· Чрезвычайно важную роль в регуляции активности живых организмов и их развития играет продолжительность воздействия света - фотопериод. В умеренных зонах выше и ниже экватора, цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года и подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала длины дня, которая в отличии от других сезонных факторов в определенное время года в данном месте всегда одинакова. Фотопериод представляет собой как бы пусковой механизм, последовательно включающий физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношению летом и сбрасыванию ими листьев осенью, а также к линьке и накоплению жира, миграции и размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.
· Кроме сезонных изменений смена дня и ночи определяет суточный ритм активности как целых организмов, так и физиологических процессов. Способность организмов ощущать время, наличие у них «биологических часов» - важное приспособление, обеспечивающее выживание особи в данных условиях среды.
· Инфракрасное излучение составляет 45% от общего количества лучистой энергии, падающей на Землю. Инфракрасные лучи повышают температуру тканей растений и животных, хорошо поглощаются объектами неживой природы, в том числе водой.
· Для продуктивности растений, т. е. образования органического вещества, наиболее важен такой показатель, как суммарное прямое солнечное излучение, получаемое за длительные промежутки времени (месяц, год.). В условиях быстрого роста населения особое значение приобретает селекционная работа по выведению наиболее продуктивных сортов культурных растений и охрана окружающей среды от вредных последствий производимой деятельности человека.
· Влажность. Вода - необходимый компонент клетки, поэтому количество её в тех или иных местообитаниях служит ограничивающим фактором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны в данной местности. Избыток воды и почв приводит к развитию болотной растительности. В зависимости от влажности почвы (и годового количества осадков) видовой состав растительных сообществ меняется. При годовом количестве осадков 255мм. и менее развивается пустынный ландшафт. Неравномерное распределение осадков по временам года так же представляет важный ограничивающий фактор для организмов. В этом случаи растениям и животным приходится переносить длительные засухи. В короткий период высокой влажности почвы происходит накопление первичной продукции для сообщества в целом. Им определяется размер годового запаса пищи для животных и сапрофагов (от греч. sapros- гнилой и phagos- пожиратель) – организмов, разлагающих органические остатки.
· В природе, как правило, существуют суточные колебания влажности воздуха, которые на ряду со светом и температурой регулируют активность организмов. Влажность, как экологический фактор, важна тем, что изменяет эффект температуры. Температура оказывает более выраженное влияние на организм, если влажность очень высока или низка. Точно также роль влажности повышается, если температура близка к пределам выносливости данного вида. Виды растений и животных, обитающие в зонах с недостаточной степенью увлажнения, в процессе естественного отбора эффективно приспособились к неблагоприятным условиям засушливости. У таких растений мощно развита корневая система, повышенно осмотическое давление клеточного сока, способствующее удержанию воды в тканях, утолщена кутикула места, сильно уменьшена или превращена в колючки листовая пластинка (рис.2). У некоторых растений (саксаул) листья утрачиваются, а фотосинтез осуществляется зелёными стеблями. При отсутствии воды рост пустынных растений прекращается, в то время как влаголюбивые растения в таких условиях увядают и гибнут. Кактусы способны запасать большое количество воды в тканях и экономно её расходовать. Аналогичное приспособление у африканских пустынных молочаев, что служит примером параллельной эволюции неродственных групп в сходных условиях среды.
· У пустынных животных также есть целый ряд физиологических адаптаций, позволяющих переносить недостаток воды. Мелкие животные- грызуны, пресмыкающиеся, членистоногие - извлекают воду из пищи. Источником воды служит и жир, накапливающийся у некоторых животных в больших количествах ( горб у верблюда). В жаркое время года многие животные (грызуны, черепахи) впадают в спячку, продолжающую несколько месяцев.
· Ионизирующие излучение. Излучение с очень высокой энергией, которое способно приводить к образованию пар положительных и отрицательных ионов, называется ионизирующим. Его источником являются радиоактивные вещества, содержащиеся в горных пародах, кроме того, оно поступает из космоса.
· Интенсивность ионизирующего излучения в окружающей среде значительно повысилось в результате использования человеком атомной энергии. Испытания атомного оружия, атомные электростанции, получение топлива для них и захоронения отходов, медицинские исследования атомной энергии создают локальные «горячие пятна» и образуют отходы, нередко попадающие в окружающую среду в процессе транспортировки или хранения.
· Из трёх видов ионизирующего излучения, имеющих важное экологическое значения, два представляют собой корпускулярное излучение ( альфа - и бета- частицы), а третье электромагнитное ( гамма- излучение и близкое ему рентгеновское излучение).
· Корпускулярное излучение состоит из потока атомных или субатомных частиц, которые передают свою энергию всему, с чем они сталкиваются. Альфа- излучение- это ядра гелия, они имеют огромные, по сравнению с другими частицами, размеры. Длина их разбега в воздухе составляет всего несколько сантиметров. Бета- излучение- это быстрые электроны. Их размеры гораздо меньше, длина пробега в воздухе равна нескольким метрам, а в тканях животного или растительного организма - нескольким сантиметрам. Что касается ионизирующего электромагнитного излучения, то оно сходно со световым, только длина волны у него гораздо короче. Оно проходит в воздухе большое расстояние и легко проникает в вещество, высвобождая свою энергию на протяжении длинного следа. Гамма- излучение, например, легко проникает в живые ткани; это излучение может пройти сквозь организм, не оказав никакого воздействия, или же может вызвать ионизацию на большом отрезке своего пути. Биологи не редко называют радиационные вещества, испускающие альфа - и бета-излучение «внутренними излучателями», т. к. они обладают наибольшим эффектом, будучи поглощёнными или оказавшись каким то иным способом внутри организма. Радиоактивные вещества, испускающие преимущество гамма – излучение, относят к «внешним излучателям», т. к. это проникающее излучение может оказывать действие, когда его источник находится вне организма.
· Космическое и ионизирующее излучения, испускаемые природными радиоактивными веществами, содержащимися в воде и почве, образуют так называемое фоновое излучение, к которым адаптированы ныне существующие животные и растения. В разных частях биосферы естественный фон различается в 3-4 раза. Наименьшая его интенсивность наблюдается около поверхности моря, а наибольшая на больших высотах в горах, образованных гранитными пародами. Интенсивность космического излучения возрастает с увеличением высоты местности над уровнем моря, а гранитные скалы содержат больше встречающихся в природе радио нуклидов, чем осадочные породы.
· В целом ионизирующее излучение оказывает на более высокоразвитые и сложные организмы наиболее губительное действие, причём человек отличается особой чувствительностью.
· Большие дозы, получаемые организмом за короткое время (минуты или часы), называют общими дозами в противоположность хроническим дозам, которые организм мог бы выдержать на протяжении всего своего жизненного цикла. Воздействие низких, хронических доз измерить сложнее, т. к. они могут вызывать отдалённые генетические и соматические последствия. Любое повышение уровня излучения в среде над фоновым или даже высокий естественный фон может повысить частоту вредных мутаций.
· У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо пропорциональна размеру ядра. У высших животных не обнаружено такой простой или прямой зависимости между чувствительностью и строением клеток, для них более важное значение имеет чувствительность отдельных систем организмов. Так, млекопитающие очень чувствительны даже к низким дозам в следствие лёгкой повреждаемости облучением быстро делящийся кроветворной ткани – костного мозга. Чувствителен и пищеварительный тракт, а повреждение не делящихся нервных клеток наблюдается только при высоких уровнях облучения.
· Попадая в окружающую среду, радионуклиды рассеиваются и разбавляются, но они могут различными способами накапливаться в живых организмах при движении по пищевой цепи. Радиоактивные вещества могут также накапливаться в воде, почве, осадках или в воздухе, если скорость их поступления превышает скорость естественного радиоактивного распада.
· Загрязняющие вещества. Условия жизни человека и устойчивость природных биогеоцтнозов в течении последних десятилетий быстро ухудшается в следствии загрязнения окружающей среды веществами, образующимися в результате его производственной деятельности. Эти вещества можно разделить на две группы: природные соединения, являющиеся отходами технологических процессов, и искусственные соединения, не встречающиеся в природе.
· К первой группе относятся сернистый ангидрид (медеплавильное производство), углекислый газ (тепловые электростанции), оксиды азота, углерода, углеводороды, соединения меди, цинка и ртути и др., минеральные удобрения (главным образом, нитраты и фосфаты).
· Во вторую группу входят искусственные вещества, обладающие специальными сведеньями, удовлетворяющими потребности человека: пестициды (от лат. pestis- зараза, разрушение и cido- убивать), используемые для борьбы с животными – вредителями сельскохозяйственных культур, антибиотики, применяемые в медицине и ветеринарии для лечения инфекционных заболеваний. К пестицидам относятся инсектициды (от лат. insecta- насекомые и cido- убивать) – средства для борьбы с вредными насекомыми и гербициды (от лат. herba- трава, растения и cido- убивать)- средство для борьбы с сорняками.