Животна средина

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Многу внимание е посветено на заштита на природните карактеристики на Хоуптаун Фолс, Австралија.

Под животна средина се подразбира збирот од сите надворешни фактори (биотички и абиотички) на кои е изложен еден организам. Биотички (живи) фактори се влијанијата од членовите на истиот или друг вид врз развитокот и опстанокот на единката, додека абиотички се неживите фактори - влијанијата на почвата, водата и воздухот врз организмите.

За секој фактор на животната средина, еден организам има опсег на толерирање (поднесување) во кој тој е способен да преживее. Овој опсег ја сочинува еколошката валенца на организмот. Различни единки или видови имаат различни опсези на поднесување за најразновидните фактори на животната средина. Оваа варијација ја претставува адаптацијата на организмот кон неговата средина. Способноста, пак, на еден организам да ја изменува својата подносливост кон одредени фактори на средината како резултат на промена во истите ја претставува пластичноста на тој организам. Промените на подносливоста кон одреден фактор се нарекуваат аклимација. Изложувањето на фактори при кои организмот се наоѓа на границата на својот опсег на поднесување, претставува стрес.

Абиотички фактори[уреди]

Главни абиотички фактори се светлина, температура, вода, атмосферските гасови и јонизирачкото зрачење, кои влијаат на формата и функцијата на единката.

Светлина[уреди]

Ултравилетовите фотони може да ја оштетат ДНК молекулата на живите организми на различни начини. Сепак, најчесто се случува поврзување помеѓу тимини од истата верига, наместо со комплементарните бази од другата верига. Ова создава испапчување во молекулата и таа не функционира правилно.

Спектарот на електромагнетно зрачење кое достигнува до Земјината површина се одредува од апсорптивните својства на атмосферата. Биолошки најважен спектрален опсег е оној од 300 до 800 nm, кој го вклучува видливото, ултравиолетовото и инфрацрвеното зрачење. Видливата светлина дава енергија за одвивањето на животот кај повеќето животни форми. Светлината која се апсорбира од страна на пигментните молекули (како хлорофили, каротеноиди и фикобилини) се претвора во хемиска енергија по пат на фотосинтеза. Достапноста на светлината е особено важна за распространувањето на зелените растенија. Фотосинтетските организми можат да опстојат на широк опсег на интензитет на светлината. Целосната сончева светлина во тропските региони изнесува околу 2000 μmol на фотони · m−2 · s−1. Фотосинтетските организми преживеале на места каде светлината е ниска и до 0.005% од претходната вредност.

Освен како извор на енергија, светлината е важна и при добивањето на информации од околината за организмот. Човечкото око, на пример, е способно да одговори на бранови должини на светлината помеѓу 400 и 700 nm (ова е опсегот на гледање за човекот). Во рамките на овој опсег, чувствителноста е најголема во зелениот дел од сончевиот спектар. Ова е делот од спектарот во кој растенијата апсорбираат најмалку светлина, така што е главен дел од спектарот кој ќе се рефлектира назад во атмосферата.

Привремените варијации во светлината се исто така важна нервна дразба. Сите животни форми, од бактерии па сѐ до човекот, се способни да ги детектираат и одговорат на дневните светлосни флуктуации. Таквиот одговор може директно да биде контролиран од присуството или отсуството на светлина (диурнални ритми) или, пак, може да продолжи дури и кога светлосната варијација ќе исчезне (циркадијални или околу-24-часовни ритми). При вториот случај, регулацијата е преку внатрешен молекуларен часовник, кој е способен да го предвиди дневниот циклус. Такви циркадијални часовници се ресетираат од светлината секој ден. Процесите кои се контролирани од циркадијалните часовници варираат од молекуларни промени (генска експресија) до промени во однесувањето (на пример, спиењето кај животните или движењата на листовите кај растенијата).

Ултравиолетовото зрачење има способност да ги раскине хемиските врски и на тој начин да ги уништи протеините, липидите и нуклеинските киселини. Оштетувањето на ДНК може да доведе до генетски мутации. Озонската обвивка во стратосферата е одговорна за апсорбирање на поголемиот дел од ултравиолетовата светлина која стигнува до надворешната атмосфера. Затоа, со оштетувањето на озонот со разните загадувачи (во прв ред фреоните), многу поголем дел на UV зрачење достигнува до Земјината површина.

Вода[уреди]

Полжави од родот на Helicella кои естивираат на растенијата во Сицилија.

Водата е широко распространета во живите системи, бидејќи е универзален растворувач и е неопходна за биолошката активност. Кај многу организми се развила способноста да преживеат подолги периоди со целосно отсуство на вода, но ова се постигнува само преку одржување во неактивен стадиум од нивниот живот (пред сѐ, преку криптобиоза и запаѓање во зимски или летен сон). Достапноста на вода останува еден од најважните ограничувачки еколошки фактори од кои зависи преживувањето на копното. Примитивните копнени организми покажуваат мала или никаква способност за зачувување на вода во нивните клетки, и затоа се наречени поикилохидрични. Примери се водоземците и примитивните растенија, како мововите и џигерниците. Овие организми се ограничени на места каде има доволно вода. Лишаите можат да преживеат целосна водна загуба и повторно за брзо време да се вратат во активна состојба кога ќе се наводенат. Ваквите организми мораат да бидат способни да ја минимизираат штетата која се предизвикува на клеточните структури кога отсуствува вода. Дехидратацијата предизвикува неповратни штети на мембраните и протеините. Оваа штета може да се спречи со акумулацијата на заштитни молекули наречени компатибилни растворувачи.

Хомеохидричните организми имаат водоотпорен слој кој ја ограничува загубата на вода од клетките. Оваа водоотпорност не е никогаш апсолутна, бидејќи гасната размена се одвива во водна фаза. Зачувувањето на водата им овозможува на организмите да живеат во средини во кои снабдувањето со вода е многу мало. Во екстремно сушните средини, промените во однесувањето можат да придонесат за минимизирање на водната загуба. Така, животните може да се ноктурни и да излегуваат само кога температурите се пониски, а со тоа испарувањето е минимизирано. Кактусите вршат вид на фотосинтеза, означена како CAM фотосинтеза (Crassulacean acid metabolism) која им дозволува да го одделат процесот на гасна размена од апсорпцијата на светлина.

Температура[уреди]

Температурата е важна за опстанокот на организмите на два начина:

Споредба на телесните температури: поикилотермна змија јаде хомеотермен глушец.

Забавувањето на метаболитичката активност при ниски температури може да се согледа преку пример со влекачите. Ваквите поикилотермни животни не се способни да ја одржат нивната внатрешна телесна температура и обично затоа се неактивни во текот на ладните месеци или утрата. Тие излегуваат на Сонце за да ја зголемат телесната температура и на тој начин да станат активни. Во спротивен случај, високите температури ја разрушуваат тридимензионалната структура на протеините, со што ја спречуваат активноста на организмот. На организмите адаптирани на екстремно високи температури им се потребни поригидни протеини. Температурата исто така влијае и на однесувањето на клеточната мембрана која е составена од липиди и протеини во течна кристална состојба. При ниски температури, структурата на мембраната станува ригидна и подлежи на кршење. При високи температури, таа станува премногу течна и пак е подложна на дезинтеграција. За да се адаптираат на различните температури, организмите го менуваат составот на липидите во нивните мембрани, со што се менува мембранската точка на топење. Ова е случај и со складираните липиди. Според ова, рибите од ладните води се корисен извор на масла, додека цицачите, со нивните повисоки телесни температури, содржат повеќе масти. Ефектот на температурата на мембраната се смета за клучен фактор кој го одредува температурниот опсег во кој може да преживее даден организам.

Ефектот на температурата врз физичката состојба на водата е есенцијален за одредување на достапноста на таа вода за организмите. Кај поикилотермните организми може да се случи да водата при ниски температури замрзне. Одредени видови можат да преживеат целосно замрзнување по пат на спречување на образување на ледени кристали. За преживување на ниски температури, клетките мора да се способни да опстанат при десикацијата. Според ова, тука се создаваат веќе спомнатите компатибилни растворувачи. Високите температури, пак, го зголемуваат степенот на испарување на водата. Така, во оние места каде снабдувањето со вода е ограничено, способноста на организмот да преживее високи температури не е многу значајна.

Цицачите и птиците се хомеотермни организми, што значи дека можат да ја регулираат нивната внатрешна температура, ограничувајќи ги ефектите на надворешните температурни варијации. Но, Т сѐ уште е ограничување. Ладењето кај нив се постигнува со потење (загуба на вода). Топлината е произведува преку метаболизмот на храната, така што за да се преживее во студена клима, потребен е висок степен на метаболизам.

Атмосферски гасови[уреди]

Се смета дека постоењето на Земјината атмосфера се должи во најголем дел на присуството на живот. Во исто време, организмите еволуирале да опстанат во атмосферата таква каква што е. Составни делови на атмосферата со најголемо биолошко значење се кислородот и јаглерод диоксидот. Кислородот зазема приближно 20% од атмосферата и се создава како резултат на кислородната фотосинтеза. При овој процес се внесува CO2 со цел да се произведат јаглехидрати. Аеробното дишење е обратно на овој процес, при што се користи O2 за да се добие вода. Според ова, сегашната атмосфера е рамнотежа од овие две биолошки процеси. За повеќето копнени организми, ниту CO2 или O2 се ограничувачки фактори; но, потребата да се земе секој од овие гасови во клетката може да е ограничување на големината и можноста да се толерира воден стрес. Ограничувањето на секој од овие гасови може да е важно во водните екосистеми, каде нивната концентрација е значително пониска.


\begin{matrix}
\mathrm{6\; CO_2 + 12\; H_2O  \quad \rightarrow \;C_6H_{12}O_6 + 6\; O_2 + 6\; H_2O}
\end{matrix}
Фотосинтеза: од шест молекули на јаглерод диоксид и дванаесет молекули на вода се добива еден мол на глукоза (шеќер, односно јаглехидрат), шест молекули на кислород и шест молекули на вода.
\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6\ O_2 \longrightarrow 6\ CO_2 + 6\ H_2O}
Аеробно дишење: од една молекула на глукоза и шест молекули на кислород се добиваат шест молекули на јаглерод диоксид и шест молекули на вода.

Азотот е исто така потребен на сите организми, но не може да се користи од повеќето во гасна форма. Азотната фиксација, која претставува претворба на гасот N2 во биолошки корисна форма, се случува кај некои видови на бактерии и цијанобактерии, или може да се предизвика со молња.

 \mathrm{ N_2 + O_2 \quad \rightarrow \quad 2\,NO }
 \mathrm{ 4\,NO + 3\,O_2 + 2\,H_2O \quad \rightarrow \quad 4\,HNO_3 }

Атмосферските гасови се важни при одредувањето на климата и светлината во животната средина. Апсорпцијата на електромагнетното зрачење од страна на атмосферата го одредува спектарот на светлина која доаѓа од Земјината површина. Апсорпцијата и одбивањето на инфрацрвеното зрачење од страна на стакленичките гасови (како CO2 и водната пареа) ја регулира температурата.

Помеѓу другите фактори кои го одредуваат опсегот и распространувањето и формата на организмите се механичките дразби, како ветер и движење на водата, присуството на метали, неоргански хранливи материи, како и токсини во воздухот, почвата и храната.

Биотички фактори[уреди]

Мајка-шатка со мали шатчиња - размножувањето е неопходно за продолжување на животот на Земјата.

Биотичките фактори (живи организми) кои влијаат врз единката се членови на истиот или друг вид. Интраспециските (внатревидови) заемодејства се огледуваат во потребата за парење со други единки, заштита со собирање во група и компетиција за ресурсите, како храна, светлина, хранливи материи и простор. Оптималната густина на популацијата зависи од достапноста на ресурсите и од однесувањето, големината и стурктурата на еден организам. Интерспециските (меѓувидови) односи може исто така што бидат позитивни или негативни. На пример, при симбиотските заемодејства се остварува заемна корист на единките кои се вклучени.

Загадувањето на воздухот го зголемува ефектот на стаклена градина.

Луѓето ја менуваат својата животна средина многу повеќе отколку сите останати организми. На пример, ослободувањето на стакленички гасови во атмосферата доведува до климатски промени на целата планета. Како резултат на тоа, има влијанија на распространувањето на сите други видови. Испуштањето на загадувачи во животната средина прави да организмите доаѓаат во контакт со стресни влијанија со кои тие претходно не се соочиле. Ова предизвикува еволуирање на нови вариетети, можеби и нови видови, адаптирани на загадена животна средина.

За секој даден организам најчесто може да се идентификува факторот на средината кој го ограничува неговиот опстанок и раст. Ограничувачкиот фактор може да се смени со текот на времето. Таква промена може да предизвика излегување од опсегот на толерирање на организмот за тој или друг фактор на средината. Во такви случаи, организмот преживува стрес. Доколку тој стрес е екстремен, може да доведе до неповратно оштетување или смрт. Изложувањето на умерен стрес резултира во период на аклимација, со кој организмот се прилагодува. Организмите кои се изложуваат постепено на нови услови во средината обично имаат повисоки шанси за опстанок отколку тие кои се изложени одеднаш.

Животната средина игра голема улога во детерминирањето на формата и функцијата на еден индивидуален вид. На пример, медитеранската вегетација не се наоѓа само околу Средоземното Море, туку и во Калифорнија и Јужна Африка, каде има слични фактори на средината: суви и жешки лета и топли и влажни зими. Регионите со слични услови на животната средина се нарекуваат биоми.

Надворешни врски[уреди]