Czynnikami abiotycznymiczynniki abiotyczneCzynnikami abiotycznymi oddziałującymi na organizm nazywamy czynniki fizykochemiczne: temperaturę, dostępność wody i stopień jej zasolenia, natężenie światła oraz właściwości gleby. Wpływają one na zdolność organizmów do życia w danym środowisku. Często działają wspólnie i trudno mówić o wpływie jednego z nich bez zwrócenia uwagi na pozostałe.

Temperatura środowiska jest jednym z najważniejszych czynników oddziałujących na organizmy. Warunkuje ona wszystkie procesy metaboliczne zachodzące w komórkach, np. oddychanie, aktywność enzymów, fotosyntezę u roślin. Wpływa na wzrost, wymianę gazową, aktywność ruchową, reguluje rozrodczość. Większość organizmów funkcjonuje i przejawia aktywność w temperaturze od 0°C do 30°C. W temperaturze 0°C woda zamarza, tworząc kryształki lodu. Nie stanowi wtedy środowiska reakcji, a ponadto może uszkadzać błony komórkowe. Z kolei w wysokiej temperaturze – ok. 40–50°C – może nastąpić inaktywacja enzymów i zachwianie metabolizmu na skutek odwodnienia i denaturacji białkadenaturacja białkadenaturacji białka.

Przykłady przystosowań zwierząt i roślin do warunków termicznych

Środowisko wodne to środowisko życia, w którym temperatura jest względnie stała. Wynika to z wysokiego ciepła właściwego wody oraz z jej dużej pojemności cieplnej. Woda pochłania duże ilości ciepła, nie zwiększając przy tym znacznie swojej temperatury – masy ciepła szybko przemieszczają się i rozpraszają. Żyjące w wodzie organizmy nie muszą zatem wytwarzać przystosowań umożliwiających im przetrwanie w zmieniających się temperaturach.

Woda jest równie ważnym jak temperatura czynnikiem oddziałującym na organizmy. W środowisku wodnym zachodzą procesy metaboliczne organizmów. Bierze ona udział w hydrolizie i syntezie związków chemicznych oraz pobieraniu składników pokarmowych. Jest środkiem transportu wewnątrzustrojowego (np. substancji odżywczych czy hormonów). Reguluje temperaturę, ciśnienie osmotyczneosmozaosmotyczne i pH organizmów.

Zwierzęta muszą stale pobierać wodę, uzupełniać ją w organizmie oraz zapobiegać jej utracie. Piją czystą, słodką wodę, a także uzyskują ją z pokarmu. Wiele zwierząt ze środowisk pustynnych prowadzi nocny tryb życia, aby zminimalizować straty wody. Może także temu służyć wydalanie zagęszczonego moczu. Z kolei ciało pokryte śluzem, skorupą czy wytworami naskórka (np. piórami czy włosami) zapobiega wysychaniu.

Niektóre kręgowce, tj. gady, ptaki i ssaki, wytworzyły błony płodowe, aby stworzyć środowisko wodne dla zarodka i uniezależnić jego rozwój od zbiorników wodnych.

Głównym źródłem wody dla roślin na lądzie jest gleba, do której dostaje się ona wraz z opadami deszczu i topniejącym śniegiem. Ilość wody, która jest przetrzymywana w glebie wbrew sile grawitacji nazywana jest ich pojemnością polową gleby. Woda z gleby pobierana jest przez korzenie, a jej transport z korzeni do liści jest spowodowany głównie ich siłą ssącą, wywołaną transpiracjątranspiracjatranspiracją i parciem korzeniowym. Deficyt wody w glebie nazywany jest suszą i prowadzi do przerzedzania się roślinności na danym terenie.

Zasolenie jest czynnikiem, który silnie wpływa na organizmy występujące w środowiskach wodnych, a na organizmy lądowe oddziałuje przede wszystkim wówczas, gdy woda występująca w glebie jest słabo dostępna dla organizmów.

Stężenie soli w środowisku wodnym wpływa na gospodarkę osmotyczną organizmu. Pobór wody i jej wydalanie muszą się bilansować. Dzięki osmoregulacjiosmoregulacjaosmoregulacji organizmy dostosowują się do życia w środowisku wodnym, zarówno ubogim, jak i zasobnym w sól, co przebiega zgodnie z ich optimum zasolenia. Osmoregulacja jest procesem, dzięki któremu organizmy regulują skład chemiczny płynów ustrojowych oraz równoważą pobieranie i wydalanie wody. Przykładowo morskie ryby kostne (np. śledź bałtycki (Clupea harengus membras)), których organizm jest hipotoniczny względem wody morskiej – co oznacza, że stężenie soli w płynach ustrojowych ryby jest niższe niż w wodzie morskiej – równoważą utratę wody, pijąc jej duże ilości. Jest ona następnie filtrowana z nadmiaru soli przez nerki i skrzela. Ryby te zarazem wydalają niewielkie ilości moczu. Z kolei zwierzęta słodkowodne (np. płoć (Rutilus rutilus)), których organizm jest hipertoniczny względem środowiska – czyli stężenie soli w płynach ustrojowych ryby jest wyższe niż na zewnątrz organizmu – muszą stale usuwać nadmiar wnikającej do ich organizmu wody. W związku z tym ograniczają picie wody oraz wydalają duże ilości moczu.

Rośliny występujące w środowiskach lądowych o wysokim zasoleniu nazywamy halofitami. Rosną one w pobliżu mórz. W wakuolach gromadzą elektrolity, dzięki czemu utrzymują ich niskie stężenie w cytoplazmie i innych organellach. Nadmiar soli wydzielają poprzez gruczoły solne (np. soliród zielny (Salicornia europaea)). Rośliny ze słonego środowiska wodnego w większości są izotoniczne, czyli mają jednakowe stężenie soli wewnątrz organizmu, jak w otoczeniu, w którym rosną. Nieliczne rośliny morskie są hipotoniczne: woda z ich tkanek wycieka do środowiska, co wymusza kosztowną energetycznie osmoregulację.

Światło słoneczne jest podstawowym źródłem energii na Ziemi. Jego intensywność zależy od cyklu dobowego (dzień/noc) i rocznego (pory roku). Absorbują je organizmy fotosyntetyzujące, które podczas fotosyntezy przekształcają energię świetlną w energię wiązań chemicznych. Jej intensywność zależy od natężenia, jakości i czasu naświetlania.

RRXVswkB7sgFD

Ilustracja przedstawia schemat widma spektroskopowego. Na pierwszej ilustracji pokazano kolorową skalę widma o różnej długości fal - długość fal rozciąga się od 750 nanometrów (kolor czerwony) do 350 nanometrów (kolor fioletowy). Pod skalą zaznaczono fale o różnej długości podane w nanometrach. Fale radiowe mają długość od 10 do potęgi 13 do 10 do potęgi 9 nanometra. Mikrofale mają długość od 10 do potęgi 9 do 10 do potęgi 6 nanometra; podczerwień od 10 do potęgi 6 do 10 do potęgi 3 nanometra; światło widzialne zawiera się w długości fal od 10 do potęgi 3 do 10 do potęgi 2 nanometra; ultrafiolet od 10 do potęgi 2 do 1 nanometra. Promieniowanie rentgenowskie ma długość fal mieszczącą się z zakresie do 1 do 10 do potęgi 2 nanometra; promieniowanie Gamma od 10 do potęgi 2 do 10 do potęgi 4 nanometra, a promieniowanie kosmiczne ma długość fal od 10 do potęgi 4 do 10 do potęgi 6 nanometra.

Przykłady przystosowań roślin i zwierząt do warunków świetlnych

Gleba wpływa na występowanie organizmów poprzez odczyn pH, skład mineralny i strukturę fizyczną.

Gleby powstają ze skał macierzystych. Ich jakość determinują m.in. właściwości skały macierzystej, klimat, rzeźba terenu, roślinność, bakterie i grzyby w niej obecne oraz działalność człowieka. Wartość pH gleby i wody wpływa na rozpuszczalność, a przez to na dostępność i pobieranie jonów przez organizmy, np. jony molibdenu są słabo pobierane przez rośliny w środowisku kwaśnym, natomiast jony cynku – w zasadowym. Optymalną wartością pH, w której rośliny pobierają makro- i mikroelementy wynosi około 5–6. Wartość pH gleby i wody stwarza także kwaśne lub zasadowe środowisko życia. Przykładami roślin kwasolubnych są rośliny torfowisk: borówka (Vaccinium) i torfowiec (Sphagnum)). Rośliny zasadolubne to np. koniczyna (Trifolium) oraz szałwia (Salvia).

W środowiskach wodnych struktura dna i skład mineralny skały macierzystej tworzącej dno wpływa na skład wody w danym zbiorniku, a przez to oddziałuje na organizmy w nim żyjące. Na przykład dno pełne mułu sprzyja występowaniu organizmów zakopujących się w nim (np. małży (Bivalvia)).

Bywa, że gleby ulegają degradacji, co skutkuje ubytkiem składników pokarmowych, próchnicy, zmianą zasolenia, zanieczyszczeniem, zmianą pH. Często dzieje się tak przez działalność człowieka (np. zanieczyszczenia przemysłowo‑chemiczne, budownictwo mieszkaniowe). Mówimy wtedy o czynnikach antropogenicznych. Czynniki naturalnie wpływające na degradację gleby to np. pożary, erozja i susza.

Słownik