АБІОТИЧНІ ЧИННИКИ СЕРЕДОВИЩА

Довідник з біології

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

АБІОТИЧНІ ЧИННИКИ СЕРЕДОВИЩА

Світло. Випромінювання Сонця виконує по відношенню до живої природи двояку функцію. По-перше, це джерело тепла, від кількості якого залежить активність життя на даній території; по-друге, світло служить сигналом, який визначає активність процесів життєдіяльності, а також орієнтиром при пересуванні в просторі.

Для тваринних і рослинних організмів велике значення ма­ють довжина хвилі сприйманого випромінювання, його інтенсив­ність і тривалість

дії (довжина світлового періоду діб, або фотопе­ріод). Видиме, або біле світло, складає близько 45 % загальної кількості променистої енергії, падаючої на Землю. Ультрафіоле­тове проміння складає близько 10 % всієї променистої енергії. Невидимі для людини, вони сприймаються органами зору комах і служать їм для орієнтації на місцевості в похмуру погоду. Про­міння ультрафіолетової частини спектра необхідне і для нормаль­ної життєдіяльності людини. Під їх дією в організмі утворюється вітамін D.

Найбільше значення для організмів має видиме світло з дов­жиною хвилі від 0,4 до 0,75 мкм. Енергія видимого світла вико­ристовується

для процесів фотосинтезу в клітинах рослин. При цьому листям особливо сильно поглинається оранжево-червоне (0,66-0,68 мкм) і синьо-фіолетове (0,4-0,5 мкм) проміння. На біосинтез витрачається від 0,1 до 1 % сонячної енергії, що прихо­дить, іноді коефіцієнт корисної дії фотосинтезуючої рослинності досягає декількох відсотків.

Різноманітність світлових умов, за яких живуть рослини, дуже велика. В різних місцепроживаннях неоднакова інтенсив­ність сонячної радіації, її спектральний склад, тривалість освіт­лення і т. д. У рослин інтенсивність фотосинтезу зростає зі збіль­шенням освітленості до відомої межі, званої рівнем світлового насичення або екологічного оптимуму. Подальше посилення світ­лового потоку не супроводиться збільшенням фотосинтезу, а по­тім призводить до його пригноблення.

За вимогливістю до інтенсивності освітлення розрізняють три групи рослин: світлолюбні, тіньолюбні та тіньовитривалі.

Світлолюбні мешкають на відкритих місцях в умовах повно­го сонячного освітлення (степові та лугові трави, культурні рос­лини відкритого грунту та багато інших). Але й у світлолюбних рослин збільшення освітленості понад оптимальне пригнічує фо­тосинтез.

Тіньолюбні рослини мають екологічний оптимум в області сла­бкої освітленості й не виносять сильного світла. Це види, що меш­кають у нижніх, затінених ярусах рослинних співтовариств – ялинників, дібров тощо.

Тіньовитривалі рослини добре ростуть при повній освітлено­сті, але пристосовуються і до слабкого світла. До таких рослин відносять лісові трави – кислиця, мохи тощо.

У регуляції активності живих організмів і їх розвитку велике значення має тривалість освітлення (фотоперіод). Зміну дня та ночі, а також зміну тривалості світлового періоду діб організми використовують як сигнали для розподілу своїх функцій в часі й для програмування своїх життєвих циклів так, щоб використову­вати найсприятливіші умови. Наприклад, настання активності в різний час діб у нічних і денних хижаків ослаблює конкуренцію за здобич. У помірних зонах вище і нижче екватора цикл розвит­ку тварин і рослин приурочений до певних сезонів року. Підгото­вка до зими здійснюється не на основі зміни температурних умов, які дуже мінливі, а унаслідок скорочення довжини дня, яка на відміну від інших сезонних характеристик завжди однакова в певну пору року в даному місці. Зміни фотоперіоду служать пус­ковим сигналом, який включає фізіологічні процеси. Весною, з подовженням світлового періоду, починається зростання та цві­тіння у рослин, розмноження у птахів і ссавців. Укорочення світ­лового періоду восени слугує сигналом рослинам для скидання листя, тваринам – для накопичення жиру й міграції, підготовки до зимової сплячки. Зміни довжини дня сприймаються органами зору у тварин і спеціальними пігментами у рослин. Збудження рецепторів викликає низку послідовних біохімічних реакцій, ак­тивацію ферментів або виділення гормонів і, нарешті, фізіологіч­ну або поведінкову реакцію. Реакція організмів на сезонні зміни довжини дня, що виражається в зміні процесів зростання і розви­тку, носить назву фотоперіодизму (від фото, і грец. periodos – кругооберта, чергування).

Отже, на основі фотоперіодизму в рослин і тварин у процесі еволюції виробилися специфічні зміни інтенсивності фізіологічних процесів, які повторюються з річною періодичністю, звані сезон­ними ритмами. Вивчивши закономірності добових ритмів, пов’язаних зі зміною дня та ночі, і сезонних ритмів, людина вико­ристовує ці знання для цілорічного вирощування в штучних умо­вах овочів, квітів, птахів, підвищення яйценосності курей тощо.

У людини відзначено близько 100 фізіологічних функцій, які мають добові ритми. Так, температура тіла вище в денну годину, досягає максимального значення до 18 годин, а вночі знижується. Найнижчий рівень температури – між 1 годиною ночі та 5 годи­нами ранку. Артеріальний тиск вдень вище, а вночі нижче. У ден­ний час вище зрілість крові, у периферичній крові збільшено вміст кров’яних пластинок, еритроцитів, лейкоцитів, адреналіну. У більшості людей щонайвища біоелектрична активність мозку спостерігається зранку (з 8 до 12 годин) і увечері (між 17 і 19 го­динами). Люди, здібні до найактивнішої роботи вранці – “жай­воронки”, а у вечірні та нічні години – “сови”.

Здатність організмів сприймати час, наявність у них “біоло­гічного годинника” – важливе фізіологічне пристосування, котре підвищує шанси на виживання в даних умовах середовища. Там, де немає виражених сезонних змін клімату, більшість видів не володіє фотоперіодизмом. Наприклад, у багатьох тропічних дерев цвітіння та плодоношення розтягнуто в часі, й на дереві одночас­но зустрічаються і квітки, і плоди. У помірному кліматі види, які встигають швидко завершити свій життєвий цикл і не зустріча­ються в активному стані в несприятливі сезони року (ефемери), також не проявляють фотоперіодичних реакцій. Фотоперіодизм може бути не тільки прямим, але й опосередкованим. Так, у капу­стяної кореневої мухи зимова діапауза (стан спокою) розвивається внаслідок змін якості їжі, виникаючих у зв’язку з підготовкою рослини до холодів.

Інфрачервоне випромінювання складає приблизно 45 % від загальної кількості сонячної енергії, що притікає до Землі. Ін­фрачервоне проміння поглинається тканинами рослин і тварин, об’єктами неживої природи, у тому числі водою. Будь-яка повер­хня, що має температуру вищу за нуль, випускає довгохвильове інфрачервоне (теплове) проміння. Тому рослини та тварини одер­жують теплову енергію не тільки від Сонця, але й від предметів навколишнього середовища.

Температура. Від температури навколишнього середовища залежить температура тіла більшості організмів і, отже, швид­кість всіх хімічних реакцій, які становлять обмін речовин. Нор­мальна будова та функціонування білків, від яких залежить саме існування життя, можливі в межах від 0 до 50 °С. Між тим темпе­ратурні межі, в границях яких виявляється життя, набагато ши­рші. У крижаних пустелях Антарктики температура може опус­катися до – 88 °С, а в безводних пустелях досягати 58 С у тіні. Де­які види бактерій та водоростей мешкають у гарячих джерелах при температурах 80-88 °С. Таким чином, діапазон коливань тем­ператур на різних територіях Землі, де зустрічається життя, до­сягає 176 С. Навіть в одному місцепроживанні різниця між міні­мальною температурою взимку й максимальною влітку може складати більше 80 °С. У деяких місцевостях великі й добові ко­ливання температури: так, в пустелі Сахара протягом доби темпе­ратура може змінюватися на 50 °С.

Але жодна жива істота в світі не здатна в активному стані пе­реносити весь діапазон температур. Тому розповсюдження будь-якого виду тварин і рослин обмежене тим місцепроживанням, до температури якого він пристосований.

По відношенню до температури навколишнього середовища жи­ві організми ділять на дві групи: холоднокровні (пойкілотермні), температура тіла яких залежить від навколишнього середовища та які одержують теплоту головним чином від зовнішніх джерел, і те­плокровні (гомойотермні), які підтримують постійну температуру тіла незалежно від її коливань у зовнішньому середовищі.

Схематично зображені шляхи теплообміну між пойкілотермним організмом і оточуючими його фізичними тілами. З рисунка видно, що пойкілотермний організм не тільки одержує теп­лоту з середовища, але й віддає її у простір. За рахунок процесів об­міну речовин тварини з непостійною температурою тіла можуть якийсь час регулювати температуру тіла (плазуни, бджоли тощо), але такі можливості вкрай обмежені. Крім того, у пойкілотермних організмів виробилися певні структурні, фізіологічні та поведінкові реакції, що дозволяють уникнути різких змін температури тіла.

Рис. 174. Схематичне зображення шляхів теплообміну між пойкілотермним організмом і навколишнім середовищем.

Пристосування до переохолодження. Холод несприятливо позначається на організмах, оскільки він гальмує основні фізіо­логічні процеси, знижує енергетичну ефективність дихання, упо­вільнює швидкість розвитку. При замерзанні води в міжклітинних просторах і всередині клітини кристали льоду, що утворю­ються, викликають механічне пошкодження клітин і їхню пода­льшу загибель. У рослин холодних місцеперебувань або тих, які переносять холодні зими розвиваються захисні зміни від компле­ксу несприятливих умов (сильні вітри, висушування тощо).

Серед морфологічних адоптацій у рослин відзначимо лише ті, що мають важливе значення: невеликі розміри (карликовість) і утворення сланких форм (слаників). Багаторічні трави, чагарни­ки полярних і високогірних областей мають висоту декілька сан­тиметрів, дуже дрібне листя (карликова береза, карликові верби), їхня висота відповідає глибині снігового покриву, оскільки всі частини, які виступають над снігом, гинуть від замерзання та ви­сихання.

Деякі чагарники та дерева переходять до горизонтального зростання. До них відноситься ялівець, кедровий сланик, гороби­на тощо. їх гілки стеляться по землі й не підіймаються вище за звичайну глибину снігового покриву.

Ширше розповсюджені фізіологічні пристосування до низької температури. Вони направлені на зниження точки замерзання клі­тинного соку. Це досягається підвищенням концентрації розчин­них вуглеводів та інших речовин. У відкрито зимуючих комах на­копичення в тканинах гліцерину та деяких спиртів дозволяє їм виносити температури до -30-35 °С. Багато пойкілотермних тварин пристосовуються до життя в місцепроживаннях з постійно низькою температурою. Ногохвістка, що мешкає на поверхні льодовиків, ночами примерзає до льоду і лише вдень стає активною. Оптималь­на температура для неї 5-6 °С, а температура -15 °С згубна. Відома високогірна комаха, для якої оптимальна температура 1 °С.

Поведінкові пристосовування пойкілотермних тварин пов’я­зані з пошуком укриттів, дозволяючих перечекати холодну пору року. Комахи та личинки комах проникають під кору дерев, круглі та кільчасті черв’яки, що мешкають у грунті, йдуть на ве­лику глибину, змії утворюють великі скупчення в ямах і норах, під корчами, тритони забираються в дупла дерев тощо. Крайньою формою пристосування рослин і тварин до холоду є анабіоз (від грец. anabiosis – пожвавлення, повернення до життя) – такий стан організму, при якому процеси життєдіяльності (обмін речо­вин тощо) настільки уповільнені, що відсутні всі видимі прояви життя. Стан анабіозу як пристосувальна реакція спостерігається при настанні й інших несприятливих умов, наприклад відсутності вологи. Анабіоз дозволяє організмам пережити холодну пору ро­ку. Так, мохи та лишайники переносять промерзання в зимову пору року в стані анабіозу і після відтавання виявляються цілком життєздатними. Деякі лишайники здатні витримувати низькі температури, при яких припинені всі фізіологічні процеси, біль­ше двох років.

Для багатьох видів тварин характерна зимова сплячка (жаби та інші), під час якої рівень обмінних процесів знижується, проте не досягає такого ступеня пригноблення, як при анабіозі. Підгото­вка до стану зимового спокою починається завчасно. У рослин ски­дається листя, спостерігається одеревіння пагонів і потовщення їхнього пробкового шару, зимуючі бруньки водних рослин опуска­ються на дно водоймищ, птахи відлітають у більш теплі краї тощо.

Пристосування до перегріву. Різноманітність теплових умов значною мірою визначає географічне розповсюдження організмів з непостійною температурою тіла. Річну динаміку теплоти відо­бражає хід середньомісячних температур, неоднакових у різних широтах і при різних типах клімату. По забезпеченості теплотою розрізняють наступні термічні (теплові) пояси:

1. Тропічний пояс. Температура не знижується до 0°С, середня температура найхолоднішого місяця 15-20 °С, коливання те­мператури протягом року не перевищують 5 °С.

2. Субтропічні пояси. Температура найхолоднішого місяця ви­ще 4 °С, найтеплішого – вище 20 °С. Мінімальні температури опускаються нижче 0°С не щороку. Можливі короткочасні морози. Стійкий сніговий покрив відсутній.

3. Помірні пояси. Добре виражений літній теплий сезон і три­валий зимовий період спокою більшості організмів (окрім птахів і ссавців). Середня тривалість безморозного періоду 70-80 днів. Взимку стійкий сніговий покрив і стійкі морози. Заморозки весною та восени.

4. Холодні пояси. Заморозки можливі протягом всього літнього періоду, який триває всього 1,5-2 міс.

Таким чином, на значних територіях планети живі організми піддаються дії високих температур, інтенсивному сонячному опромінюванню, що нерідко поєднується з недоліком вологи. Дія надмірно високих температур спричиняє низку небезпек: обезво­днення та висушування, опіки, руйнування хлорофілу в рослин, розлад дихання й інших фізіологічних процесів, теплову денату­рацію білків і, нарешті, загибель.

У рослин і тварин виробилися різноманітні пристосування, що дозволяють уникнути шкідливих наслідків перегріву. У рос­лин – це густе опушування, котре додає листкам світле забарв­лення та усилює віддзеркалення падаючого світла, вертикальне положення листя, згортання листкових пластинок (у злаків), зменшення поверхні листка, розвиток колючок (кактуси), здіб­ність до запасання великої кількості води, розвинена коренева система тощо. Ці особливості будови одночасно зумовлюють зме­ншення втрати води рослинами.

Основні способи регуляції температури тіла у пойкілотерм­них тварин – поведінкові: зміна пози, пошук сприятливих мік­рокліматичних умов, зміна жител, риття нір тощо. Наприклад, пустельна сарана в прохолодні уранішні години підставляє соня­чному промінню широку бічну поверхню тіла, опівдні – вузьку спинну. В жаркі години дня більшість тварин ховаються в тінь або нори, деякі види плазунів підіймаються на кущі, щоб уникну­ти зіткнення з розжареною поверхнею грунту. В ряді випадків нижчі рослини та тварини з непостійною температурою тіла пе­реживають жарку пору року в стані анабіозу.

В цілому регуляція температури тіла у пойкілотермних тварин не досягає рівня, що дозволяє зберігати активність круглий рік при значних коливаннях температури зовнішнього середовища.

У зв’язку з цим дуже важливе питання про вплив температу­ри на розвиток пойкілотермних організмів – рослин і тварин. З підвищенням температури навколишнього середовища вони роз­виваються швидше. Проте для кожного виду існує певна темпера­тура, при якій відновлюється нормальний обмін речовин після пригноблення холодом. Цей температурний рівень називається температурним порогом розвитку. Організм роститиме тільки при температурі середовища, котра перевищує порогову. Напри­клад, розвиток ікри форелі починається при 0 °С. При температурі води 2 °С мальки виходять з яєць через 205 днів, при 5 °С – через 82 день, а при 10 °С – через 41 день. У всіх випадках добуток по­зитивних температур середовища на число днів розвитку залиша­ється постійним: 410. Таким чином, для здійснення програми розвитку пойкілотермним організмам необхідна певна кількість теплоти, яка називається сумою ефективних температур (під ефективною температурою розуміють різницю між температурою середовища й температурним порогом розвитку). Отже, кожний вид має свій температурний поріг розвитку і свою суму ефектив­них температур, яка потрібна для завершення розвитку. Це сто­сується і рослин. Терміни цвітіння рослин залежать від того, за який період вони набирають суму ефективних температур.

Цей показник служить фактором, який обмежує географічне розповсюдження виду. Так, північна межа лісів пролягає там, де середня липнева температура складає 10-12 °С. Північніше для розвитку дерев вже не вистачає теплоти – зона лісів змінюється безлісою тундрою.

Набагато менше залежать від температурних умов середовища тварини з постійною температурою тіла, або гомойотермні тварини, – птахи та ссавці. Вони мають різноманітні механізми терморегуляції, що дозволяють підтримувати певну температуру тіла й активність при екстремально-низьких або високих темпе­ратурах оточуючого повітря. Наприклад, песець, заєць – біляк, тундрова куріпка проявляють нормальну життєдіяльність у най­лютіші морози, коли різниця між температурою тіла й темпера­турою повітря складає десятки градусів (до 70°С). В основі високої пристосованості птахів і ссавців лежать ароморфні зміни будови їхнього тіла (повне розділення артеріального та венозного крово­току завдяки наявності чотирикамерного серця і втраті однієї ду­ги аорти; розвиток пір’яного або волосяного покриву, що сприяє збереженню тепла, розвиток головного мозку, який забезпечує можливість досконалої регуляції обміну речовин, кровообігу то­що). Існує багато більш дрібних приватних пристосувань, які за­безпечують постійність температури тіла у гомойотермних тва­рин. Наприклад, у ластоногих і китів збереженню тепла сприяє товстий шар жиру в підшкірній клітковині. Теплоізолюючі влас­тивості жирового прошарку настільки великі, що під тюленями, котрі лежать на снігу, сніг не тане, хоча температура тіла тварин підтримується на рівні 38 °С.

Підтримці оптимальної температури сприяють поведінкові реакції тварин. Так, пінгвіни, що мешкають в Антарктиці, в люті морози та бурани збиваються в щільну купу. Особини, які вияви­лися з краю, через деякий час пробиваються всередину і таким чином птахи постійно переміщаються. Всередині такого скупчен­ня температура досягає 37 °С навіть у найлютіші морози.

Високий рівень організації та досконалість механізмів регу­ляції фізіологічних процесів у гомойотермних тварин дозволяють їм зберігати активність при різких перепадах температур й освої­ти практично всі місцепроживання.

Вологість. Вода – необхідний компонент клітини, тому її кі­лькість у тому або іншому місцепроживанні визначає характер рослинності та тваринного світу в даній місцевості. У деякій за­лежності від кількості води в навколишньому середовищі знахо­диться і вміст її в тілі рослин і тварин та їх стійкість до висихан­ня. У рослин пустель, сухих степів вода складає 30-65 % від зага­льної маси, в лісостепових дібровах ця величина зростає до 70- 85 %, в ялинниках досягає 90 % .

Тіло тварин, як правило, не менше ніж на 50% складається з води. У коморного довгоносика, що харчується дуже сухим кор­мом – зерном, води в тілі ще менше – 46%. Гусениці, поїдаючи соковите листя, містять 85-90 % води. В цілому у тварин, що ме­шкають на суші, менше води в організмі, ніж у водних. Так, тіло худоби містить 59 % вологи, тіло людини – 64%, качки крякви – 70%. У риб вміст води в організмі досягає 75%, а у медуз – біль­ше ніж 99%.

Водний баланс місцевості залежить від кількості опадів, які випадають протягом року, і величини випаровування, що харак­теризують його. Якщо кількість води, котра випаровується, пере­вищує річну суму опадів, такі області носять назву сухих, посуш­ливих або аридних. Області, які достатньо забезпечені вологою, називаються гумідними (вологими).

Надлишок води в грунті приводить до розвитку боліт, які на­селяються видами рослин, що не здатні регулювати свій водний режим. До них належать водорості, гриби, лишайники, деякі мо­хи, елодея, водяні жовтці, валіснерія, очерет та багато інших. У таких рослин низький тиск осмосу клітинного соку й, отже, не­значна водоутримуюча здатність, високий рівень випаровування через широко відкриті пори. Коренева система у квіткових болот­них рослин погано розвинена чи зовсім відсутня. Обмежена здіб­ність до регуляції водного балансу у трав’янистих рослин темно­хвойних лісів.

При зменшенні вологості грунту змінюється видовий склад рослинних угруповань. Широколисткові ліси змінюються мілко-листовими, які переходять у лісостеп. При подальшому зменшен­ні кількості опадів (і підвищенні сухості грунту) високі трави по­ступаються місцем низкотрав’ю. При річній кількості опадів 250 мм і нижче виникають пустелі. При нерівномірному розподілі опадів за порами року рослинам і тваринам доводиться переноси­ти тривалі засухи.

Рослини виробили низку пристосувань до періодичної недо­стачі вологи. Це – різке скорочення вегетаційного періоду (до 4- 6 тижнів) і тривалий період спокою, який рослини переживають у вигляді насіння, цибулин, бульб тощо (тюльпани, гусячий лук, мак та ін.). Такі рослини називаються ефемерами і ефемероїдами. Інші, не припиняючи зростання в сухий період, мають сильно роз­винуту кореневу систему, яка за масою набагато перевищує над­земну частину. Зменшення випаровування досягається зменшен­ням листової пластинки, її опушуванням, скороченням числа, перетворенням листа в колючки, розвитком водонепроникного воскового нальоту. Деякі види, наприклад, саксаули, втрачають

Листя, і фотосинтез здійснює зелене віття. Більшість рослин здат­ні запасати воду в тканинах стебла або кореня (кактус, африкан­ські пустинні молочаї, степова таволга). Виживанню в умовах сухого періоду сприяє і високий тиск осмосу клітинного соку, який перешкоджає випаровуванню, а також здатність втрачати велику кількість води (до 80%) без втрати життєздатності.

Пустинні тварини мають особливий тип обміну речовин, при якому вода утворюється в організмі при поїданні сухого корму (гризуни). Джерелом води є і жир, що нагромаджується у деяких тварин у великих кількостях (верблюди, курдючні вівці). Копитні здатні у пошуках води пробігати величезні відстані. Більшість дрібних тварин на період засухи впадають в анабіоз.

Рис. 175. Дводишна риба протоптер переживає засуху (від 6-9 місяців до 4-х років) у стані анабіозу в коконі зі слизу, що виділяється нею (А). Після дощів або при поміщенні кокона у воду протоптер оживає (Б, В).

Солоність. Для живих організмів велике значення має якіс­ний і кількісний склад мінеральних солей у навколишньому сере­довищі. Повітря містить мало солей, і вони не роблять істотного впливу на живі організми. У воді солі присутні завжди і майже виключно в розчинах.

Головними компонентами сольових розчинів є іони Na+ , К+, Са2+ і Mg2+ . Із аніонів найбільша питома вага належить хлору (СL – ), залишкам сірчаної кислоти (SO42- ) гідрокарбонату ( НСО3-) і карбонату (CO32-).

До важливих компонентів природних розчинів належать та­кож іони дво – або тривалентного заліза і марганцю. У цілому мо­жна сказати, що в морській воді більш всього натрію і хлору. У прісних водах переважно зустрічаються іони кальцію, гідрокар­бонату і карбонату. У деяких водоймищах переважають сульфати (Каспійське й Аральське моря).

За вмістом солей (г/л) виділяють чотири групи природних вод: 1) прісні води – до 0,5; 2) солоні води – від 0,5 до 30; 3) со­лоні – від 30 до 40; 4) розсоли – понад 40.

Концентрація і якісний склад солей у водоймищах робить ве­ликий вплив на чисельність і розповсюдження водних тварин. Прісноводі тварини в цілому мають більш високий тиск осмосу по відношенню до оточуючого середовища, тому вода надходить в їх організм постійно.

Для виведення надлишків води служать пульсуючі вакуолі (у найпростіших) і органи виділення у багатоклітинних тварин. Морські мешканці в більшості ізотонічні морській воді, але біль­шість видів гіпотонічні та для них регулювання концентрації роз­чинених у рідинах тіла речовин пов’язане з великими енергетич­ними витратами. Наприклад, у прадавніх хрящових риб (акул, скатів) тиск осмосу усередині тіла дорівнює тиску в оточуючій морській воді. Але у костистих риб, які еволюційно-виникли в прісній воді, тиск осмосу низький. Для компенсації втрат води в їх тілі вони п’ють морську воду, а поглинені разом з нею надмірні солі виділяються нирками, а також через кишечник і зябра.

Небагато видів водних тварин можуть мешкати і в прісній, і в солоній воді. Так, європейський річковий вугор нереститься в морі. Молоді угрі проникають в річки і зростають у прісній воді. Для нересту дорослі риби знову мігрують у море. Навпаки, сьомга і лосось нереститься в прісній воді, а зростає в морі. Так само де­які краби підіймаються по річках далеко в глиб материка, але личинки їх розвиваються і досягають статевої зрілості тільки в морі. Це пов’язано з історією розвитку видів. Так, у вугра спорід­нені види – чисто морські риби, а види, близькі до сьомги і лосо­ся, – прісноводі. Таким чином, мігруючі види в своєму онтогенезі повторюють філогенез відповідних сімейств риб.

Водоймища, дуже багаті солями, в цілому для життя тварин непридатні. До існування в таких умовах пристосувався рачок артемія, окремі види синьо-зелених водоростей, джгутикові, бак­терії. Кислотність і лужність середовища існування (рН) грунту і води мають великий вплив на організми. Високі концентрації іонів Н+ або ОН­­- (при рН відповідно нижче 3 або вище 9) виявля­ються токсичними. У дуже кислих або лужних грунтах ушко­джуються клітини коріння рослин. Крім того, грунт при рН ниж­че 4,0 містить багато іонів алюмінію, які також токсично вплива­ють на рослини. У цих умовах токсичних концентрацій досягають й іони заліза і марганцю, в малих кількостях абсолютно необхідні рослинам. В лужних грунтах спостерігається зворотне явище – брак необхідних хімічних елементів. При високих значеннях рН залізо, марганець, фосфати, низка мікроелементів виявляються зв’язаними в малорозчинних сполуках і малодоступні рослинам.

У річках, ставках і озерах з підвищенням кислотності води видова різноманітність зменшується. Підвищена кислотність діє на тварин декількома шляхами: порушуючи процес осморегуляції, роботу ферментів, газообмін через дихальні поверхні; підви­щуючи концентрацію токсичних елементів, особливо алюмінію; знижуючи якість і різноманітність їжі. Наприклад, при низькому рН пригнічується розвиток грибів, а водна рослинність менш різ­номанітна або зовсім відсутня.

Промислове забруднення атмосфери (діоксид сірки, оксиди азоту) приводить до випадання кислотних дощів, рН яких досягає 3,7-3,3. Такі дощі служать причиною засихання лісів і зникнен­ня риби з водоймищ.

Барометричний тиск і склад атмосферного повітря – важли­ві абіотичні чинники зовнішнього середовища. Більшість живих істот на Землі пристосована до існування при барометричному тиску 720-740 мм рт. ст. (на рівні Світового океану). У міру під­йому на висоту тиск повітря падає, що несприятливо позначаєть­ся на постачанні організмів киснем.

Кисень необхідний для забезпечення життєдіяльності біль­шості живих організмів (аеробів). У повітрі в середньому містить­ся 21 % кисню (за об’ємом), у воді не більше 1 %. У високогірних областях вміст кисню в повітрі служить межею розповсюдження багатьох видів тварин. Деякі організми (в основному бактерії) можуть існувати в безкисневому середовищі (анаероби). Навіть один і той же організм на різних етапах свого розвитку може змі­нювати відношення до кисню. Так, яйця аскариди для свого розвитку потребують кисень, а дорослі паразити пристосувалися до існування в безкисневому середовищі (кишечник людини).

Задоволення потреби в кисні у тих тварин, що живуть у воді здійснюється по-різному: одні створюють постійний струм води над своїми дихальними поверхнями (наприклад, рухами зябрових кришок у риб), інші мають дуже велику (по відношенню до об’єму) поверхню тіла або різноманітні вирости (більшість водних ракоподібних), треті часто повертаються на поверхню, щоб зроби­ти вдих (кити, дельфіни, черепахи, тритони).

Потреби коріння рослин в кисні тільки частково задовольня­ються з грунту. Частина кисню дифундує до коріння від пагонів. У рослин, що живуть на бідних киснем грунтах (тропічні болота), утворюється дихальне коріння. Вони підіймаються вертикально вгору, на їх поверхні є отвори, через які повітря поступає в корін­ня, а потім в частини рослини, занурені в болотистий грунт.

За останні десятиріччя різко зросло споживання кисню про­мисловістю і збільшився викид в атмосферу діоксиду вуглецю. Наприклад, при згоранні 100 л бензину витрачається кількість кисню, достатня для дихання однієї людини протягом року. Ра­зом з тим в промислових центрах вміст СО2 в атмосфері в безвіт­ряні дні може в десятки разів перевищувати звичайну норму (0,03 % за об’ємом). Джерелом поповнення запасів кисню в атмо­сфері є в основному ліси. Один гектар соснового лісу дає на рік близько 30 т кисню – стільки, скільки потрібно для дихання 19 осіб протягом року. Один гектар листяного лісу виділяє в рік бли­зько 16 т., а гектар сільськогосподарських угідь – від 3 до 10 т. в рік. Звідси зрозуміло, що виведення лісів разом із зростаючим викидом в атмосферу СО, може серйозно змінити співвідношення цих газів і вплинути на тваринний світ планети.

Рис. 176. Залежність швидкості зростання рослини від орієнтації насіння в геомагнітному полі.

Магнітне поле Землі. Магнітне поле Землі – важливий чинник навколишнього середовища, під впли­вом якого протікала еволюція і який має постійний вплив на живі організ­ми. Напруженість магнітного поля зростає з широтою. При зміні інтенсивності потоків частинок, що рухаються від Сонця (“сонячного вітру”), виникають короткочас­ні порушення в магнітному полі Землі – “магнітні бурі”. Напру­женість магнітного поля Землі не залишається постійною і протя­гом доби. Різкі коливання напруженості геомагнітного поля по­рушують у людини функціонування нервової і серцево-судинної системи. Наскільки глибоко геомагнітне поле впливає на росли­ни, показано на : швидкість росту рослини залежить від орієнтації сім’я по відношенню до магнітних силових ліній.