Свет – ключевой экологический фактор
Свет является одним из важнейших экологических факторов, который необходим для жизни организмов. Солнечная радиация – главный источник света на Земле, различается по интенсивности и спектральному составу (ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи).
Биологическое действие лучей различной длины волны
- Коротковолновые ультрафиолетовые лучи (длина волны менее 290 нм) губительны для всего живого, но задерживаются озоновым экраном.
- Длинноволновые ультрафиолетовые лучи (длина волны 290–380 нм) частично проходят сквозь озоновый экран, оказывают сильное бактерицидное воздействие. Они также используются некоторыми организмами для обменных процессов, а у человека способствуют выработке антирахитического витамина D.
- Видимый свет (длина волны 400–750 нм) поглощается фотосинтезирующими растениями и цианобактериями, а также служит условием для ориентации многих животных в пространстве, поиска пищи и партнёров. Видимый свет, в пределах фотосинтетически активной радиации (ФАР) (длина волны 380–710 нм), наиболее важен для фототрофных организмов, так как поглощается хлорофиллом и другими пигментами. Он необходим для образования хлорофилла, формирования структур хлоропластов, регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, стимулирует развитие биосинтеза белков и нуклеиновых кислот.
- Инфракрасные (тепловые) лучи (длина волны более 750 нм) вызывают нагревание тел организмов, способствуют испарению воды, создают благоприятные условия для поглощения углекислого газа через устьица.
Экологические группы растений по отношению к свету
Растения по потребности в освещении делятся на три основные экологические группы:
- Светолюбивые растения (гелиофиты, от греч. helios – солнце) обитают на открытых местах с обильным солнечным освещением (например, подсолнечник, василёк луговой). У них, как правило, укороченные побеги, сильно рассечённые листья, большое число устьиц в эпидермисе.
- Теневыносливые растения (факультативные гелиофиты) растут на свету, но способны выдерживать и его недостаток. К ним относятся кустарники и травянистые растения под пологом леса, а также растения, у которых теневые листья имеют особую структуру (например, липа сердцелистная, кислица обыкновенная).
- Тенелюбивые растения (сциофиты, от греч. skia – тень) обитают в нижних ярусах тенистых лесов и глубоководных участках водоёмов. Они плохо переносят сильное освещение и используют лишь 0,1–0,2 % падающего солнечного света (например, плауны, кислица, водоросли).
Экологические группы животных по отношению к свету
Свет является сигналом для активности и ориентации животных. Животные разделяются на три экологические группы:
- Дневные животные (например, белка европейская) активны при высоком уровне освещённости.
- Сумеречные животные (например, майский жук) активны в сумерки.
- Ночные животные (например, ночной ушан) активны в тёмное время суток.
Зрительное восприятие окружающей среды зависит от уровня эволюционного развития глаза. У простейших и некоторых беспозвоночных есть примитивные светочувствительные глазки (например, у эвглены зелёной). Более сложные фасеточные глаза у насекомых, камерные глаза у моллюсков и позвоночных позволяют воспринимать форму и размеры предметов. У человека максимальная чувствительность глаза соответствует энергии пяти квантов.
Фотопериодизм
Фотопериодизм – это реакция организмов на сезонные изменения длины дня и ночи, выражающаяся в колебании интенсивности и характера физиологических процессов. Это сигнальная роль света как экологического фактора.
- Растения реагируют на сезонное изменение длины дня и ночи началом роста и сменой фаз развития (распускание почек, цветение, плодоношение, листопад). По отношению к продолжительности дня и ночи растения делятся на:
- Длиннодневные растения: для цветения и плодоношения требуется освещённость не менее 12 часов в сутки (лук, морковь, пшеница, ячмень).
- Короткодневные растения: для этого необходим тёмный период не менее 12 часов в сутки (хризантемы, георгины, кукуруза, хлорчатник).
- Нейтральные растения: физиологически заметно не реагируют на изменение длины дня и ночи (бархатцы, виноград, флоксы).
- Животные также обладают фотопериодизмом, что проявляется в чередовании различных сезонных явлений: прилётах и отлётах птиц, гнездовании, весенней и осенней линьках, впадении в спячку.
Человек использует фотопериодизм в своей практической деятельности для регулирования выращивания овощных и декоративных растений, продления периода яйценоскости у птиц, регулирования размножения пушных зверей.
