<<
>>

Температура


Диапазон существующих во Вселенной температур равен тысячам градусов, и по сравнению с ним пределы, в которых может существовать жизнь, насколько это нам известно, очень узки — примерно 300 °С, от —200 0C до +100 0C На самом деле большинство видов и большая часть активности приурочены к еще более узкому диапазону температур.
Определенные организмы, особенно в стадии покоя, могут существовать, по крайней мере некоторое время, при очень низких температурах; отдельные виды микроорганизмов, главным образом бактерий и водорослей, способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре, близкой к точке кипения. Верхний температурный предел для бактерий горячих источников лежит около 88 °С, для сине-зеленых водорослей — около 80 °С, а для самых устойчивых рыб и насекомых — около 50 0C (Brock, 1967). Как правило, верхние предельные значения фактора оказываются более критическими, чем нижние, хотя, по-видимому, многие организмы вблизи верхних пределов диапазона толерантности функционируют более эффективно. Диапазон колебаний температуры в воде обычно меньше, чем на суше, и диапазон толерантности к температуре у водных организмов обычно уже, чем у соответствующих наземных животных. Таким образом, температура представляет важный и очень часто лимитирующий фактор. Температурные ритмы вместе со световыми, приливно-отливными и ритмами изменения влажности в значительной степени контролируют сезонную и суточную активность растений и животных. Температура часто создает зональность и стратификацию в водных и наземных местообитаниях. К тому же темпера

тура относится к тем факторам среды, которые легко поддаются измерению. Ртутный термометр, один из первых и наиболее распространенных точных научных приборов, недавно вытеснен электронными датчиками, такими, как платиновые термометры сопротивления, термопары (спаи двух разных металлов) и термисторы (чувствительные к температуре резисторы из окислов металлов), которые позволяют не только производить измерения в труднодоступных местах, но и вести постоянную автоматическую регистрацию измерений. Кроме того, успехи в технике телеметрии позволяют передавать по радио данные о температуре тела, например, ящерицы, сидящей глубоко в норе, или перелетной птицы, парящей высоко в воздухе.
Изменчивость температуры крайне важна с экологической точки зрения. Температура, колеблющаяся от 10 до 20 0C (при средней температуре, равной 15 0C), не обязательно действует на организмы так я^е, как постоянная температуры 15 °С. Жизнедеятельность организмов, которые в природе обычно подвергаются воздействию переменных температур (что имеет место в большинстве районов с умеренным климатом), подавляется частично или полностью или замедляется при воздействии постоянной температуры. Так, в своем первом исследовании в данной области Шелфорд (SheIford, 1929) обнаружил, что яйца, личинки и куколки яблонной плодожорки в условиях колеблющейся температуры развиваются на 7 или 8% быстрее, чем при постоянной температуре, равной средней температуре в опыте. В другом эксперименте (Parker, 1930) с помощью переменной температуры удалось ускорить развитие яиц кузнечика в среднем на 38,6%, а нимф — на 12% по сравнению с развитием при постоянной температуре.

He ясно, обусловлен ли этот ускоряющий эффект самими колебаниями температуры или усиленным ростом, который вызывается временным повышением температуры и не компенсируется замедлением роста при ее понижении. Во всяком случае, стимулирующий эффект переменных температур, по крайней мере в умеренной зоне, можно считать четко установленным, и это необходимо подчеркнуть, поскольку лабораторные эксперименты проводятся обычно при постоянной температуре.
Поскольку организмы чувствительны к изменениям температуры и поскольку температуру легко измерить, ее роль как лимитирующего фактора иногда переоценивают. Подобных выводов надо остерегаться; иногда другие, не измеренные факторы могут быть важнее. О распространенной способности растений, животных и особенно сообществ компенсировать температуру или акклимиро- ваться к ней упоминалось выше. Начинающему экологу можно посоветовать при изучении конкретного организма или проблемы непременно учитывать температуру, но не ограничиваться только этим.
Пирс (Pearse, 1939) удачно заметил, что в отношении света организмы стоят перед дилеммой: с одной стороны, прямое воздействие света на протоплазму смертельно для организма, с другой — свет служит первичным источником энергии, без которого невозможна жизнь. Поэтому многие морфологические и поведенческие характеристики организмов связаны с решением этой проблемы. В самом деле, как мы уже отмечали при обсуждении гипотезы Геи (см. гл. 2, разд. 4) и рассмотрим в гл. 8, эволюция биосферы в целом была направлена главным образом на «укрощение» поступающего солнечного излучения, использование его полезных составляющих и ослабление вредных или на защиту от них. Таким образом, свет — это не только жизненно важный фактор, но и лимитирующий, причем и на максимальном, и на минимальном уровнях. Ни один из факторов так не интересен для экологов, как свет!
Общая характеристика излучения, воздействующего на организмы, основные особенности его распределения по областям спектра, а также главенствующая роль солнечного излучения в энергетике экосистем были описаны в гл. 3. Поэтому здесь мы рассмотрим свет лишь как лимитирующий и регулирующий фактор. Излучение представляет собой электромагнитные волны самой разной длины. Как показано на рис. 5.7, через атмосферу Земли легко проходит свет, соответствующий двум областям спектра. Это видимый свет и соседние с ним области, а также радиоволны длиной более I см. He известно, имеют ли экологическое значение длинные радиоволны, хотя, по мнению некоторых исследователей, эти волны имеют определенное значение для перелетных птиц и других организмов. Как показано на рис. 3.2, солнечное излучение, проходящее через верхние слои атмосферы и достигающее поверхности Земли, состоит из электромагнитных волн длиной примерно от 0.3 до 10 мкм; это соответствует 300—10 000 нм, или 3000— 100 000 А[X]. Видимая, т. е. воспринимаемая человеческим глазом область спектра, охватывает диапазон волн от 3900 до 7600 А, или от 390 до 760 нм (рис. 5.7). На рис. 5.7 отмечено также взаимодействие излучения с веществом для разных диапазонов и виды датчиков для выявления и измерения этого излучения. Роль ультрафиолетового (с длинами волн менее 390 нм) и инфракрасного (длины волны больше 760 нм) излучения была рассмотрена в гл. 3. Роль высокоэнергетического, очень коротковолнового у-излу- чения и других типов ионизирующего излучения как экологического лимитирующего фактора в наш атомный век связана со многими

Рис. 5.7. Электромагнитный спектр и его видимая область.
Рис. 5.7. Электромагнитный спектр и его видимая область. Показаны атмосферное пропускание, энергетические процессы, связанные с поглощением и испусканием электромагнитных волн, и методы обнаружения волн разной длины (частоты). А (ангстрем) =0,1 нанометра (нм) =0,0001 микрометра (мкм). (С изменениями по Colwell et al., 1963).


сложными и специальными соображениями и будет рассмотрена в следующем разделе.
Для экологов важны качественные признаки света (длина волны или цвет), интенсивность (действующая энергия в калориях или фут-канделах) и продолжительность воздействия (длина дня). Известно, что п животные, и растения реагируют на различные длины волн света. Цветовое зрение распространено в разных таксономических группах животных «пятнисто»; оно, по-видимому, хорошо развито у одних видов членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но отсутствует у других видов тех же групп (например, среди млекопитающих цветовое зрение хорошо развито только у приматов). Интенсивность фотосинтеза несколько варьирует с изменением длины волны света. В наземных экосистемах качественные харктеристики солнечного света не настолько изменчивы, чтобы это сильно влияло на интенсивность фотосинтеза, но при прохождении света через воду красная и синяя области спектра

отфильтровываются и получающийся зеленоватый свет слабо поглощается хлорофиллом. Однако живущие в море красные водоросли (Rhodophyta) имеют дополнительные пигменты (фикоэрит- рины), позволяющие им использовать эту энергию и жить на большей глубине, чем зеленые водоросли.
Как показано в гл. 3, интенсивность света (т. е. поступление энергии), падающего на автотрофный ярус, управляет всей экосистемой, влияя на первичную продукцию. И у наземных, и у водных растений интенсивность фотосинтеза связана с интенсивностью света линейной зависимостью до оптимального уровня светового насыщения, за которым во многих случаях следует снижение интенсивности фотосинтеза, при высоких интенсивностях прямого солнечного света. Как было отмечено в гл. 2, разд. 5, для С4-растений световое насыщение достигается при более высоких интенсивностях; фотосинтез у них ие ингибируется полным солнечным светом.
Как и следовало ожидать, в данном случае вступает в действие компенсация факторов, поскольку отдельные растения и целые сообщества приспосабливаются к разным интенсивностям света, становясь «адаптированными к тени» (т. е. достигают насыщения при низкой интенсивности) или «адаптированными к прямому солнечному свету» (см. рис. 3.8). Диатомовые, живущие в песке пляжей или на илистой литорали, интересны тем, что максимальный фотосинтез достигается у них при интенсивности света менее 5% интенсивности прямого солнечного света и чистая продукция образуется при интенсивности света менее 1% полной (Taylor, 1964). Однако при высокой интенсивности света продукция у этих диатомовых подавляется лишь незначительно. Морской фитопланктон также адаптирован к низкой интенсивности света, но свет высокой интенсивности, напротив, очень сильно его подавляет, и в результате максимум продукции в океане приходится обычно не па поверхностный слой, а на слой, лежащий несколько ниже (см. рис. 3.6).
Роль продолжительности освещения, или фотопериода, была рассмотрена выше. 
<< | >>
Источник: Одум Ю.. Экология: В 2-х т. Т. I. 1986 {original}

Еще по теме Температура:

  1. Влияние температуры
  2. 2.2. Техника измерения температуры тела
  3. Температура внутри Земли
  4. Совместное действие температуры и влажности
  5. 129 ПРИЧИНА ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С ГЛУБИНОЙ
  6. 1.4. Регулирование температуры, влажности и чистоты воздуха в помещениях
  7. Экстремально высокие температуры (волны жары) и здоровье населения
  8. ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ МОДЕЛИ (3.1) С ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ВХОДНОЙ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ СУШКИ «5
  9. 4.1. Синтез расширяющейся композиции на основе доломитов 4.1.1. Изучение влияния температуры и добавок на возможность регулирования расширения композиции
  10. 4.2. Синтез расширяющейся магнезиальной добавки на основе брусита 4.2.1. Изучение влияния температуры и фракционного состава брусита на возможность регулирования расширения магнезиальной добавкой
  11. Изменение объекта познания
  12. 2.2.5 Определение летучих веществ