rostlin je to pro půdní mikroorganismy půda. V některých případech lze substrát považovat za synonymum stanoviště (například půda je edafickým stanovištěm). Substrát se vyznačuje určitým chemické složení, která působí na organismy. Pokud je substrát chápán jako biotop, pak v tomto případě představuje komplex charakteristických biotických a abiotických faktorů, kterým se ten či onen organismus přizpůsobuje.
Charakteristika teploty jako abiotického faktoru prostředí
Úloha teploty jako environmentálního faktoru spočívá v tom, že ovlivňuje metabolismus: při nízkých teplotách se rychlost bioorganických reakcí výrazně zpomaluje a při vysokých teplotách výrazně stoupá, což vede k nerovnováze v průběhu biochemické procesy, a to způsobuje různé nemoci a někdy i smrt.
Vliv teploty na rostlinné organismy
Teplota není pouze faktorem určujícím možnost života rostlin v určité oblasti, ale u některých rostlin ovlivňuje proces jejich vývoje. Zimní odrůdy pšenice a žita, které během klíčení neprošly procesem „vernalizace“ (vystavení nízkým teplotám), tedy nevytvářejí semena, pokud jsou pěstovány v nejpříznivějších podmínkách.
Aby rostliny odolávaly účinkům nízkých teplot, mají různé úpravy.
1. V zimě cytoplazma ztrácí vodu a hromadí látky, které mají „nemrznoucí“ účinek (monosacharidy, glycerin a další látky) – koncentrované roztoky takových látek zamrzají pouze při nízkých teplotách.
2. Přechod rostlin do stádia (fáze) odolné vůči nízkým teplotám - stádium výtrusů, semen, hlíz, cibulí, oddenků, kořenů atd. Dřevité a keřovité formy rostlin shazují listy, stonky jsou pokryty korkem , který má vysoké tepelně izolační vlastnosti, a nemrznoucí látky se hromadí v živých buňkách.
Vliv teploty na živočišné organismy
Teplota ovlivňuje poikilotermní a homeotermní živočichy odlišně.
Poikilotermní živočichové jsou aktivní pouze při teplotách, které jsou pro jejich život optimální. V období nízkých teplot se ukládají k zimnímu spánku (obojživelníci, plazi, členovci aj.). Některý hmyz přezimuje buď jako vajíčka nebo jako kukly. Přítomnost organismu v hibernaci je charakterizována stavem pozastavené animace, ve kterém jsou metabolické procesy velmi inhibovány a tělo může zůstat po dlouhou dobu bez jídla. Poikilotermní živočichové mohou také přezimovat, když jsou vystaveni vysokým teplotám. Zvířata v nižších zeměpisných šířkách jsou tedy v nejteplejší části dne v norách a období jejich aktivní životní aktivity nastává brzy ráno nebo pozdě večer (nebo jsou noční).
Živočišné organismy se ukládají k zimnímu spánku nejen vlivem teploty, ale i vlivem dalších faktorů. Medvěd (homotermní zvíře) se tedy v zimě ukládá k zimnímu spánku kvůli nedostatku potravy.
Homeotermní živočichové jsou ve své životní činnosti méně závislí na teplotě, ale teplota je ovlivňuje z hlediska dostupnosti (absence) nabídky potravy. Tato zvířata mají následující přizpůsobení k překonání účinků nízkých teplot:
1) zvířata se stěhují z chladnějších oblastí do teplejších (migrace ptáků, migrace savců);
2) změnit charakter pokrývky (letní srst nebo opeření je nahrazeno hustším zimním; hromadí velkou vrstvu tuku - divoká prasata, tuleni atd.);
3) hibernovat (například medvěd).
Homeotermní živočichové mají adaptace ke snížení účinků teplot (vysokých i nízkých). Člověk má tedy potní žlázy, které při zvýšených teplotách mění povahu sekrece (množství sekrece se zvyšuje), mění se lumen krevních cév v kůži (při nízkých teplotách se zmenšuje a při vysokých zvyšuje) atd.
Záření jako abiotický faktor
Jak v životě rostlin, tak v životě zvířat hrají obrovskou roli různá záření, která na planetu buď vstupují zvenčí (sluneční paprsky), nebo se uvolňují z útrob Země. Zde budeme uvažovat především sluneční záření.
Sluneční záření je heterogenní a skládá se z elektromagnetické vlny různé délky, a proto mají různé energie. Na zemský povrch dopadají paprsky viditelného i neviditelného spektra. Paprsky neviditelného spektra zahrnují infračervené a ultrafialové paprsky a paprsky viditelného spektra mají sedm nejrozlišitelnějších paprsků (od červené po fialovou). kvanta záření se zvyšují z infračerveného na ultrafialové (tj. ultrafialové paprsky obsahují kvanta nejkratších vln a nejvyšší energii).
Sluneční paprsky mají několik ekologických funkcí:
1) díky slunečním paprskům se na povrchu Země realizuje určitý teplotní režim, který má šířkový a vertikální zonální charakter;
Bez lidského vlivu se však složení vzduchu může lišit v závislosti na nadmořské výšce (s nadmořskou výškou klesá obsah kyslíku a oxidu uhličitého, protože tyto plyny jsou těžší než dusík). Vzduch pobřežních oblastí je obohacen o vodní páru, která obsahuje mořské soli v rozpuštěném stavu. Vzduch v lese se od ovzduší na polích liší v nečistotách sloučenin uvolňovaných různými rostlinami (např. vzduch borového lesa obsahuje velké množství pryskyřičných látek a esterů, které zabíjejí patogeny, takže tento vzduch je léčivý pro pacienti s tuberkulózou).
Nejdůležitějším komplexním abiotickým faktorem je klima.
Klima je kumulativní abiotický faktor, včetně určitého složení a úrovně sluneční záření, s tím související úroveň teplotní a vlhkostní expozice a určitého větrného režimu. Klima závisí také na povaze vegetace rostoucí v dané oblasti a na terénu.
Na Zemi existuje určitá zeměpisná a vertikální klimatická zóna. Vyskytují se zde vlhké tropické, subtropické, ostře kontinentální a další typy klimatu.
Opakujte informace o různé typy klima z učebnice fyzické geografie. Zvažte klimatické vlastnosti oblasti, kde žijete.
Klima jako kumulativní faktor utváří ten či onen druh vegetace (flóry) a blízce příbuzný druh fauny. Velký vliv lidská sídla ovlivňují klima. Klima velkých měst se liší od klimatu příměstských oblastí.
Porovnejte teplotní režim města, ve kterém žijete, a teplotní režim oblasti, kde se město nachází.
Teplota ve městě (zejména v centru) je zpravidla vždy vyšší než v regionu.
Mikroklima úzce souvisí s klimatem. Důvodem vzniku mikroklimatu jsou rozdíly v reliéfu na daném území, přítomnost nádrží, což vede ke změnám podmínek na různých územích daného klimatického pásma. I na relativně malé ploše letní chaty mohou v některých jejích částech vzniknout různé podmínky pro růst rostlin v důsledku různých světelných podmínek.
Prostředí je určeno klimatickými podmínkami a také půdními a vodními podmínkami.
Klasifikace
Existuje několik klasifikací abiotických faktorů. Jeden z nejpopulárnějších je rozděluje do následujících složek:
- fyzikální faktory (barometrický tlak, vlhkost);
- chemické faktory (složení atmosféry, minerální a organická hmota v půdě, hladina pH v půdě a další)
- mechanické faktory (vítr, sesuvy půdy, pohyby vody a půdy, terén atd.)
Abiotické faktory prostředí významně ovlivňují rozšíření druhů a určují jejich areál, tzn. zeměpisná oblast, která je stanovištěm určitých organismů.
Teplota
Zvláštní význam je věnován teplotě, protože je nejdůležitějším ukazatelem. V závislosti na teplotě se abiotické faktory prostředí liší v tepelných zónách, se kterými je spojen život organismů v přírodě. Ty jsou chladné, mírné, tropické a teplota, která je příznivá pro život organismů, se nazývá optimální. Téměř všechny organismy jsou schopny žít v rozmezí 0°-50°C.
V závislosti na jejich schopnosti existovat v různých teplotních podmínkách jsou klasifikovány jako:
- eurytermní organismy přizpůsobené podmínkám prudkých teplotních výkyvů;
- stenothermní organismy, které existují v úzkém teplotním rozmezí.
Za eurytermní organismy jsou považovány organismy, které žijí především v oblastech, kde převládá kontinentální klima. Tyto organismy jsou schopny odolávat velkým teplotním výkyvům (larvy dvoukřídlých, bakterie, řasy, helminti). Některé eurytermní organismy se mohou dostat do stavu hibernace, pokud se teplotní faktor „přitáhne“. Metabolismus v tomto stavu je výrazně snížen (jezevci, medvědi atd.).
Stenotermní organismy lze nalézt mezi rostlinami i zvířaty. Například většina mořských živočichů přežívá při teplotách do 30°C.
Zvířata se dělí podle schopnosti udržet si vlastní termoregulaci, tzn. stálá tělesná teplota, v tzv. poikilotermní a homeotermní. První mohou měnit svou teplotu, zatímco u druhých je vždy konstantní. Všichni savci a řada ptáků jsou homeotermická zvířata. Poikilotermní organismy zahrnují všechny organismy, kromě některých druhů ptáků a savců. Jejich tělesná teplota se blíží teplotě okolí. V průběhu evoluce se zvířata klasifikovaná jako homeotermní přizpůsobila k ochraně před chladem (hibernace, migrace, srst atd.).
Světlo
Abiotické faktory prostředí jsou světlo a jeho intenzita. Jeho význam je zvláště velký pro fotosyntetické rostliny. Úroveň fotosyntézy je ovlivněna intenzitou, kvalitativním složením světla a rozložením světla v čase. Jsou však známé bakterie a plísně, které se v naprosté tmě dokážou dlouhodobě množit. Rostliny se dělí na světlomilné, teplotolerantní a teplomilné.
Pro mnoho zvířat je důležitá délka denního světla, která ovlivňuje sexuální funkci, zvyšuje ji během dlouhého denního světla a inhibuje během krátkého (podzim nebo zima).
Vlhkost
Vlhkost je komplexní faktor a představuje množství vodní páry ve vzduchu a vody v půdě. Životnost buněk, a tedy i celého organismu, závisí na úrovni vlhkosti. Vlhkost půdy je ovlivněna množstvím srážek, hloubkou vody v půdě a dalšími podmínkami. Vlhkost je nezbytná pro rozpuštění minerálů.
Abiotické faktory vodního prostředí
Chemické faktory nemají nižší význam než fyzikální faktory. Velkou roli hraje plyn a složení vodního prostředí. Téměř všechny organismy vyžadují kyslík a řada organismů vyžaduje dusík, sirovodík nebo metan.
Fyzikální abiotické faktory prostředí jsou složení plynu, které je nesmírně důležité pro živé bytosti, které žijí ve vodním prostředí. Vody Černého moře například obsahují hodně sirovodíku, a proto je tato pánev považována za nepříliš příznivou pro mnoho organismů. Slanost je důležitou složkou vodního prostředí. Většina vodních živočichů žije ve slaných vodách, méně jich žije ve sladkých vodách a ještě méně jich žije v mírně brakických vodách. Rozšíření a rozmnožování vodních živočichů je ovlivněno schopností udržovat solné složení vnitřního prostředí.
Podle nejnovějších údajů zabírají horské oblasti s různými morfometrickými charakteristikami a specifickým klimatem asi 36 % oblast Země. Hornatý terén u nás zaujímá významná území.
Vliv reliéfu na klima je velký a extrémně rozmanitý. Má dvě charakteristické vlastnosti:
1) pod vlivem reliéfních rysů se v horských zemích vytvářejí specifické klimatické rysy;
2) horské systémy, narušující procesy advekce vzduchových hmot a atmosférickou cirkulaci, mají významný vliv na klima a počasí okolních oblastí.
To do značné míry závisí na tvaru a kompoziční struktuře jednotlivých údolí a hřebenů v rámci pohoří, jakož i na poloze (poledníkové nebo zeměpisné) a měřítku celého horského systému.
M.A. Petrosyants rozděluje orografické vlivy na atmosférické procesy do tří tříd:
1) rozsáhlé vlivy orografie na utváření celkového klimatického rozložení proudění vzduchu a planetárních cirkulačních systémů;
2) vliv orografie na procesy v mezoměřítku, tj. na vznik, vývoj, pohyb cyklón a anticyklón, zhoršování a erozi atmosférických front u hor (tzv. orografická cyklogeneze a frontogeneze);
3) místní orografické vlivy, které určují výskyt různých prvků v průběhu meteorologických hodnot spojených s konkrétními formami reliéfu malého rozsahu (údolí, svah, průsmyk atd.).
V důsledku těchto vlivů vznikají v horských oblastech velké nerovnosti (skvrnitost) v prostorovém rozložení oblačnosti, větru, zejména srážek a nebezpečných povětrnostních jevů. Míra vlivu reliéfu na atmosférické povětrnostní procesy je různá. Horizontální vliv hor se tedy v závislosti na jejich výšce a rozsahu může projevit na vzdálenost až 500 km i více. Například středohorský systém ukrajinských Karpat má znatelný vliv na rozložení srážek v přilehlých oblastech (od 100 do 300 km v závislosti na směru vláhového proudění). Vertikální vliv velkých horských systémů (Kavkaz, Pamír, Himaláje atd.) na vzdušné proudy a tepelný režim troposféry může sahat do nadmořské výšky 10–12 km. Jak ukazují teoretické studie akademika A.A. Dorodnitsyn, i relativně malé nadmořské výšky (Doněckaja, Srednerusskaja atd., 200–400 m n. m.), nacházející se mezi rovinou a mající významný horizontální rozsah, mohou mít vliv na procesy formování počasí, které lze vysledovat až ve výšce 4 km.
V horách Hlavními klimatickými faktory, kromě zeměpisné šířky a atmosférické cirkulace, jsou následující reliéfní rysy:
- nadmořská výška nad mořem;
- tvar (typ) reliéfu;
- expozice;
- strmost svahů.
Přestože je hlavní absolutní výška, různé vlivy forem reliéfu, expozice svahu a stupně ochrany místa se někdy ukáží natolik výrazné, že jeho roli zcela neutralizují. Kvůli různé vlivy indikovaných reliéfních faktorů na atmosférické a radiační procesy speciální typ klima, tzv horské klima. I v poměrně blízkých oblastech mohou vznikat lokální klimatické variace (mikroklimata), projevující se extrémní diverzitou i vertikálním zónováním.