Світло як екологічний фактор

Світло є також важливим екологічним фактором, інтенсивність якого змінюється по сезонах року і протягом доби. Для одних організмів світло є необхідним і важливим екологічним фактором, наприклад, надлишок або нестача світла може бути обмежувальним фактором, а деякі організми байдужі до нього, наприклад, мешканці ґрунту. Основним джерелом світла є сонячне випромінювання. Із загального його потоку, яке досягає земної поверхні і від якого залежать умови існування організмів, видиме світло (X = 400-700 нм) становить - 43%, інфрачервоне (X > 700 нм) випромінювання - 45% і ультрафіолетове (X < 400 нм) випромінювання - 8-10%.

Фотоперіодизм (від фото... і період), реакція організмів на добовий ритм променистої енергії, тобто на співвідношення світлого і темного періодів доби. Ф. властивий рослинам і тваринам і виявляється у всіляких процесах життєдіяльності. Ф. в рослин – здатність переходу від розвитку і зростання вегетативних органів рослин до формування репродуктивних, до зацвітання під впливом фотоперіодів. Термін «Ф.» запропонували в 1920 амер.(американський) учені У. Гарнер і Г. Аллард, що відкрили це явище.

По характеру фотоперіодичні реакції зацвітання рослини діляться на: нейтральні, такі, що не володіють фотоперіодичною чутливістю і що зацвітають майже одночасно при будь-якій довжині дня (кінські боби, гречка); короткодневниє, розвиток яких сповільнюється при довжині дня більше 10–12 ч (просо, кукурудза, перілла і ін.); довгоденні, розвиток яких йде найінтенсивніше при 24-годинному освітленні і сповільнюється при укороченні дня (пшениця, салат, гірчиця і ін.); проміжні (стенофотоперіодічеськие), зацвітаючі при середній довжині дня (наприклад, тропічні рослини Micania scandens, Tephrosia Candida) і не зацвітаючі ні на короткому (менше 10 ч), ні на довгому (більше 16 ч) дні; крайнедневниє (амфіфотоперіодічеськие), що зацвітають як на короткому (менше 10 ч), так і на довгому (більше 16 ч) дні (Madia elegans, Setaria verticillata); коротко-довгоденні (наприклад, Scabiosa succisa), швидко зацвітаючі при вирощуванні їх спочатку на короткому, а потім на довгому дні; длінно-короткодневниє (наприклад, Cestrum nosturnum), що швидко зацвітають при вирощуванні їх на довгому дні, а потім на короткому. Приналежність рослин до тієї або іншої групи залежить від їх географічного походження і поширення: рослини короткого дня виростають в тропічних і субтропічних областях, рослини довгого дня – головним чином в помірних і сівши.(північний) широтах. Це вказує на пристосовний характер фотоперіодичної реакції не лише до довжини дня як екологічного чинника, але і до всього комплексу зовнішніх умов. Ф. – своєрідний годинник, що синхронізує ритм онтогенезу з сезонним ритмом. Наприклад, рослини короткого дня пристосувалися до життя в умовах печені і сухого літа субтропіків або, навпаки, до умов періодичних проливних дощів і при довшому дні в ці сезони не квітнуть і не плодоносять.

Сприйняття фотоперіодичних умов здійснюється рядом пігментних систем (наприклад, фітохромом) листя, в якому при зміні обміну речовин утворюються фітогормони і міняється баланс між стимуляторами і інгібіторами цвітіння. При пересуванні продуктів фотосинтезу у верхівок стебел і стеблові нирки створюється можливість утворення квіткових зачатків. Т. о., Ф. процесу зацвітання розмежовується на листову і стеблову фази. Природу процесів, лежачих в основі явищ Ф. зацвітання, мабуть, треба шукати в співвідношеннях трофічних і гормональних чинників, тобто по взаємозв'язку процесів фотосинтезу і дихання з подальшими специфічними процесами, що відбуваються на світлу або в темноті, ведучими до біосинтезу кінцевих продуктів, що обумовлюють репродуктивний розвиток. Ф., впливаючи на ростові процеси, на швидкість розвитку, на співвідношення цих процесів, впливає тим самим на морфогенез (утворення бульб, цибулин, коренеплодів, на форму стебел і листя і т.д.), на фізіологічні особливості – стійкість до морозу і засухи, до захворювань, стан спокою в рослин. Регуляція процесів зростання і розвитку за допомогою Ф. використовується в практиці селекції і насінництва, овочівництва і квітникарства.

Ф. у тварин. Здатність реагувати на зміну тривалості дня і ночі в добовому циклі властива багатьом групам тварин: комахам, кліщам, рибам, птицям, ссавцем і ін. Фотоперіодичні реакції тварин контролюють настання і припинення шлюбного періоду, плодючість, осінні і весняні ліньки, перехід до зимівлі чергування обох статей і партеногенетичних поколінь, міграції, розвиток (активне або з діапаузою) і ін. сезонні пристосовні явища. Особливості фотоперіодичних реакцій визначаються спадковістю і піддаються селекції. Фізіологічні і біохімічні основи Ф. багато в чому неясні. Передбачають, що вони здійснюються шляхом складного ланцюга нервнорефлекторних і гормональних реакцій. Майже поза сумнівом, що Ф. пов'язаний з біологічними ритмами (циркаднимі). Пізнання механізмів Ф. дозволить прогнозувати фенологію, динаміку чисельності комах в природі, розводити корисних насекомих-ентомофагов, управляти розвитком тварин при їх промисловому розведенні (штучне продовження дня в осінньо-зимовий період, стимулююче яйцекладку у птиць, використовується в птахівництві).

==Морфологічний тип пристосування рослини чи тварини до основних факторів місцеперебування й певного способу життя називають життєвою формою організму.
Термін «життєва форма» вперше було вжито у 1884 р. датським ботаніком Е.Вармінгом, який розумів під цим «форму, в котрій вегетативне тіло рослини перебуває в гармонії із зовнішнім середовищем протягом усього життя, від колиски до домовини, від насіння до відмирання».
Для класифікації життєвих форм датський ботанік К.Раункієр обрав лише одну ознаку: положення бруньок або верхівок пагінців протягом несприятливого періоду року відносно поверхні грунту і снігового покриву. Всі рослини Раункієр поділив на 5 типів.
1. Фанерофіти – бруньки відновлення відкриті або закриті, розташовані над поверхнею грунту високо – вище ніж 30 см.
2. Хамефіти – бруньки відновлення біля поверхні грунту або не вище ніж 20-30 см.
3. Гемікріптофіти – бруньки відновлення на поверхні грунту або у самому поверхневому шарі, часто вкритому підстилкою.
4. Кріптофіти – бруньки відновлення заховані в грунті (геофіти) або під водою (геліофіти і гідрофіти).
5. Терофіти – рослини, що відновлюються після несприятливого періоду лише насінням.
К.Раункієр вважав, що життєві форми складаються історично як наслідок пристосування рослин до кліматичних умов середовища. На сьогоднішній день така класифікація ще залишається популярною і продовжує модифікувати.
В архітектоніці життєвих форм вирішальне значення мають вегетативні органи. За визначенням І.Г.Серебрякова життєва форма – це своєрідний загальний вигляд певної групи рослин, який склався в їхньому онтогенезі внаслідок росту і розвитку у певних умовах середовища. Він історично виникає в даних грунтово-кліматичних умовах як вияв пристосованості рослини до цих умов. Життєві форми складаються під дією як сприятливих, так і несприятливих умов середовища.
З одного виду можуть бути різні життєві форми в різних кліматичних чи екологічних умовах. Інколи деревні породи можуть утворювати чагарникові форми, деякі чагарникові форми можуть в інших екологічних умовах бути як ліани (наприклад, лимонник китайський)
Найбільш розробленою сучасною класифікацією життєвих форм покритонасінних і хвойних на основі еколого-морфологічних ознак є класифікація запропонована І.Г.Серебряковим. У ній використано велику сукупність ознак. Виділення відділів ґрунтується на структурі надземних осей (деревні, напівдеревні та трав’янисті). Значна частина покритонасінних рослин у процесі еволюції зазнала соматичної редукції. Від великих дерев з добре розвиненим стовбуром і розгалуженою кроною пішли небагатостовбурні дерева, а потім чагарники, чагарнички і різні трави.
Класифікація життєвих форм тварин досить різноманітна, у залежності від принципів, покладених у їхню основу. Найбільше значення має характер переміщення тварин в різних середовищах. А.Н.Формозов виділив на цій основі такі адаптивні типи:
1. Наземні форми.
2. Підземні форми (землериї).
3. Деревні форми.
4. Повітряні форми.
5. Водні форми. Між даними адаптивними типами є перехідні форми.
У межах кожної групи особливості поступального руху й способу життя формують більш специфічні пристосувальні форми. Наземні ссавці пересуваються в основному за допомогою ходьби, бігу, стрибків, що позначається на їхньому зовнішньому вигляді.
У зовнішньому вигляді птахів найбільшою мірою проступає приналежність їх до певних місцеперебувань і характер переміщення при добуванні їжі. У зв’язку з цим розрізняють птахів:
1. Деревної рослинності.
2. Відкритих просторів суші.
3. Боліт і мілководь.
4. Культурних ландшафтів.
5. Водних просторів. У кожній з цих груп виділяють специфічні форми:
а) ті, що добувають їжу з допомогою лазіння;
б) ті, що добувають їжу в польоті;
в) ті, що годуються, переміщаючись по землі;
г) ті, що добувають їжу за допомогою плавання й пірнання.
Життєві форми грунтових членистоногих виділяють на основі пристосованості їх до певних шарів грунтового профілю, оскільки з глибиною різко змінюється комплекс умов життя: освітленість, розміри порожнин, режим температури та вологості… тому розрізняють:
1. Атмобіонти – види, які населяють верхні шари підстилки і здатні підніматися на нижні частини рослин. Характеризуються відносно великими розмірами, повністю розвиненими очима, довгими кінцівками, наявністю антен, добре вираженою пігментацією.
2. Еуедафічні – мешканці мінеральних тонко нарізних шарів грунту і відзначаються дрібними розмірами, вкороченими кінцівками, повною відсутністю очей та пігментації.
3. Геміедафічні – види, що характеризуються проміжними рисами – частковою редукцією очей, розсіяним пігментом, вкороченими кінцівками.
Серед наземних комах розрізняють:
1. Тамнобіонти – мешканці чагарників та дерев.
2. Хортобіонти – населяють трав’янистий ярус.
3. Герпетобіонти – мешканці надґрунтового шару органічних решток та мешканці відкритих ділянок грунту.
4. Еремобіонти – мешканці поверхні щільних глинистих грунтів.
5. Псамобіонти – мешканці пісків.
6. Петробіонти – мешканці каменистих ділянок з вираженою рослинністю.
Схожі життєві форми зустрічаються і на інших материках. Життєва форма переконливо свідчить про спосіб життя тварин певного виду.