Микитюк О.М., Грицайчук В.В., Злотін О.З., Маркіна Т.Ю.
Основи екології

Клімат. Температура як екологічний фактор. Джерела тепла для організмів

1.8. КЛІМАТ

Два абіотичних фактори — температура й кількість опадів — визначають розміщення на планеті основних наземних біомів. Режим температури й опадів на деякій території протягом достатньо тривалого часу ми називаємо кліматом. Клімат у різних районах земної кулі різний. Річна сума опадів змінюється практично від 0 до 2500 мм і більше. Середньорічна температура також варіює від від'ємних величин до +50°С. Температури бувають або майже постійні протягом усього року (поблизу екватора), або змінюються за сезонами і навіть протягом доби. Зв'язок між режимом опадів й температурою може бути різним.
Специфіка кліматичних умов обумовлює розвиток того чи іншого біому. Волога — основний фактор, який визначає розподіл екосистем на ліси, степи, пустелі. У місцях з кількістю опадів вище 750 мм/рік розвиваються ліси, від 250 до 750 мм/рік — злакові степи, а там, де їх ще менше, — кактуси та інші рослини пустель і напівпустель.
Температура теж має велике значення для визначення характеру екосистем. Проте, за винятком дуже холодних регіонів, які зайняті тундрою або полярними льодовиками, цей фактор має другорядне значення. Так, при кількості опадів 750 мм/рік і більше розвиваються лісові угруповання, а температура тільки обумовлює, який тип лісу буде формуватись у даному регіоні, а саме: хвойні, листяні, вічнозелені.
Дія інших біотичних факторів, таких, як рельєф, вітер, тип ґрунту, проявляється опосередковано — через температуру й вологість. Ось чому на невеликій ділянці земної поверхні кліматичні умови можуть суттєво відрізнятись від середніх для даного регіону в цілому. Такі локальні умови називаються мікрокліматом. Саме завдяки мікроклімату в межах біома можуть бути дуже різноманітні екосистеми.
Різноманітність екосистем визначається й особливостями ґрунтів, а від них залежить доступність вологи.
У ряді випадків у ролі головних лімітуючих факторів виступають не тільки температура й вологість, але й деякі інші абіотичні параметри середовища. Наприклад, високу засоленість ґрунту витримує відносно невелика кількість рослин. Внаслідок цього тут розвиваються унікальні угруповання галофітів (рослин, що полюбляють сіль).
Кислотність ґрунту (рН) або лужність відіграють роль лімітуючих факторів. Це особливо важливо у зв'язку з проблемою кислотних дощів.
Слід пам'ятати, що ні один з діючих факторів не діє самостійно. Кінцевий результат — це завжди результат дії багатьох абіотичних факторів.

1.9. ТЕМПЕРАТУРА ЯК ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР

Терміни «теплота» й «температура» мають різне значення.
Теплота — це міра енергії, що міститься в даній речовині.
Температура — це міра швидкості руху молекули атомів у системі.
За даної температури молекули різних речовин (дерево, папір) мають однакову кінетичну енергію, але при цьому вони можуть мати різну кількість теплової енергії (залежно від густини, молярної маси).

Наприклад: 1 м куб Н2O і 1 м куб повітря містять різну кількість тепла. Так, 1 м куб Н2О має в 500 разів більше тепла, ніж 1 м куб повітря, оскільки число молекул в цьому об'ємі у 500 разів більше.

Однією з особливостей біологічних систем є їх розвиток як якісний, так і кількісний. Час, протягом якого відбувається розвиток біологічного процесу, залежить від температури, оскільки температура впливає на швидкість хімічних реакцій.

Існує концепція швидкості біологічних процесів. В основі цієї концепції лежить правило Вант-Гоффа (1884 p.), або правило Q10. Воно говорить, що при збільшенні температури на 10°С швидкість хімічних реакцій збільшується в 2-3 рази.

1.9.1. Джерела тепла для організмів

Основні джерела тепла для організмів на Землі:
- пряме сонячне випромінювання (інфрачервоні промені здійснюють тепловий ефект);
- тепло ґрунту, повітря й води;
- органічні залишки, що розкладаються під впливом бактеріальної ферментації (силос, компост);
- енергія окислювальних процесів (дисиміляція) органічних речовин.
Рослини й тварини дихають, під час дихання виділяється енергія. Суть цього процесу полягає в тому, що органічна речовина приєднує кисень, в результаті виділяється Н20, С02 й енергія (38 АТФ). Одна молекула АТФ дає 30,6 кДж. Аеробне дихання йде в три етапи: гліколіз, цикл Кребса, електронно-транспортний ланцюг (останній етап здійснюється в мітохондріях). Утворення цієї енергії пояснюється хеміосматичною теорією Мітчела.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом