Suhu habitat hewan. Ekologi. Berapa suhu di ruang angkasa

Suhu merupakan faktor lingkungan yang penting dan seringkali membatasi. Distribusi berbagai spesies dan ukuran populasi sangat bergantung pada suhu. Apa alasannya dan apa penyebab ketergantungan ini?

Kisaran suhu yang tercatat di Alam Semesta adalah seribu derajat, tetapi batas habitat makhluk hidup di Bumi jauh lebih sempit: paling sering dari -200 °C hingga +100 °C. Sebagian besar organisme memiliki kisaran suhu yang jauh lebih sempit, dengan kisaran suhu terbesar ditemukan pada makhluk yang paling tidak terorganisir dengan baik, mikroorganisme, khususnya bakteri. Bakteri memiliki kemampuan untuk hidup dalam kondisi dimana organisme lain mati. Oleh karena itu, mereka ditemukan di sumber air panas pada suhu sekitar 90°C dan bahkan 250°C, sedangkan serangga yang paling resisten akan mati jika suhu lingkungan melebihi 50°C. Keberadaan bakteri dalam rentang suhu yang luas dipastikan oleh kemampuannya untuk bertransformasi menjadi bentuk seperti spora, yang memiliki dinding sel kuat yang mampu menahan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan.

Kisaran toleransi pada hewan darat umumnya lebih besar dibandingkan pada hewan akuatik (tidak termasuk mikroorganisme). Variabilitas suhu, temporal dan spasial, merupakan faktor lingkungan yang kuat. Organisme hidup beradaptasi dengan kondisi suhu yang berbeda; Beberapa dapat hidup pada suhu konstan atau relatif konstan, sementara yang lain lebih baik beradaptasi terhadap fluktuasi suhu.

Dampak faktor suhu pada organisme bermuara pada pengaruhnya terhadap laju metabolisme. Berdasarkan aturan Van't Hoff untuk reaksi kimia, kita harus menyimpulkan bahwa peningkatan suhu akan menyebabkan peningkatan proporsional dalam laju proses metabolisme biokimia. Namun, pada organisme hidup, laju reaksi bergantung pada aktivitas enzim, yang memiliki suhu optimumnya sendiri. Laju reaksi enzimatik bergantung pada suhu secara nonlinier. Mengingat keragaman reaksi enzimatik pada makhluk hidup, dapat disimpulkan bahwa situasi dalam sistem kehidupan sangat berbeda dengan reaksi kimia yang relatif sederhana (terjadi pada sistem tak hidup).

Saat menganalisis hubungan antara organisme dan suhu lingkungan, semua organisme dibagi menjadi dua jenis: homeotermik dan poikilotermik. Pembagian ini berlaku untuk dunia binatang; terkadang hewan dibagi menjadi berdarah panas dan berdarah dingin.

Organisme homeotermik mempunyai suhu yang konstan dan mempertahankannya meskipun terjadi perubahan suhu di lingkungannya. Sebaliknya, organisme poikilotermik tidak mengeluarkan energi untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan, dan energi tersebut bervariasi tergantung pada suhu lingkungan.

Pembagian ini agak sewenang-wenang, karena banyak organisme tidak sepenuhnya poikilotermik atau homeotermik. Banyak reptil, ikan, dan serangga (lebah, kupu-kupu, capung) dapat mengatur suhu tubuh mereka selama jangka waktu tertentu, dan mamalia pada suhu yang sangat rendah melemahkan atau menghentikan pengaturan suhu tubuh secara endotermik. Jadi, bahkan pada hewan homeotermik “klasik” seperti mamalia, suhu tubuh menurun selama hibernasi.

Terlepas dari konvensi umum yang membagi semua organisme yang hidup di Bumi ke dalam dua kelompok besar ini, hal ini menunjukkan bahwa ada dua pilihan strategis untuk adaptasi terhadap kondisi suhu lingkungan. Mereka berkembang selama evolusi dan berbeda secara signifikan dalam sejumlah sifat dasar: dalam tingkat dan stabilitas suhu tubuh, dalam sumber energi panas, dalam mekanisme termoregulasi.

Hewan poikilotermik merupakan hewan ektotermik dan mempunyai laju metabolisme yang relatif rendah. Suhu tubuh, kecepatan proses fisiologis dan biokimia serta aktivitas umum secara langsung bergantung pada suhu lingkungan. Adaptasi (kompensasi) pada organisme poikilotermik terjadi pada tingkat proses metabolisme: aktivitas enzim optimal sesuai dengan rezim suhu.

Strategi poikilotermi adalah organisme tidak membuang energi untuk termoregulasi aktif dan menjamin stabilitas pada kisaran suhu rata-rata yang bertahan cukup lama. Ketika parameter suhu melampaui batas tertentu, organisme menghentikan aktivitasnya. Adaptasi terhadap perubahan suhu pada hewan ini bersifat khusus.

Organisme homeotermik memiliki adaptasi yang kompleks terhadap perubahan kondisi suhu lingkungan. Adaptasi termal berhubungan dengan mempertahankan tingkat suhu tubuh yang konstan dan. bermuara pada perolehan energi untuk memastikan tingkat metabolisme yang tinggi. Intensitas yang terakhir adalah 1 - 2 kali lipat lebih tinggi daripada di poikiloterm. Proses fisiologis dan biokimianya terjadi pada kondisi suhu optimal. Keseimbangan termal didasarkan pada penggunaan produksi panasnya sendiri, itulah sebabnya mereka diklasifikasikan sebagai organisme endotermik. Sistem saraf memainkan peran pengaturan dalam menjaga suhu tubuh tetap konstan.

Strategi homeotermi dikaitkan dengan biaya energi yang tinggi untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan. Homeotermi merupakan ciri organisme tingkat tinggi. Ini termasuk dua kelas vertebrata tingkat tinggi: burung dan mamalia. Evolusi kelompok ini bertujuan untuk mengurangi ketergantungan pada faktor lingkungan eksternal dengan meningkatkan peran mekanisme regulasi pusat, khususnya sistem saraf. Sebagian besar spesies organisme hidup bersifat poikilotermik. Mereka tersebar luas di Bumi dan menempati relung ekologi yang beragam.

Respon suatu spesies tertentu terhadap suhu tidaklah konstan dan dapat bervariasi tergantung pada waktu pemaparan terhadap suhu lingkungan dan sejumlah kondisi lainnya. Dengan kata lain, tubuh mampu beradaptasi terhadap perubahan suhu. Jika alat tersebut didaftarkan dalam kondisi laboratorium, maka prosesnya biasanya disebut aklimatisasi, jika secara alami - aklimatisasi. Namun, perbedaan antara istilah-istilah ini tidak terletak pada tempat terjadinya reaksi, tetapi pada esensinya: dalam kasus pertama kita berbicara tentang apa yang disebut fenotipik, dan yang kedua - adaptasi genotip, yaitu adaptasi pada genetik. tingkat. Jika tubuh tidak dapat beradaptasi dengan perubahan suhu, ia akan mati. Penyebab kematian tubuh pada suhu tinggi adalah pelanggaran homeostasis dan laju metabolisme, denaturasi protein dan inaktivasi enzim, serta dehidrasi. Kerusakan permanen pada struktur protein terjadi pada suhu sekitar 60°C. Inilah tepatnya ambang “kematian termal” pada sejumlah protozoa dan beberapa organisme multiseluler tingkat rendah. Adaptasi terhadap perubahan suhu dinyatakan dalam pembentukan bentuk-bentuk keberadaan seperti kista, spora, dan biji. Pada hewan, “kematian akibat panas” terjadi sebelum terjadi denaturasi protein, akibat gangguan aktivitas sistem saraf dan mekanisme pengaturan lainnya.

Pada suhu rendah, metabolisme melambat atau bahkan terhenti, kristal es terbentuk di dalam sel, yang menyebabkan kerusakan sel, peningkatan konsentrasi garam intraseluler, gangguan keseimbangan osmotik, dan denaturasi protein. Tanaman tahan beku tahan terhadap pembekuan musim dingin sepenuhnya berkat penataan ulang ultrastruktural yang bertujuan untuk mengeringkan sel. Benih dapat menahan suhu mendekati nol mutlak.

Suhu adalah faktor lingkungan yang paling penting. Suhu mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap banyak aspek kehidupan organisme, geografi persebarannya, reproduksi dan sifat biologis organisme lainnya, yang terutama bergantung pada suhu. Rentang, mis. Batas suhu yang memungkinkan adanya kehidupan berkisar antara -200°C hingga +100°C, dan bakteri terkadang ditemukan ada di sumber air panas pada suhu 250°C. Pada kenyataannya, sebagian besar organisme dapat bertahan hidup pada kisaran suhu yang lebih sempit.

Beberapa jenis mikroorganisme, terutama bakteri dan alga, mampu hidup dan berkembang biak di sumber air panas yang suhunya mendekati titik didih. Batas atas suhu bakteri sumber air panas adalah sekitar 90°C. Variabilitas suhu sangat penting dari sudut pandang lingkungan.

Setiap spesies hanya dapat hidup dalam kisaran suhu tertentu, yang disebut suhu mematikan maksimum dan minimum. Di luar suhu ekstrem yang kritis ini, dingin atau panas, kematian organisme terjadi. Di antara keduanya terdapat suhu optimal di mana aktivitas vital semua organisme, makhluk hidup secara keseluruhan, aktif.

Berdasarkan toleransi organisme terhadap kondisi suhu, mereka dibagi menjadi eurythermic dan stenotermik, yaitu. mampu mentolerir fluktuasi suhu dalam batas luas atau sempit. Misalnya, lumut dan banyak bakteri dapat hidup pada suhu yang berbeda, atau anggrek dan tanaman tropis lainnya yang menyukai panas bersifat stenotermik.

Beberapa hewan mampu mempertahankan suhu tubuh yang konstan, berapa pun suhu lingkungannya. Organisme seperti ini disebut homeotermik. Pada hewan lain, suhu tubuh bervariasi tergantung suhu lingkungan. Mereka disebut poikilotermik. Tergantung pada metode adaptasi organisme terhadap kondisi suhu, mereka dibagi menjadi dua kelompok ekologi: kriofil - organisme yang beradaptasi terhadap dingin, hingga suhu rendah; termofil - atau menyukai panas.

aturan Allen- aturan ekogeografis yang ditetapkan oleh D. Allen pada tahun 1877. Menurut aturan ini, di antara bentuk hewan homeotermik (berdarah panas) yang menjalani gaya hidup serupa, hewan yang hidup di iklim dingin memiliki bagian tubuh yang menonjol relatif lebih kecil: telinga, kaki, ekor, dll.

Pengurangan bagian tubuh yang menonjol menyebabkan penurunan permukaan relatif tubuh dan membantu menghemat panas.

Contoh aturan ini adalah perwakilan keluarga Anjing dari berbagai daerah. Telinga terkecil (relatif terhadap panjang tubuh) dan moncong yang kurang memanjang dalam keluarga ini ditemukan pada rubah Arktik (wilayah: Arktik), dan telinga terbesar serta moncong sempit dan memanjang ditemukan pada rubah fennec (wilayah: Sahara).

Aturan ini juga berlaku untuk populasi manusia: hidung, lengan, dan kaki terpendek (relatif terhadap ukuran tubuh) adalah ciri khas masyarakat Eskimo-Aleut (Eskimo, Inuit), dan lengan serta kaki terpanjang adalah ciri khas suku Bulu dan Tutsi.

aturan Bergman- aturan ekogeografi yang dirumuskan pada tahun 1847 oleh ahli biologi Jerman Karl Bergmann. Aturan tersebut menyatakan bahwa di antara bentuk hewan homeotermik (berdarah panas) yang serupa, yang terbesar adalah mereka yang hidup di daerah beriklim dingin - di dataran tinggi atau di pegunungan. Jika ada spesies yang berkerabat dekat (misalnya, spesies dari genus yang sama) yang pola makan dan gaya hidupnya tidak berbeda secara signifikan, maka spesies yang lebih besar juga ditemukan di iklim yang lebih parah (dingin).

Aturan ini didasarkan pada asumsi bahwa total produksi panas pada spesies endotermik bergantung pada volume benda, dan laju perpindahan panas bergantung pada luas permukaannya. Ketika ukuran organisme bertambah, volume tubuhnya bertambah lebih cepat daripada permukaannya. Aturan ini pertama kali diuji secara eksperimental pada anjing dengan ukuran berbeda. Ternyata produksi panas pada anjing kecil lebih tinggi per satuan massa, tetapi berapa pun ukurannya, produksi panasnya hampir konstan per satuan luas permukaan.

Memang benar, aturan Bergmann sering kali dipenuhi baik dalam spesies yang sama maupun di antara spesies yang berkerabat dekat. Misalnya, harimau Amur dari Timur Jauh berukuran lebih besar dibandingkan harimau Sumatera dari Indonesia. Subspesies serigala utara rata-rata lebih besar daripada subspesies serigala selatan. Di antara spesies genus beruang yang berkerabat dekat, yang terbesar hidup di garis lintang utara (beruang kutub, beruang coklat dari Pulau Kodiak), dan spesies terkecil (misalnya, beruang berkacamata) hidup di daerah dengan iklim hangat.

Pada saat yang sama, aturan ini sering dikritik; Perlu dicatat bahwa hal ini tidak dapat bersifat umum, karena ukuran mamalia dan burung dipengaruhi oleh banyak faktor lain selain suhu. Selain itu, adaptasi terhadap iklim yang keras pada tingkat populasi dan spesies seringkali terjadi bukan melalui perubahan ukuran tubuh, namun melalui perubahan ukuran organ dalam (peningkatan ukuran jantung dan paru-paru) atau melalui adaptasi biokimia. Dengan mempertimbangkan kritik ini, perlu ditekankan bahwa aturan Bergman bersifat statistik dan menunjukkan efeknya dengan jelas, semua hal lain dianggap sama.

Memang benar, ada banyak pengecualian terhadap aturan ini. Jadi, ras mammoth berbulu terkecil diketahui berasal dari pulau kutub Wrangel; banyak subspesies serigala hutan yang berukuran lebih besar daripada serigala tundra (misalnya, subspesies yang telah punah dari Semenanjung Kenai; diasumsikan bahwa ukurannya yang besar dapat memberikan keuntungan bagi serigala ini saat berburu rusa besar yang menghuni semenanjung). Subspesies macan tutul Timur Jauh yang hidup di Amur jauh lebih kecil dibandingkan subspesies Afrika. Dalam contoh yang diberikan, bentuk-bentuk yang dibandingkan berbeda dalam gaya hidup (populasi pulau dan benua; subspesies tundra, memakan mangsa yang lebih kecil, dan subspesies hutan, memakan mangsa yang lebih besar).

Dalam kaitannya dengan manusia, aturan tersebut berlaku sampai batas tertentu (misalnya, suku kerdil ternyata muncul berulang kali dan mandiri di berbagai wilayah yang beriklim tropis); namun, perbedaan pola makan dan adat istiadat setempat, migrasi, dan penyimpangan genetik antar populasi membatasi penerapan aturan ini.

aturan Gloger adalah bahwa di antara bentuk-bentuk yang berkerabat (ras atau subspesies berbeda dari spesies yang sama, spesies berkerabat) dari hewan homeotermik (berdarah panas), hewan yang hidup di iklim hangat dan lembab memiliki warna lebih cerah dibandingkan hewan yang hidup di iklim dingin dan kering. Didirikan pada tahun 1833 oleh Konstantin Gloger (Gloger C.W.L.; 1803-1863), seorang ahli burung Polandia dan Jerman.

Misalnya, sebagian besar spesies burung gurun memiliki warna yang lebih kusam dibandingkan kerabatnya di hutan subtropis dan tropis. Aturan Gloger dapat dijelaskan dengan pertimbangan kamuflase dan pengaruh kondisi iklim terhadap sintesis pigmen. Sampai batas tertentu, aturan Gloger juga berlaku untuk hewan hipokilotermik (berdarah dingin), khususnya serangga.

Kelembaban sebagai faktor lingkungan

Awalnya, semua organisme bersifat akuatik. Setelah menaklukkan daratan, mereka tidak kehilangan ketergantungan pada air. Air merupakan bagian integral dari semua organisme hidup. Kelembaban adalah jumlah uap air di udara. Tanpa kelembapan atau air tidak ada kehidupan.

Kelembaban merupakan parameter yang mencirikan kandungan uap air di udara. Kelembaban absolut adalah jumlah uap air di udara dan bergantung pada suhu dan tekanan. Jumlah ini disebut kelembaban relatif (yaitu rasio jumlah uap air di udara dengan jumlah uap jenuh pada kondisi suhu dan tekanan tertentu.)

Di alam, ada ritme kelembapan harian. Kelembapan berfluktuasi secara vertikal dan horizontal. Faktor ini, bersama dengan cahaya dan suhu, berperan besar dalam mengatur aktivitas organisme dan penyebarannya. Kelembapan juga mengubah pengaruh suhu.

Faktor lingkungan yang penting adalah pengeringan udara. Khususnya bagi organisme darat, efek pengeringan udara sangatlah penting. Hewan beradaptasi dengan berpindah ke kawasan lindung dan menjalani gaya hidup aktif di malam hari.

Tumbuhan menyerap air dari dalam tanah dan hampir seluruhnya (97-99%) menguap melalui daun. Proses ini disebut transpirasi. Penguapan mendinginkan daun. Berkat penguapan, ion diangkut melalui tanah ke akar, ion diangkut antar sel, dll.

Kelembapan dalam jumlah tertentu mutlak diperlukan bagi organisme darat. Banyak dari mereka memerlukan kelembaban relatif 100% untuk berfungsi normal, dan sebaliknya, organisme dalam keadaan normal tidak dapat hidup lama di udara yang benar-benar kering, karena ia terus-menerus kehilangan air. Air merupakan bagian penting dari makhluk hidup. Oleh karena itu, hilangnya air dalam jumlah tertentu menyebabkan kematian.

Tumbuhan di daerah beriklim kering beradaptasi melalui perubahan morfologi dan pengecilan organ vegetatif terutama daun.

Hewan darat juga beradaptasi. Banyak dari mereka meminum air, ada pula yang menyerapnya melalui tubuh dalam bentuk cair atau uap. Misalnya kebanyakan amfibi, beberapa serangga dan tungau. Kebanyakan hewan gurun tidak pernah minum, mereka memenuhi kebutuhannya dengan air yang disuplai dengan makanan. Hewan lain memperoleh air melalui proses oksidasi lemak.

Air mutlak diperlukan bagi organisme hidup. Oleh karena itu, organisme menyebar ke seluruh habitatnya tergantung pada kebutuhannya: organisme akuatik hidup terus-menerus di air; hidrofit hanya dapat hidup di lingkungan yang sangat lembab.

Dilihat dari valensi ekologinya, hidrofit dan higrofit termasuk dalam kelompok stenogir. Kelembapan sangat mempengaruhi fungsi vital organisme, misalnya kelembaban relatif 70% sangat menguntungkan bagi pematangan lahan dan kesuburan belalang migrasi betina. Ketika berhasil diperbanyak, mereka menyebabkan kerusakan ekonomi yang sangat besar pada tanaman di banyak negara.

Untuk penilaian ekologi terhadap sebaran organisme, indikator kegersangan iklim digunakan. Kekeringan berfungsi sebagai faktor selektif untuk klasifikasi ekologi organisme.

Jadi, tergantung pada karakteristik kelembaban iklim setempat, spesies organisme dibagi ke dalam kelompok ekologi:

1. Hidatofit adalah tumbuhan air.

2. Hidrofit adalah tumbuhan darat-akuatik.

3. Hygrophytes - tumbuhan terestrial yang hidup pada kondisi kelembaban tinggi.

4. Mesofit adalah tumbuhan yang tumbuh pada kelembaban rata-rata

5. Tumbuhan Xerofit adalah tumbuhan yang tumbuh pada kondisi kelembaban yang tidak mencukupi. Mereka, pada gilirannya, dibagi menjadi: sukulen - tanaman sukulen (kaktus); sclerophytes adalah tumbuhan dengan daun sempit dan kecil, dan berbentuk tabung. Mereka juga dibagi menjadi euxerophytes dan stypaxerophytes. Euxerophyta adalah tumbuhan stepa. Stypaxerophytes adalah sekelompok rumput rumput berdaun sempit (rumput bulu, fescue, tonkonogo, dll). Pada gilirannya, mesofit juga dibagi menjadi mesohygrophytes, mesoxerophytes, dll.

Meskipun kalah pentingnya dengan suhu, kelembapan tetap merupakan salah satu faktor lingkungan utama. Untuk sebagian besar sejarah satwa liar, dunia organik diwakili secara eksklusif oleh organisme akuatik. Bagian integral dari sebagian besar makhluk hidup adalah air, dan hampir semuanya memerlukan lingkungan akuatik untuk berkembang biak atau memadukan gamet. Hewan darat dipaksa untuk menciptakan lingkungan perairan buatan di dalam tubuh mereka untuk pembuahan, dan ini menyebabkan lingkungan perairan buatan menjadi internal.

Kelembaban adalah jumlah uap air di udara. Hal ini dapat dinyatakan dalam gram per meter kubik.

Cahaya sebagai faktor lingkungan. Peran cahaya dalam kehidupan organisme

Cahaya merupakan salah satu bentuk energi. Menurut hukum pertama termodinamika, atau hukum kekekalan energi, energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Menurut hukum ini, organisme adalah sistem termodinamika yang terus-menerus bertukar energi dan materi dengan lingkungan. Organisme di permukaan bumi terkena aliran energi, terutama energi matahari, serta radiasi termal gelombang panjang dari benda-benda kosmik.

Kedua faktor ini menentukan kondisi iklim lingkungan (suhu, laju penguapan air, pergerakan udara dan air). Sinar matahari dengan energi 2 kal jatuh ke biosfer dari luar angkasa. sebesar 1 cm 2 dalam 1 menit. Inilah yang disebut konstanta matahari. Cahaya ini, yang melewati atmosfer, melemah dan tidak lebih dari 67% energinya dapat mencapai permukaan bumi pada siang hari yang cerah, yaitu pada siang hari. 1,34 kal. per cm 2 dalam 1 menit. Melewati tutupan awan, air dan tumbuh-tumbuhan, sinar matahari semakin melemah, dan distribusi energi di dalamnya di berbagai bagian spektrum berubah secara signifikan.

Tingkat pelemahan sinar matahari dan radiasi kosmik bergantung pada panjang gelombang (frekuensi) cahaya. Radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang kurang dari 0,3 mikron hampir tidak melewati lapisan ozon (pada ketinggian sekitar 25 km). Radiasi semacam itu berbahaya bagi organisme hidup, khususnya protoplasma.

Di alam yang hidup, cahaya adalah satu-satunya sumber energi; semua tumbuhan, kecuali bakteri, berfotosintesis, mis. mensintesis zat organik dari zat anorganik (yaitu dari air, garam mineral dan CO-Dalam alam hidup, cahaya adalah satu-satunya sumber energi, semua tumbuhan kecuali bakteri 2 - menggunakan energi radiasi dalam proses asimilasi). Semua organisme bergantung pada nutrisi pada organisme fotosintetik terestrial, mis. tanaman yang mengandung klorofil.

Cahaya sebagai faktor lingkungan dibagi menjadi ultraviolet dengan panjang gelombang 0,40 - 0,75 mikron dan inframerah dengan panjang gelombang lebih besar dari besaran tersebut.

Tindakan faktor-faktor ini bergantung pada sifat organisme. Setiap jenis organisme disesuaikan dengan panjang gelombang cahaya tertentu. Beberapa jenis organisme telah beradaptasi dengan radiasi ultraviolet, sementara yang lain telah beradaptasi dengan radiasi infra merah.

Beberapa organisme mampu membedakan panjang gelombang. Mereka memiliki sistem persepsi cahaya dan penglihatan warna khusus, yang sangat penting dalam kehidupan mereka. Banyak serangga sensitif terhadap radiasi gelombang pendek, yang tidak dapat dirasakan manusia. Ngengat merasakan sinar ultraviolet dengan baik. Lebah dan burung secara akurat menentukan lokasi dan menavigasi medan bahkan di malam hari.

Organisme juga bereaksi kuat terhadap intensitas cahaya. Berdasarkan ciri-cirinya, tumbuhan dibagi menjadi tiga kelompok ekologi:

1. Mencintai cahaya, menyukai matahari atau heliophytes - yang hanya dapat berkembang secara normal di bawah sinar matahari.

2. Tumbuhan yang menyukai naungan atau disebut sciophytes adalah tumbuhan yang berada di lapisan bawah hutan dan tumbuhan laut dalam, misalnya bunga lili lembah dan lain-lain.

Ketika intensitas cahaya berkurang, fotosintesis juga melambat. Semua organisme hidup memiliki ambang batas kepekaan terhadap intensitas cahaya, serta faktor lingkungan lainnya. Organisme yang berbeda memiliki ambang batas sensitivitas yang berbeda terhadap faktor lingkungan. Misalnya, cahaya yang kuat menghambat perkembangan lalat Drosophila, bahkan menyebabkan kematiannya. Kecoa dan serangga lainnya tidak menyukai cahaya. Pada sebagian besar tumbuhan fotosintesis, pada intensitas cahaya rendah, sintesis protein terhambat, dan pada hewan, proses biosintesis terhambat.

3. Heliofit yang tahan naungan atau fakultatif. Tanaman yang tumbuh baik di tempat teduh maupun terang. Pada hewan, sifat-sifat organisme ini disebut menyukai cahaya (fotofil), menyukai naungan (fotofobia), euryfobia - stenofobia.

Valensi lingkungan

derajat kemampuan beradaptasi suatu organisme hidup terhadap perubahan kondisi lingkungan. E.v. mewakili properti spesies. Hal ini dinyatakan secara kuantitatif dengan kisaran perubahan lingkungan di mana suatu spesies tertentu mempertahankan aktivitas kehidupan normalnya. E.v. dapat dipertimbangkan baik dalam kaitannya dengan reaksi suatu spesies terhadap faktor lingkungan individu, dan dalam kaitannya dengan faktor-faktor yang kompleks.

Dalam kasus pertama, spesies yang mentolerir perubahan besar dalam kekuatan faktor yang mempengaruhi ditandai dengan istilah yang terdiri dari nama faktor ini dengan awalan “eury” (eurythermal - dalam kaitannya dengan pengaruh suhu, euryhaline - dalam kaitannya terhadap salinitas, eurybatherous - sehubungan dengan kedalaman, dll.); spesies yang hanya beradaptasi terhadap perubahan kecil pada faktor ini ditandai dengan istilah serupa dengan awalan “steno” (stenotermik, stenohalin, dll.). Spesies dengan E. v. dalam kaitannya dengan faktor-faktor yang kompleks, mereka disebut eurybionts (Lihat Eurybionts) berbeda dengan stenobionts (Lihat Stenobionts), yang memiliki kemampuan beradaptasi yang rendah. Karena eurybiontisitas memungkinkan untuk menghuni berbagai habitat, dan stenobiontisitas secara tajam mempersempit kisaran habitat yang cocok untuk suatu spesies, kedua kelompok ini sering disebut eury- atau stenotopic.

Eurybiont, organisme hewan dan tumbuhan yang mampu hidup di bawah perubahan kondisi lingkungan yang signifikan. Misalnya, penghuni zona pesisir laut mengalami kekeringan secara teratur saat air surut, pemanasan yang kuat di musim panas, dan pendinginan dan terkadang pembekuan di musim dingin (hewan eurytermal); Penghuni muara sungai mampu menahannya. fluktuasi salinitas air (hewan euryhaline); sejumlah hewan ada dalam kisaran tekanan hidrostatik yang luas (eurybates). Banyak penghuni darat di daerah beriklim sedang mampu menahan fluktuasi suhu musiman yang besar.

Eurybiontisme spesies ditingkatkan oleh kemampuan untuk mentolerir kondisi buruk dalam keadaan mati suri (banyak bakteri, spora dan biji dari banyak tanaman, tanaman tahunan dewasa di garis lintang dingin dan sedang, tunas spons air tawar dan bryozoa musim dingin, telur insang krustasea, tardigrada dewasa dan beberapa rotifera, dll.) atau hibernasi (beberapa mamalia).

ATURAN CHETVERIKOV, Biasanya, menurut Krom, di alam semua jenis organisme hidup diwakili bukan oleh individu-individu yang terisolasi, tetapi dalam bentuk kumpulan individu-populasi dalam jumlah (terkadang sangat besar). Dibesarkan oleh S.S. Chetverikov (1903).

Melihat- ini adalah sekumpulan populasi individu yang terbentuk secara historis, serupa dalam sifat morfo-fisiologis, mampu kawin secara bebas satu sama lain dan menghasilkan keturunan yang subur, menempati wilayah tertentu. Setiap spesies makhluk hidup dapat digambarkan dengan seperangkat ciri dan sifat yang khas, yang disebut ciri-ciri spesies. Ciri-ciri suatu spesies yang dapat membedakan satu spesies dengan spesies lainnya disebut kriteria spesies.

Yang paling umum digunakan adalah tujuh kriteria umum berupa:

1. Jenis organisasi tertentu: seperangkat ciri khas yang memungkinkan untuk membedakan individu suatu spesies tertentu dari individu spesies lain.

2. Kepastian geografis: keberadaan individu suatu spesies di suatu tempat tertentu di dunia; jangkauan - wilayah tempat tinggal individu dari spesies tertentu.

3. Kepastian ekologis: individu suatu spesies hidup dalam kisaran nilai tertentu dari faktor lingkungan fisik, seperti suhu, kelembaban, tekanan, dll.

4. Diferensiasi: suatu spesies terdiri dari kelompok-kelompok individu yang lebih kecil.

5. Kebijaksanaan: individu-individu dari suatu spesies tertentu dipisahkan dari individu-individu dari spesies lain melalui suatu celah - hiatus.Hiatus ditentukan oleh tindakan mekanisme isolasi, seperti perbedaan dalam waktu reproduksi, penggunaan reaksi perilaku tertentu, sterilitas hibrida , dll.

6. Reproduksibilitas: reproduksi individu dapat dilakukan secara aseksual (derajat variabilitasnya rendah) dan secara seksual (derajat variabilitasnya tinggi, karena setiap organisme memadukan ciri-ciri ayah dan ibu).

7. Tingkatan bilangan tertentu: bilangan mengalami perubahan periodik (gelombang kehidupan) dan non periodik.

Individu dari spesies apa pun tersebar sangat tidak merata di ruang angkasa. Misalnya jelatang dalam jangkauannya hanya terdapat di tempat lembab, teduh dengan tanah subur, membentuk semak belukar di dataran banjir sungai, aliran sungai, sekitar danau, sepanjang tepi rawa, di hutan campuran dan semak belukar. Koloni tahi lalat Eropa, terlihat jelas di gundukan tanah, ditemukan di tepi hutan, padang rumput, dan ladang. Cocok untuk hidup
Meskipun habitat sering ditemukan dalam suatu wilayah jelajah, namun tidak mencakup seluruh wilayah jelajah, dan oleh karena itu individu dari spesies ini tidak ditemukan di bagian lain dari wilayah tersebut. Tidak ada gunanya mencari jelatang di hutan pinus atau tahi lalat di rawa.

Dengan demikian, distribusi spesies yang tidak merata di ruang angkasa dinyatakan dalam bentuk “pulau kepadatan”, “kondensasi”. Daerah dengan sebaran spesies ini relatif tinggi bergantian dengan daerah dengan kelimpahan rendah. “Pusat kepadatan” populasi setiap spesies disebut populasi. Populasi adalah kumpulan individu-individu suatu spesies tertentu, yang menghuni suatu ruang tertentu (bagian dari wilayah jelajahnya) untuk waktu yang lama (beberapa generasi), dan terisolasi dari populasi serupa lainnya.

Penyeberangan bebas (panmixia) praktis terjadi di dalam masyarakat. Dengan kata lain, populasi adalah sekelompok individu yang secara bebas bergabung bersama, hidup dalam jangka waktu lama dalam suatu wilayah tertentu, dan relatif terisolasi dari kelompok lain yang sejenis. Oleh karena itu, suatu spesies adalah kumpulan populasi, dan populasi adalah unit struktural suatu spesies.

Perbedaan antara populasi dan spesies:

1) individu-individu dari populasi yang berbeda kawin secara bebas satu sama lain,

2) individu-individu dari populasi yang berbeda sedikit berbeda satu sama lain,

3) tidak ada kesenjangan antara dua populasi yang bertetangga, yaitu terjadi transisi bertahap di antara keduanya.

Proses spesiasi. Mari kita asumsikan bahwa suatu spesies tertentu menempati habitat tertentu yang ditentukan oleh pola makannya. Sebagai akibat dari perbedaan antar individu, jangkauannya meningkat. Habitat baru akan berisi kawasan dengan tanaman pangan, sifat fisik dan kimia yang berbeda, dll. Individu yang berada di berbagai bagian habitat akan membentuk populasi. Di masa depan, sebagai akibat dari semakin besarnya perbedaan antar individu dalam suatu populasi, akan menjadi semakin jelas bahwa individu-individu dalam satu populasi berbeda dalam beberapa hal dengan individu-individu dalam populasi lain. Proses divergensi populasi sedang terjadi. Mutasi terakumulasi di masing-masingnya.

Perwakilan dari spesies apa pun di bagian lokal wilayah jelajah membentuk populasi lokal. Totalitas populasi lokal yang terkait dengan kawasan habitat yang homogen kondisi kehidupannya merupakan populasi ekologis. Jadi, jika suatu spesies hidup di padang rumput dan hutan, maka yang dimaksud adalah populasi getah dan padang rumputnya. Populasi dalam suatu wilayah jelajah suatu spesies yang berhubungan dengan batas-batas geografis tertentu disebut populasi geografis.
Ukuran dan batasan populasi dapat berubah secara dramatis. Selama pecahnya reproduksi massal, spesies ini menyebar sangat luas dan populasi raksasa pun bermunculan.

Sekumpulan populasi geografis yang mempunyai ciri-ciri stabil, kemampuan kawin silang dan menghasilkan keturunan yang fertil disebut subspesies. Darwin mengatakan pembentukan spesies baru terjadi melalui varietas (subspesies).

Namun perlu diingat bahwa di alam seringkali ada unsur yang hilang.
Mutasi yang terjadi pada individu setiap subspesies tidak dapat dengan sendirinya mengarah pada terbentuknya spesies baru. Alasannya terletak pada kenyataan bahwa mutasi ini akan menyebar ke seluruh populasi, karena individu-individu dari subspesies tersebut, seperti kita ketahui, tidak terisolasi secara reproduktif. Jika suatu mutasi menguntungkan, maka mutasi tersebut akan meningkatkan heterozigositas suatu populasi; jika mutasi tersebut merugikan, mutasi tersebut akan ditolak begitu saja melalui seleksi.

Akibat proses mutasi yang terus menerus dan persilangan bebas, mutasi terakumulasi dalam suatu populasi. Menurut teori I. I. Shmalhausen, cadangan variabilitas herediter tercipta, yaitu sebagian besar mutasi yang muncul bersifat resesif dan tidak bermanifestasi secara fenotip. Ketika konsentrasi mutasi yang tinggi dalam keadaan heterozigot tercapai, persilangan individu yang membawa gen resesif menjadi mungkin dilakukan. Dalam hal ini, individu homozigot muncul di mana mutasi sudah memanifestasikan dirinya secara fenotip. Dalam kasus ini, mutasi sudah berada di bawah kendali seleksi alam.
Namun hal ini belum menentukan proses spesiasi, karena populasi alami bersifat terbuka dan gen asing dari populasi tetangga terus-menerus dimasukkan ke dalamnya.

Terdapat aliran gen yang cukup untuk mempertahankan kesamaan yang tinggi dari kumpulan gen (totalitas semua genotipe) dari semua populasi lokal. Diperkirakan pengisian kembali kumpulan gen akibat gen asing dalam suatu populasi yang terdiri dari 200 individu, yang masing-masing memiliki 100.000 lokus, 100 kali lebih besar dibandingkan akibat mutasi. Sebagai konsekuensinya, tidak ada populasi yang dapat berubah secara dramatis selama populasi tersebut berada dalam pengaruh normalisasi aliran gen. Ketahanan suatu populasi terhadap perubahan komposisi genetiknya akibat pengaruh seleksi disebut homeostasis genetik.

Akibat homeostatis genetik suatu populasi, pembentukan spesies baru menjadi sangat sulit. Satu syarat lagi harus dipenuhi! Yaitu, perlunya mengisolasi kumpulan gen populasi anak perempuan dari kumpulan gen ibu. Isolasi dapat terjadi dalam dua bentuk: spasial dan temporal. Isolasi spasial terjadi karena berbagai hambatan geografis, seperti gurun, hutan, sungai, bukit pasir, dan dataran banjir. Paling sering, isolasi spasial terjadi karena penurunan tajam dalam jangkauan kontinu dan disintegrasi ke dalam kantong atau relung yang terpisah.

Seringkali suatu populasi menjadi terisolasi akibat migrasi. Dalam hal ini, timbul populasi yang terisolasi. Namun, karena jumlah individu dalam suatu populasi terisolasi biasanya kecil, terdapat bahaya perkawinan sedarah - degenerasi yang terkait dengan perkawinan sedarah. Spesiasi berdasarkan isolasi spasial disebut geografis.

Bentuk isolasi sementara mencakup perubahan waktu reproduksi dan pergeseran seluruh siklus hidup. Spesiasi yang didasarkan pada isolasi sementara disebut ekologis.
Hal yang menentukan dalam kedua kasus tersebut adalah penciptaan sistem genetik baru yang tidak sesuai dengan sistem genetik lama. Evolusi diwujudkan melalui spesiasi, itulah sebabnya mereka mengatakan bahwa suatu spesies adalah sistem evolusi dasar. Populasi adalah unit evolusi dasar!

Karakteristik statistik dan dinamis populasi.

Spesies organisme memasuki biocenosis bukan sebagai individu, tetapi sebagai populasi atau bagiannya. Populasi adalah bagian dari suatu spesies (terdiri dari individu-individu dari spesies yang sama), menempati ruang yang relatif homogen dan mampu mengatur diri sendiri serta mempertahankan jumlah tertentu. Setiap spesies dalam wilayah yang diduduki dipecah menjadi populasi.Jika kita mempertimbangkan dampak faktor lingkungan terhadap suatu organisme individu, maka pada tingkat faktor tertentu (misalnya suhu), individu yang diteliti akan bertahan atau mati. Gambarannya berubah ketika mempelajari pengaruh faktor yang sama pada sekelompok organisme dari spesies yang sama.

Beberapa individu akan mati atau mengurangi aktivitas vitalnya pada satu suhu tertentu, yang lain - pada suhu yang lebih rendah, dan yang lainnya - pada suhu yang lebih tinggi. Oleh karena itu, kita dapat memberikan definisi lain tentang populasi: semua organisme hidup, untuk bertahan hidup dan memberi keturunan, harus, dalam kondisi lingkungan yang dinamis, faktor-faktor ada dalam bentuk kelompok, atau populasi, yaitu. kumpulan individu yang hidup bersama dengan keturunan yang sama Ciri terpenting suatu populasi adalah total wilayah yang ditempatinya. Namun dalam suatu populasi mungkin terdapat kelompok yang kurang lebih terisolasi karena berbagai alasan.

Oleh karena itu, sulit untuk memberikan definisi penduduk secara menyeluruh karena kaburnya batas-batas antar kelompok individu. Setiap spesies terdiri dari satu atau lebih populasi, dan dengan demikian suatu populasi merupakan bentuk keberadaan suatu spesies, unit terkecil yang berevolusi. Untuk populasi berbagai spesies, terdapat batasan yang dapat diterima untuk pengurangan jumlah individu, di luar batas tersebut keberadaan populasi menjadi tidak mungkin. Tidak ada data pasti mengenai nilai kritis jumlah penduduk dalam literatur. Nilai-nilai yang diberikan bersifat kontradiktif. Namun, faktanya tidak diragukan lagi bahwa semakin kecil individu, semakin tinggi nilai kritis dari jumlah mereka. Untuk mikroorganisme jumlahnya jutaan individu, untuk serangga - puluhan dan ratusan ribu, dan untuk mamalia besar - beberapa lusin.

Jumlahnya tidak boleh berkurang hingga di bawah batas yang mana kemungkinan bertemu pasangan seksual akan menurun tajam. Angka kritis juga bergantung pada faktor lain. Misalnya, untuk beberapa organisme, gaya hidup kelompok (koloni, kawanan, kawanan) bersifat spesifik. Kelompok-kelompok dalam suatu populasi relatif terisolasi. Mungkin ada kasus ketika populasi secara keseluruhan masih cukup besar, dan jumlah kelompok berkurang hingga di bawah batas kritis.

Misalnya, koloni (kelompok) burung kormoran Peru harus memiliki populasi minimal 10 ribu individu, dan kawanan rusa kutub - 300 - 400 ekor. Untuk memahami mekanisme berfungsinya dan memecahkan masalah pemanfaatan populasi, informasi tentang strukturnya sangatlah penting. Ada jenis kelamin, usia, teritorial dan jenis struktur lainnya. Dalam istilah teoretis dan terapan, data yang paling penting adalah struktur usia - rasio individu (sering digabungkan menjadi kelompok) dari berbagai usia.

Hewan dibagi menjadi kelompok umur berikut:

Kelompok remaja (anak-anak) kelompok pikun (kelompok pikun, tidak terlibat dalam reproduksi)

Kelompok dewasa (individu yang melakukan reproduksi).

Biasanya, populasi normal dicirikan oleh kelangsungan hidup terbesar, di mana semua umur terwakili secara relatif merata. Pada populasi yang regresif (terancam punah), individu pikun mendominasi, yang menunjukkan adanya faktor negatif yang mengganggu fungsi reproduksi. Tindakan mendesak diperlukan untuk mengidentifikasi dan menghilangkan penyebab kondisi ini. Populasi penyerang (invasif) sebagian besar diwakili oleh individu muda. Vitalitas mereka biasanya tidak menimbulkan kekhawatiran, namun ada kemungkinan besar wabah pada individu dalam jumlah yang sangat besar, karena trofik dan ikatan lainnya belum terbentuk pada populasi tersebut.

Hal ini sangat berbahaya jika populasi spesies tersebut sebelumnya tidak ada di kawasan tersebut. Dalam hal ini, populasi biasanya mencari dan menempati relung ekologi yang bebas dan menyadari potensi reproduksinya, meningkatkan jumlahnya secara intensif.Jika suatu populasi berada dalam keadaan normal atau mendekati normal, seseorang dapat menghilangkan jumlah individu darinya (pada hewan). ) atau biomassa (pada tanaman), yang meningkat seiring waktu antar penarikan. Pertama-tama, individu usia pasca produktif (yang telah menyelesaikan reproduksi) harus disingkirkan. Jika tujuannya adalah untuk memperoleh suatu produk tertentu, maka umur, jenis kelamin dan karakteristik penduduk lainnya disesuaikan dengan tugas tersebut.

Eksploitasi populasi komunitas tumbuhan (misalnya, untuk produksi kayu) biasanya dilakukan bertepatan dengan periode perlambatan pertumbuhan (akumulasi produk) yang berkaitan dengan usia. Periode ini biasanya bertepatan dengan akumulasi maksimum massa kayu per satuan luas. Penduduknya juga dicirikan oleh rasio jenis kelamin tertentu, dan rasio laki-laki dan perempuan tidak sama dengan 1:1. Ada beberapa kasus yang diketahui tentang dominasi tajam satu jenis kelamin atau lainnya, pergantian generasi tanpa adanya laki-laki. Setiap populasi juga dapat memiliki struktur spasial yang kompleks (dibagi menjadi kelompok hierarki yang kurang lebih besar - dari geografis hingga dasar (mikropopulasi).

Jadi, jika angka kematian tidak bergantung pada umur individu, maka kurva kelangsungan hidup adalah garis menurun (lihat gambar tipe I). Artinya, kematian individu pada tipe ini terjadi secara merata, angka kematian tetap konstan sepanjang hidup. Kurva kelangsungan hidup seperti itu merupakan ciri spesies yang perkembangannya terjadi tanpa metamorfosis dengan stabilitas yang cukup pada keturunan yang dilahirkan. Tipe ini biasa disebut tipe hydra - ditandai dengan kurva kelangsungan hidup yang mendekati garis lurus. Pada spesies yang peran faktor eksternalnya terhadap kematian kecil, kurva kelangsungan hidupnya ditandai dengan sedikit penurunan sampai umur tertentu, setelah itu terjadi penurunan tajam akibat kematian alami (fisiologis).

Tipe II pada gambar. Sifat kurva kelangsungan hidup yang mendekati tipe ini merupakan ciri khas manusia (walaupun kurva kelangsungan hidup manusia agak datar dan karenanya berada di antara tipe I dan II). Tipe ini disebut tipe Drosophila: inilah yang ditunjukkan oleh lalat buah dalam kondisi laboratorium (tidak dimakan predator). Banyak spesies dicirikan oleh kematian yang tinggi pada tahap awal entogenesis. Pada spesies seperti itu, kurva kelangsungan hidup ditandai dengan penurunan tajam pada usia yang lebih muda. Individu yang bertahan pada usia “kritis” menunjukkan angka kematian yang rendah dan hidup hingga usia yang lebih tua. Tipe tersebut dinamakan tipe tiram. Tipe III pada gambar. Studi tentang kurva kelangsungan hidup sangat menarik bagi para ahli ekologi. Hal ini memungkinkan kita untuk menilai pada umur berapa suatu spesies tertentu paling rentan. Jika dampak dari sebab-sebab yang dapat mengubah kesuburan atau kematian terjadi pada tahap yang paling rentan, maka pengaruhnya terhadap perkembangan penduduk selanjutnya akan paling besar. Pola ini harus diperhatikan ketika mengatur perburuan atau pengendalian hama.

Struktur umur dan jenis kelamin populasi.

Setiap populasi dicirikan oleh organisasi tertentu. Sebaran individu di seluruh wilayah, perbandingan kelompok individu berdasarkan jenis kelamin, umur, ciri morfologi, fisiologis, perilaku dan genetik mencerminkan ciri-ciri yang sesuai. struktur populasi : spasial, jenis kelamin, usia, dll. Struktur tersebut terbentuk, di satu sisi, berdasarkan sifat biologis umum suatu spesies, dan di sisi lain, di bawah pengaruh faktor lingkungan abiotik dan populasi spesies lain.

Struktur populasi dengan demikian bersifat adaptif. Populasi yang berbeda dari spesies yang sama memiliki ciri-ciri serupa dan khas yang menjadi ciri kondisi lingkungan spesifik di habitatnya.

Secara umum, selain kemampuan adaptif individu individu, di wilayah tertentu terbentuk ciri adaptif adaptasi kelompok populasi sebagai sistem supra individu, yang menunjukkan bahwa ciri adaptif populasi jauh lebih tinggi dibandingkan individu. menyusunnya.

Komposisi umur- penting bagi keberadaan suatu populasi. Umur rata-rata organisme dan rasio jumlah (atau biomassa) individu dari berbagai usia dicirikan oleh struktur umur populasi. Pembentukan struktur umur terjadi sebagai hasil gabungan proses reproduksi dan kematian.

Dalam populasi mana pun, 3 kelompok ekologi umur dibedakan secara kondisional:

Pra-reproduksi;

Reproduksi;

Pasca reproduksi.

Kelompok prareproduksi meliputi individu yang belum mampu bereproduksi. Reproduksi - individu yang mampu bereproduksi. Pasca-reproduksi - individu yang kehilangan kemampuan bereproduksi. Durasi periode ini sangat bervariasi tergantung pada jenis organisme.

Dalam kondisi yang menguntungkan, populasi mencakup semua kelompok umur dan mempertahankan komposisi umur yang kurang lebih stabil. Dalam populasi yang berkembang pesat, individu-individu muda mendominasi, sedangkan dalam populasi yang menurun, individu-individu yang lebih tua tidak lagi mampu bereproduksi secara intensif. Populasi seperti ini tidak produktif dan tidak cukup stabil.

Ada tipe dengan struktur umur yang sederhana populasi yang terdiri dari individu-individu yang umurnya hampir sama.

Misalnya, semua tanaman tahunan dalam satu populasi berada dalam tahap pembibitan pada musim semi, kemudian berbunga hampir bersamaan, dan menghasilkan biji pada musim gugur.

Pada spesies dengan struktur usia yang kompleks populasi memiliki beberapa generasi yang hidup pada waktu yang sama.

Misalnya, gajah memiliki sejarah hewan muda, dewasa, dan menua.

Populasi yang mencakup banyak generasi (dari kelompok umur berbeda) lebih stabil dan kurang rentan terhadap pengaruh faktor-faktor yang mempengaruhi reproduksi atau kematian pada tahun tertentu. Kondisi ekstrim dapat mengakibatkan kematian pada kelompok usia yang paling rentan, namun kelompok yang paling tangguh dapat bertahan dan melahirkan generasi baru.

Misalnya, manusia dianggap sebagai spesies biologis dengan struktur umur yang kompleks. Stabilitas populasi spesies ditunjukkan, misalnya, selama Perang Dunia Kedua.

Untuk mempelajari struktur umur penduduk, digunakan teknik grafik, misalnya piramida umur penduduk, yang banyak digunakan dalam studi demografi (Gbr. 3.9).

Gambar.3.9. Piramida umur penduduk.

A - reproduksi massal, B - populasi stabil, C - populasi menurun

Stabilitas populasi spesies sangat bergantung pada struktur seksual , yaitu. rasio individu dari jenis kelamin yang berbeda. Kelompok seksual dalam suatu populasi terbentuk atas dasar perbedaan morfologi (bentuk dan struktur tubuh) dan ekologi antara jenis kelamin yang berbeda.

Misalnya, pada beberapa serangga, jantan memiliki sayap, tetapi betina tidak, beberapa mamalia jantan memiliki tanduk, tetapi betina tidak, burung jantan memiliki bulu yang cerah, sedangkan betina memiliki kamuflase.

Perbedaan ekologis tercermin dalam preferensi makanan (banyak nyamuk betina menghisap darah, sedangkan nyamuk jantan memakan nektar).

Mekanisme genetik memastikan rasio individu dari kedua jenis kelamin yang kira-kira sama saat lahir. Namun, rasio awal tersebut segera terganggu akibat perbedaan fisiologis, perilaku dan lingkungan antara laki-laki dan perempuan, sehingga menyebabkan kematian yang tidak merata.

Analisis struktur umur dan jenis kelamin suatu populasi memungkinkan untuk memprediksi jumlahnya untuk beberapa generasi dan tahun mendatang. Hal ini penting ketika menilai kemungkinan penangkapan ikan, menembak binatang, menyelamatkan tanaman dari serangan belalang, dan dalam kasus lainnya.

Institusi Pendidikan Anggaran Negara Federal Pendidikan Profesional Tinggi "Universitas Agraria Negeri Novosibirsk"

Institut Pendidikan Korespondensi dan Pelatihan Lanjutan

Departemen Teknologi Progresif dalam Produksi Pertanian

Disiplin: "Ekologi"

Topik: “Suhu dan perannya dalam kehidupan organisme”

Siswa paruh waktu

Shelemeteva Ekaterina Ivanovna

Novosibirsk 2014

Perkenalan

1. Habitat

2. Faktor lingkungan

3. Pola faktor lingkungan

4. Suhu

5. Adaptasi suhu

5.1 Adaptasi suhu pada tumbuhan

5.2 Adaptasi termal hewan

6. Cara utama adaptasi suhu

Bibliografi

Perkenalan

Organisme yang hidup di bumi sangat beragam dan membentuk seluruh kingdom dan subkingdom, yang meliputi tumbuhan, hewan, jamur, bakteri, protozoa, archaebacteria, dan cyanobacteria.

Semua organisme ini hidup dalam kondisi berbeda dan menempati ruang hidup yang ditentukan secara ketat. Masing-masing memerlukan kondisi lingkungan tertentu untuk perkembangan dan reproduksi normalnya.

Hubungan antara organisme dan lingkungan, pengaruh habitat terhadap struktur, aktivitas kehidupan, dan perilaku organisme, hubungan antara keadaan habitat dan kesejahteraan populasi, dll. mempelajari ilmu ekologi.

Ekologi adalah ilmu yang mempelajari hubungan organisme (individu, populasi, biocenosis, dll) satu sama lain dan dengan lingkungan yang bersifat anorganik, hukum umum fungsi ekosistem pada berbagai tingkat hierarki, dan habitat makhluk hidup. (termasuk manusia).

Dalam esai saya, kita akan melihat apa itu habitat dan apa peran suhu dalam kehidupan organisme.

1. Habitat

Habitat adalah bagian alam yang mengelilingi suatu organisme hidup dan berinteraksi langsung dengannya.

Lingkungan adalah sifat fisik ruang yang mengelilingi tumbuhan, hewan atau manusia, yaitu suhu, penerangan, tekanan, tingkat radiasi, mobilitas partikel.

Lingkungan pertama tempat munculnya dan penyebaran kehidupan adalah lingkungan perairan. Lambat laun, organisme hidup menguasai lingkungan darat-udara, menciptakan dan menghuni tanah, dan organisme hidup itu sendiri menjadi lingkungan hidup tertentu.

Di dalam habitat selalu terdapat unsur-unsur yang sangat penting yang menjadi sandaran kemungkinan keberadaan suatu organisme, dan terdapat komponen-komponen lingkungan yang acuh tak acuh terhadap organisme tertentu.

Oleh karena itu, selain konsep “habitat”, ekologi telah mengembangkan konsep tentang faktor lingkungan dan kondisi keberadaan organisme.

2. Faktor lingkungan

Unsur lingkungan hidup yang mempunyai pengaruh positif atau negatif terhadap keberadaan dan sebaran geografis makhluk hidup disebut faktor lingkungan hidup.

Secara konvensional, semua faktor dibagi menjadi tiga kelompok: abiotik, biotik, antropogenik.

Faktor abiotik adalah semua sifat alam mati yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi organisme hidup. Ini adalah suhu, cahaya, tekanan, kelembaban, dll.

Dalam kerangka topik, kami hanya akan mempertimbangkan faktor abiotik, dan lebih khusus lagi suhu dan perannya dalam kehidupan organisme.

Suhu merupakan faktor lingkungan yang sangat bervariasi dalam ruang dan waktu. Misalnya, suhu sangat bervariasi di permukaan tanah, namun hampir konstan di dasar laut dan jauh di dalam gua.

Pola-pola tertentu dapat diidentifikasi berdasarkan sifat dampak faktor lingkungan terhadap organisme dan tanggapannya.

3. Pola faktor lingkungan

Hukum pertama adalah hukum optimal. Setiap faktor memiliki batas pengaruh positif tertentu terhadap organisme. Batasan pengaruh menguntungkan bagi tubuh disebut hukum optimum.

Nilai maksimum dan minimum yang dapat ditransfer dari suatu faktor adalah titik kritis, yang di luarnya tidak mungkin ada.

Diagram pengaruh faktor lingkungan terhadap makhluk hidup disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1 - Skema pengaruh faktor lingkungan terhadap organisme hidup

Setiap jenis organisme memiliki batas daya tahan dan nilai optimal kerja faktor lingkungan. Jadi, rubah kutub di tundra dapat mentolerir fluktuasi suhu udara sekitar 80 ° C (dari +30 hingga -50° DENGAN)

Pola kedua adalah ambiguitas pengaruh faktor tersebut terhadap fungsi tubuh yang berbeda. Faktor yang sama mempunyai pengaruh yang berbeda terhadap fungsi tubuh.

Jadi, suhu udara dari +40 hingga +50 ° C pada hewan berdarah dingin sangat meningkatkan laju proses metabolisme, tetapi menghambat aktivitas motorik dan hewan mengalami pingsan termal (anabiosis). Beruang coklat tidur pada suhu yang sama, tetapi untuk tindakan aktif, mencari makanan, dan berkembang biak, ia memerlukan suhu yang berbeda.

Pola ketiga adalah pengaruh faktor terhadap tubuh. Faktor lingkungan tidak bertindak sendiri-sendiri, melainkan saling menguntungkan (Tabel 1). Interaksinya, perubahan intensitas salah satunya dapat mempersempit batas daya tahan terhadap faktor lain atau sebaliknya meningkatkannya.

Misalnya, suhu optimal meningkatkan toleransi terhadap kekurangan kelembapan dan makanan. Embun beku yang parah tanpa angin lebih mudah ditanggung, dan dalam cuaca berangin dengan cuaca beku yang parah, ada kemungkinan besar terjadinya radang dingin.

Tabel 1 - Interaksi faktor

Suhu, ° Kelembapan,% Pergerakan udara, m/s17,7 22,4 25100 70 200,0 0,5 2,5

Sensasi organisme adalah sama pada kombinasi tiga faktor yang berbeda.

Aturan keempat adalah aturan faktor pembatas. Jika pengaruh suatu faktor melampaui titik kritis – batas daya tahan, maka keberadaan suatu spesies menjadi tidak mungkin. Misalnya, kurangnya panas menghambat penyebaran beberapa jenis tanaman buah-buahan ke utara (persik, kenari).

Menurut teori Charles Darwin, semua organisme dapat berubah dan mampu beradaptasi.

Adaptasi adalah suatu sistem untuk mengatur proses metabolisme dan karakteristik fisiologis yang menjamin kemampuan beradaptasi maksimum organisme terhadap kondisi lingkungan.

4. Suhu

Suhu adalah batas keberadaan kehidupan. Rata-rata berkisar dari 0 ° Dari hingga +50 ° C. Namun, beberapa spesies beradaptasi untuk hidup aktif pada suhu di luar batas ini.

Spesies yang menyukai suhu dingin (cryophiles) tetap aktif hingga -10 ° C. Bakteri, jamur, lumut kerak, lumut, dan artropoda dapat mentolerir hipotermia. Pohon dan tumbuhan juga mengatasi hipotermia.

Ada sekelompok organisme yang menyukai suhu tinggi - termofil. Ini adalah cacing, serangga, tungau yang hidup di gurun, dan bakteri. Organisme laten (spora beberapa bakteri, bibit tanaman, dll.) dapat menahan panas berlebih hingga 180° DENGAN.

hewan adaptasi suhu abiotik

5. Adaptasi suhu

1 Adaptasi suhu pada tumbuhan

Tumbuhan merupakan organisme yang tidak bergerak, sehingga terpaksa beradaptasi terhadap fluktuasi suhu. Mereka memiliki sistem khusus yang melindungi dari hipotermia atau panas berlebih. Misalnya transpirasi adalah sistem penguapan air oleh tumbuhan melalui alat stomata. Beberapa tumbuhan bahkan menjadi tahan terhadap api - disebut pirofita. Jadi, pohon sabana memiliki kulit kayu tebal yang diresapi bahan tahan api.

5.2 Adaptasi termal hewan

Hewan mempunyai kemampuan lebih besar dalam beradaptasi terhadap perubahan suhu dibandingkan tumbuhan. Mereka mampu bergerak, memiliki otot sendiri, dan menghasilkan panas sendiri.

Tergantung pada mekanisme untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan, ada:

-hewan poikilotermik (berdarah dingin);

-hewan homeotermik (berdarah panas).

Hewan berdarah dingin antara lain serangga, ikan, reptil, dan amfibi. Suhu tubuh mereka berubah seiring dengan suhu lingkungan.

Hewan berdarah panas adalah hewan yang suhu tubuhnya konstan, mampu mempertahankannya meskipun terjadi fluktuasi suhu luar yang kuat. Ini adalah mamalia dan burung.

6. Cara utama adaptasi suhu

Untuk hidup dan berkembang biak dalam kondisi lingkungan tertentu, hewan dan tumbuhan dalam proses evolusi telah mengembangkan berbagai macam adaptasi dan sistem yang sesuai dengan lingkungan tersebut.

Ada beberapa cara adaptasi suhu berikut:

-termoregulasi kimia - peningkatan produksi panas sebagai respons terhadap penurunan suhu lingkungan;

-termoregulasi fisik - kemampuan menahan panas karena rambut dan bulu, distribusi cadangan lemak, kemungkinan perpindahan panas evaporatif, dll.

-termoregulasi perilaku - kemampuan untuk berpindah dari tempat bersuhu ekstrem ke tempat bersuhu optimal. Ini adalah cara utama termoregulasi pada hewan poikilotermik. Saat suhu naik, mereka cenderung mengubah posisinya atau bersembunyi di balik bayang-bayang, di dalam lubang. Lebah, rayap, dan semut membangun sarang dengan suhu yang diatur dengan baik di dalamnya.

Untuk menggambarkan kesempurnaan termoregulasi pada hewan tingkat tinggi dan manusia, dapat diberikan contoh berikut. Sekitar 200 tahun yang lalu, Dr. C. Blagden di Inggris melakukan percobaan berikut: dia, bersama teman-temannya dan seekor anjing, menghabiskan waktu 45 menit. di ruang kering pada suhu +126 °C tanpa konsekuensi kesehatan apa pun. Penggemar sauna Finlandia tahu bahwa Anda dapat menghabiskan waktu di sauna dengan suhu lebih dari +100 °C (untuk setiap orang), dan ini baik untuk kesehatan. Namun kita juga tahu bahwa jika Anda memegang sepotong daging pada suhu ini, dagingnya akan matang.

Saat terkena dingin, hewan berdarah panas meningkatkan proses oksidatif, terutama di otot. Termoregulasi kimia ikut berperan. Tremor otot dicatat, menyebabkan pelepasan panas tambahan. Metabolisme lipid sangat ditingkatkan, karena lemak mengandung banyak energi kimia. Oleh karena itu, akumulasi cadangan lemak memberikan termoregulasi yang lebih baik.

Peningkatan produksi panas dibarengi dengan konsumsi makanan dalam jumlah besar. Jadi, burung yang tinggal di musim dingin membutuhkan banyak makanan, mereka tidak takut pada embun beku, tetapi kekurangan makanan. Ketika panen bagus, pohon cemara dan pinus, misalnya, menetaskan anak ayam bahkan di musim dingin. Orang-orang - penduduk wilayah Siberia atau utara yang keras - telah mengembangkan menu berkalori tinggi dari generasi ke generasi - pangsit tradisional dan makanan berkalori tinggi lainnya. Oleh karena itu, sebelum mengikuti pola makan Barat yang modis dan menolak makanan nenek moyang kita, kita perlu mengingat kemanfaatan yang ada di alam, yang mendasari tradisi jangka panjang masyarakat.

Mekanisme efektif untuk mengatur pertukaran panas pada hewan, seperti pada tumbuhan, adalah penguapan air melalui keringat atau melalui selaput lendir mulut dan saluran pernapasan bagian atas. Ini adalah contoh termoregulasi fisik. Seseorang yang mengalami cuaca panas ekstrem dapat menghasilkan hingga 12 liter keringat per hari, menghilangkan panas 10 kali lebih banyak dari biasanya. Air yang dikeluarkan harus dikembalikan sebagian melalui minum.

Hewan berdarah panas, seperti hewan berdarah dingin, dicirikan oleh termoregulasi perilaku. Di liang hewan yang hidup di bawah tanah, fluktuasi suhu semakin kecil, semakin dalam liang tersebut. Dalam sarang lebah yang dibangun dengan terampil, iklim mikro yang merata dan menguntungkan tetap terjaga.

Yang menarik adalah perilaku kelompok hewan. Misalnya, dalam cuaca beku dan badai salju yang parah, penguin membentuk “kura-kura” - tumpukan padat. Mereka yang berada di tepian secara bertahap masuk ke dalam, di mana suhu dipertahankan sekitar +37 °C. Di sana, di dalam, anak-anaknya juga ditempatkan.

Dengan demikian, habitat adalah salah satu konsep kunci ekologi. Ketika menilai pengaruh faktor lingkungan pada organisme hidup, intensitas tindakan mereka penting: dalam kondisi yang menguntungkan mereka berbicara tentang optimal, dan jika terjadi kelebihan atau kekurangan, efek pembatas dari faktor lingkungan (batas daya tahan).

Dalam perjalanan evolusi dan di bawah pengaruh perubahan faktor lingkungan, alam yang hidup telah mencapai keanekaragaman yang besar. Namun prosesnya tidak berhenti: kondisi alam berubah, organisme beradaptasi terhadap perubahan kondisi lingkungan dan mengembangkan sistem adaptasi untuk memastikan kemampuan adaptasi ekstrim terhadap kondisi kehidupan. Kemampuan organisme untuk beradaptasi terhadap perubahan lingkungan merupakan sifat ekologi terpenting yang menjamin konsistensi antara makhluk dan lingkungannya.

Bibliografi

Sastra pendidikan

Kirimkan lamaran Anda dengan menunjukkan topik sekarang untuk mengetahui kemungkinan menerima konsultasi.

Sebagian besar spesies tumbuhan dan hewan beradaptasi pada kisaran suhu yang cukup sempit. Beberapa organisme, terutama dalam keadaan istirahat atau mati suri, mampu menahan suhu yang cukup rendah. Fluktuasi suhu di air biasanya lebih kecil dibandingkan di darat, sehingga batas toleransi suhu organisme akuatik lebih buruk dibandingkan organisme darat. Intensitas metabolisme tergantung pada suhu. Pada dasarnya organisme hidup pada suhu 0 hingga +50 di permukaan pasir di gurun dan hingga -70 di beberapa wilayah Siberia Timur. Kisaran suhu rata-rata adalah dari +50 hingga –50 di habitat darat dan dari +2 hingga +27 di lautan. Misalnya mikroorganisme tahan terhadap suhu dingin hingga –200, jenis bakteri dan alga tertentu dapat hidup dan berkembang biak di sumber air panas pada suhu +80, +88.

Membedakan organisme hewan:

SUHU

Hal ini dicapai dengan metode berikut:

Metode pasif. Tutupi hewan dengan selimut untuk mengurangi kehilangan panas. Ini membantu mengatasi hipotermia ringan.
Pemanasan eksternal yang aktif. Untuk metode ini, digunakan bantalan pemanas, pengering rambut, dan selimut penghangat udara. Selain itu, agar lebih efisien, yang perlu dihangatkan bukanlah cakarnya, melainkan tubuh hewannya.
Pemanasan internal yang aktif. Digunakan jika metode lain tidak efektif. Ini terdiri dari memasukkan cairan hangat ke hewan (misalnya, larutan natrium klorida 0,9%) secara intravena, atau melakukan dialisis perut dengan larutan yang sama. Metode ini hanya dilakukan oleh dokter yang berkualifikasi di lingkungan klinis.

Suhu tubuh hewan perlu diukur secara berkala. Jika terjadi hipotermia parah, selain pemanasan, hewan yang terluka memerlukan terapi intensif, yang bertujuan tidak hanya untuk memperbaiki gangguan fungsi organ dan sistem yang ada, tetapi juga untuk mencegah kemungkinan komplikasi. Upaya utama difokuskan pada menjaga pernapasan yang cukup, sirkulasi darah yang efektif, metabolisme yang optimal, mencegah pendinginan lebih lanjut dan pemanasan aktif tubuh secara bertahap.

Pencegahan.

Jangan tinggalkan hewan Anda di ruangan dingin dalam waktu lama.
Jika Anda adalah pemilik anjing berbulu pendek, ingatlah bahwa di musim salju yang parah, jalan-jalan dengan hewan tersebut harus singkat.
Belilah sepatu bot dan baju terusan hangat untuk anjing Anda selama musim dingin.

Organisme poikilotermik dan homeotermik. Perwakilan dari sebagian besar spesies organisme hidup tidak memiliki kemampuan untuk secara aktif mengatur suhu tubuh mereka. Aktivitas mereka terutama bergantung pada panas yang berasal dari luar, dan suhu tubuh bergantung pada suhu lingkungan. Organisme yang demikian disebut poikilotermik (ektotermik). Poikilotermi merupakan karakteristik semua mikroorganisme, tumbuhan, invertebrata, dan sebagian besar chordata.

Hanya pada burung dan mamalia panas yang dihasilkan dalam proses metabolisme intensif berfungsi sebagai sumber yang cukup dapat diandalkan untuk meningkatkan dan mempertahankan suhu tubuh. dia pada tingkat yang konstan terlepas dari suhu lingkungan. Hal ini difasilitasi oleh insulasi termal yang baik yang diciptakan oleh bulu, bulu lebat, dan lapisan jaringan lemak subkutan yang tebal. Organisme yang demikian disebut homeotermik (endotermik, atau berdarah panas). Sifat endotermi memungkinkan banyak spesies hewan (beruang kutub, pinniped, penguin, dll.) untuk menjalani gaya hidup aktif pada suhu rendah.

Kasus khusus homoYothermy - heterotermi- karakteristik hewan yang berhibernasi atau menjadi lesu untuk sementara waktu selama periode yang tidak menguntungkan dalam setahun (akan menghubungkan, landak, kelelawar, dormice, dll.). Dalam keadaan aktif, mereka mempertahankan suhu tubuh yang tinggi, dan dalam kasus aktivitas tubuh yang rendah, suhu yang lebih rendah, yang disertai dengan perlambatan proses metabolisme dan, sebagai akibatnya, perpindahan panas yang rendah.

Adaptasi suhu tanaman. Suhu optimal untuk sebagian besar tanaman terestrial adalah +25-30°C, dan untuk tanaman yang membutuhkan panas seperti jagung, kacang-kacangan, kedelai, dan spesies lain yang berasal dari tropis dan subtropis - +30-35°C. Perlu diingat bahwa untuk setiap fase dan tahap perkembangan tanaman terdapat rezim suhu optimal serta batas atas dan bawah.

Saat tanaman terkena suhu tinggi terjadi dehidrasi dan pengeringan yang parah, luka bakar, kerusakan klorofil, gangguan pernafasan ireversibel, dan akhirnya, denaturasi termal protein, koagulasi sitoplasma dan kematian.

Tumbuhan mampu menahan pengaruh berbahaya suhu yang sangat tinggi karena peningkatan transpirasi, akumulasi zat pelindung (lendir, asam organik, dll.) di sitoplasma, pergeseran suhu optimal aktivitas enzim terpenting, transisi ke keadaan dormansi yang dalam, serta pendudukan mereka di habitat sementara yang terlindung dari panas berlebih Artinya, bagi beberapa tanaman, seluruh musim tanam dialihkan ke musim dengan kondisi termal yang lebih menguntungkan. Jadi, di gurun dan stepa terdapat banyak spesies tanaman yang memulai musim tanamnya sangat awal di musim semi dan berhasil menyelesaikannya sebelum awal musim panas. Mereka bertahan dalam kondisi ini dalam keadaan dormansi musim panas - benih telah matang atau organ bawah tanah telah muncul - umbi, umbi-umbian, rimpang (tulip, crocus, umbi bluegrass, dll.)

Adaptasi morfologi yang mencegah panas berlebih pada dasarnya sama dengan adaptasi yang dilakukan tanaman untuk mengurangi aliran radiasi matahari. Ini adalah permukaan mengkilat dan puber padat, memberi warna terang pada daun dan meningkatkan pantulan radiasi matahari, posisi vertikal daun, pengeritingan helaian daun (pada sereal), pengecilan permukaan daun, dll. ciri struktural tanaman pada saat yang sama memberi mereka kemampuan untuk mengurangi kehilangan air. Dengan demikian, pengaruh kompleks faktor lingkungan terhadap tubuh tercermin dalam sifat adaptasi yang kompleks.

Bahaya suhu rendah bagi tumbuhan, air membeku di ruang antar sel dan sel dan, sebagai akibatnya, terjadi dehidrasi dan kerusakan mekanis pada sel, diikuti dengan koagulasi protein dan penghancuran sitoplasma. Dingin menghambat proses pertumbuhan tanaman, fotosintesis, dan pembentukan klorofil, mengurangi efisiensi energi respirasi, dan secara tajam memperlambat laju perkembangan.

Untuk menahan kondisi yang tidak menguntungkan pada periode dingin tahun ini, tanaman dipersiapkan terlebih dahulu: daunnya rontok, dan dalam bentuk herba - organ di atas tanah, sisik tunas puber, tunas musim dingin terkelupas (pada tumbuhan runjung), terbentuknya kutikula yang tebal, lapisan gabus yang menebal, dll.

Di antara adaptasi morfologi tumbuhan terhadap kehidupan di garis lintang dingin, ukuran kecil (dwarfisme) dan bentuk pertumbuhan khusus adalah penting. Ketinggian tanaman kerdil (birch kerdil, pohon willow kerdil, dll.) biasanya sesuai dengan kedalaman lapisan salju tempat tanaman menahan musim dingin, karena semua bagian yang menonjol di atas salju mati karena pembekuan. Perlindungan serupa dari hawa dingin juga merupakan karakteristik dari bentuk merambat - pohon seperti peri (cedar, juniper, abu gunung, dll.) dan bentuk berbentuk bantal, terbentuk sebagai hasil dari peningkatan percabangan dan pertumbuhan tunas yang sangat lambat.

Contoh adaptasi fisiologis tumbuhan yang mencegah pembekuan air di ruang antar sel dan sel, dehidrasi dan kerusakan mekanis, adalah peningkatan konsentrasi karbohidrat larut dalam getah sel, yang membantu menurunkan titik beku.

Adaptasi suhu hewan. Dibandingkan tumbuhan, hewan memiliki kemampuan beradaptasi yang lebih beragam terhadap pengaruh suhu yang berbeda. Biasanya, ada tiga cara utama adaptasi suhu: 1) termoregulasi kimia (peningkatan produksi panas sebagai respons terhadap penurunan suhu lingkungan); 2) termoregulasi fisik (perubahan tingkat perpindahan panas, kemampuan menahan panas atau, sebaliknya, menghilangkan kelebihannya); 3) termoregulasi perilaku (menghindari suhu yang tidak menguntungkan dengan bergerak di ruang angkasa atau mengubah perilaku dengan cara yang lebih kompleks).

Hewan poikilotermik, tidak seperti hewan homeotermik, dicirikan oleh tingkat metabolisme yang lebih rendah bahkan pada suhu tubuh yang sama. Misalnya, iguana gurun pada suhu +37°C mengonsumsi oksigen 7 kali lebih sedikit dibandingkan hewan pengerat dengan massa yang sama. Oleh karena itu, sedikit panas yang dihasilkan dalam tubuh hewan ioiikilothermic, dan akibatnya, kemungkinan termoregulasi kimia dan fisik dapat diabaikan. Cara utama mereka mengatur suhu tubuh adalah melalui karakteristik perilaku - mengubah postur tubuh, secara aktif mencari kondisi iklim yang menguntungkan, mengubah habitat, secara mandiri menciptakan iklim mikro yang diinginkan (membangun sarang, menggali lubang, dll.).

Mengukur suhu tubuh pada hewan

P.). Misalnya, dalam cuaca yang sangat panas, hewan bersembunyi di tempat teduh, bersembunyi di liang, dan beberapa spesies kadal gurun dan ular memanjat semak-semak, menghindari kontak dengan permukaan tanah yang panas.

Beberapa hewan poikilotermik mampu mempertahankan suhu tubuh optimal melalui fungsi otot. Oleh karena itu, lebah menghangatkan tubuhnya dengan mengaktifkan kontraksi otot (menggigil) hingga +32 dan 33°C, yang memberi mereka kesempatan untuk lepas landas dan mencari makan dalam cuaca dingin.

Homeotermi berkembang dari poikilotermi melalui intensifikasi proses metabolisme dan perbaikan metode pengaturan pertukaran panas hewan dengan lingkungan. Pengaturan masukan dan keluaran panas yang efektif memungkinkan hewan homeotermik dewasa mempertahankan suhu tubuh optimal yang konstan setiap saat sepanjang tahun.

Karena tingkat metabolisme yang tinggi dan produksi panas dalam jumlah besar, hewan homeotermik dibedakan oleh kemampuan termoregulasi kimia yang tinggi, yang sangat penting ketika terkena dingin. Namun mempertahankan suhu akibat peningkatan produksi panas memerlukan pengeluaran energi yang besar, sehingga hewan pada musim dingin membutuhkan banyak makanan atau menghabiskan banyak cadangan lemak yang terkumpul sebelumnya. Misalnya, burung yang bertahan selama musim dingin tidak terlalu takut pada embun beku melainkan kekurangan makanan. Jika panen bibit pohon cemara dan pinus bagus, crossbill bahkan menetaskan anak ayam di musim dingin. Tetapi dengan kekurangan makanan di musim dingin, termoregulasi jenis ini tidak menguntungkan bagi lingkungan, dan oleh karena itu kurang berkembang pada rubah kutub, walrus, anjing laut, beruang kutub, dan hewan lain yang hidup di Lingkaran Arktik.

Termoregulasi fisik, yang memastikan adaptasi terhadap dingin bukan karena produksi panas tambahan, tetapi karena pelestariannya dalam tubuh hewan, dilakukan dengan penyempitan refleks dan pelebaran pembuluh darah kulit, perubahan konduktivitas termal, perubahan isolasi termal. sifat bulu dan bulu, dan mengatur perpindahan panas evaporatif.

Bulu mamalia yang tebal dan penutup bulu burung memungkinkan terpeliharanya lapisan udara di sekitar tubuh dengan suhu yang mendekati suhu tubuh hewan, sehingga mengurangi perpindahan panas ke lingkungan luar. Penduduk daerah beriklim dingin memiliki lapisan jaringan lemak subkutan yang berkembang dengan baik, yang didistribusikan secara merata ke seluruh tubuh dan merupakan isolator panas yang baik.

Mekanisme yang efektif untuk mengatur pertukaran panas juga adalah penguapan air melalui keringat atau melalui selaput lembab rongga mulut (misalnya pada anjing). Dengan demikian, seseorang yang berada dalam cuaca panas ekstrem dapat mengeluarkan lebih dari 10 liter keringat per hari, sehingga membantu mendinginkan tubuh.

Metode perilaku mengatur pertukaran panas pada hewan homeotermik sama dengan hewan poikilotermik.

Dengan demikian, kombinasi metode termoregulasi kimia, fisik, dan perilaku yang efektif memungkinkan hewan berdarah panas mempertahankan keseimbangan termalnya dengan latar belakang fluktuasi suhu lingkungan yang luas.

⇐ Sebelumnya12345678

Tanah merupakan media perantara antara air (kondisi suhu, kandungan oksigen rendah, saturasi uap air, adanya air dan garam di dalamnya) dan udara (rongga udara, perubahan kelembaban dan suhu mendadak di lapisan atas). Bagi banyak artropoda, tanah adalah media yang melaluinya mereka dapat bertransisi dari gaya hidup akuatik ke gaya hidup terestrial.

Indikator utama sifat-sifat tanah, yang mencerminkan kemampuannya sebagai habitat makhluk hidup, adalah kelembaban, suhu dan struktur tanah. Ketiga indikator tersebut saling berkaitan erat satu sama lain. Ketika kelembapan meningkat, konduktivitas termal meningkat dan aerasi tanah menurun. Semakin tinggi suhu maka semakin banyak penguapan yang terjadi.

Proses fisiologis yang terjadi pada tumbuhan, aktivitas vital mikroorganisme dan fauna tanah, serta proses kimia transformasi zat dan energi hanya mungkin terjadi dalam batas suhu tertentu.

Dampak suhu tanah terhadap tanaman dimulai dari tahap pertama pertumbuhan dan perkembangannya. Selain itu, masing-masing tanaman memiliki persyaratan berbeda terhadap kondisi suhu tanah. Seiring dengan batas suhu ekstrim yang menjadi ciri suhu minimum dan maksimum untuk masing-masing spesies tumbuhan, terdapat suhu optimum tertentu. Persyaratan suhu tanaman tertentu berubah seiring pertumbuhan dan perkembangannya.

Konduktivitas termal tanah adalah banyaknya kalor yang mengalir melalui lapisan tanah yang luasnya 1 cm2 dan tebal 1 cm dengan arah tegak lurus dengan selisih 1 °C pada kedua sisi lapisan. Konduktivitas termal, seperti kapasitas panas, bergantung pada komposisi granulometri dan kimia tanah serta kadar airnya. Tanah yang kering dan memiliki humus yang baik menghantarkan panas dengan buruk; tanah yang lembab dan berat meningkatkan konduktivitas termal.

Air (25-30%) dalam tanah diwakili oleh 4 jenis: gravitasi, higroskopis (terikat), kapiler dan uap. Gravitasi- air yang bergerak, menempati ruang yang luas di antara partikel-partikel tanah, merembes ke bawah karena beratnya sendiri ke permukaan air tanah. Mudah diserap oleh tanaman. Higroskopis atau terkait- teradsorpsi di sekitar partikel koloid (tanah liat, kuarsa) tanah dan tertahan dalam bentuk lapisan tipis karena ikatan hidrogen. Ia dilepaskan dari mereka pada suhu tinggi (102-105°C). Itu tidak dapat diakses oleh tanaman dan tidak menguap. Kapiler- ditahan di sekitar partikel tanah oleh tegangan permukaan. Melalui pori-pori dan saluran sempit - kapiler, ia naik dari permukaan air tanah atau menyimpang dari rongga dengan air gravitasi. Lebih baik ditahan oleh tanah liat dan mudah menguap. Tanaman mudah menyerapnya.