Abiotické faktory prostredia

Abiotické faktory predstavujú neživé zložky prostredia. Sú to podmienky vyjadriteľné ekologickou valenciou pre určitý druh organizmu. K neživým zložkám prostredia patria:

  • slnečné žiarenie
  • teplota
  • atmosféra
  • hydrosféra
  • pedosféra

Slnečné žiarenie

Bez Slnka a jeho žiarenia by na Zemi neexistoval život. Pre organizmy je dôležitá vlnová dĺžka svetla, ktoré na ne dopadá. Čím je vlnová dĺžka menšia, tým má žiarenie väčšiu energiu:

  • ultrafialové žiarenie (290 nm – 380 nm) - tvorí asi 9% slnečného žiarenia
  • viditeľné svetlo (380 nm – 750 nm) - tvorí 45% slnečného žiarenia
  • infračervené žiarenie (nad 750 nm) - tvorí 46% slnečného žiarenia

Ultrafialové žiarenie

Z ultrafialového žiarenia je najnebezpečnejšie žiarenie typu UVC, ktoré má najväčšiu energiu. Vďaka ozónovej vrstve atmosféry je 99% UV žiarenia dopadajúceho na zemský povrch typu UVA, ktoré je najmenej škodlivé pre život. Nemá ako zdroj energie význam a dokázané sú jeho nepriaznivé mutagénne účinky na živé organizmy.

Viditeľné svetlo

Viditeľné svetlo je primárnym zdrojom energie a jeho pôsobením začínajú primárne procesy fotosyntézy (fotochemická fáza). Prostredníctvom chlorofylu sa transformuje do energie chemických väzieb organických zlúčenín. U živočíchov spôsobilo rôzne adaptácie očí v závislosti od prostredia kde žijú. V prírode je pre organizmy dôležitý svetelný režim, striedanie dňa a noci, pretože tomu prispôsobujú kvitnutie, tvorbu plodov, rozmnožovanie, migráciu apod.

Z hľadiska potreby svetla rozoznávame organizmy:

  • fotofilné - svetlomilné
  • fotofóbne - temnomilné

Rastliny sú citlivejšie na intenzitu osvetlenia, preto u nich rozoznávame:

  • heliofilné - slnkomilné (púšte, stepi, horské oblasti)
  • heliosciofilné - neutrálne (trávnaté a lesné spoločenstvá)
  • sciofilné - tieňomilné (rastliny lesného porastu)

Infračervené žiarenie

Pri pohltení živými organizmami a pôdou sa infračervené žiarenie mení na teplo, ktoré je nevyhnutnou podmienkou priebehu biochemických reakcií (látkovej premeny = metabolizmu). Teplota prostredia u rastlín priamo ovplyvňuje priebeh fotosyntézy a závisí od nej aj aktivita živočíchov s nestálou telesnou teplotou.

Svetlo spolu s teplotou spôsobuje u živočíchov tzv. diapauzu, kedy nastáva obdobie pokoja, v zime je to hibernácia (zimný spánok) a v lete estivácia (letný spánok, púštne živočíchy). Môže nastať aj kviescencia, kedy nastáva krátkodobá pokojová fáza.

Teplota

Organizmy získavajú teplo, ktoré je vo väčšine prípadov nevyhnutné pre ich život, z rôznych zdrojov. Primárny zdroj je Slnko a z ďalších zdrojov je to geotermálna energia z vulkánov a minerálnych prameňov.

V závislosti od tepla delíme organizmy:

  • termofilné - znášajú vysoké teploty (agama)
  • psychrofilné - vyžadujú nižšie teploty (kamzík)
  • kryofilné - žijú v prostredí s veľmi nízkou teplotou (chvostoskoky)

Podľa teploty tela sa vyššie živočíchy rozdeľujú:

  • homoiotermné (endotermné) - teplokrvné (vtáky, cicavce)
  • poikilotermné (ektotermné) - studenokrvné (ryby, plazy, obojživelníky)

Studenokrvné živočíchy majú teplotu tela a metabolizmus závislé od teploty vonkajšieho prostredia. Čím je teplota vyššia, tým sú aktívnejšie. Teplo zachytávajú vyhrievaním sa na slnku (hady, jašterice, krokodíly). Teplokrvné organizmy si udržiavajú stálu teplotu tela (cicavce 37,5°C, vtáky okolo 40°C) a regulujú ju činnosťou svalov, potením, triaškou apod. Zatiaľ čo väčšina živočíchov je stenotermná, rastliny sú eurytermné. Ich teplota je o 2-8°C vyššia ako okolie.

Vo vzťahu k teplote prostredia existujú štyri pravidlá:

  1. Allenovo pravidlo - v chladnejších oblastiach majú živočíchy výrazne zmenšené uši, zobáky, nosy, chvosty, končatiny, čím znižujú stratu tepla prúdením krvi cez tieto orgány
  2. Bergmannovo pravidlo - v chladných oblastiach majú živočíchy väčšiu hmotnosť a mohutnejšie telo
  3. Glogerovo pravidlo - živočíchy sú v teplejších oblastiach tmavšie, čo súvisí so zvýšenou tvorbou melanínu v koži
  4. Hesseho pravidlo - srdce živočíchov z chladných oblastí má väčšiu hmotnosť ako srdce podobných živočíchov v teplých oblastiach

Atmosféra

Atmosféra - plynný obal Zeme, predstavuje trvalý zdroj chemických látok nevyhnutných pre existenciu života (O2, CO2). Skladá sa z troposféry (najspodnejšia vrstva, v ktorej je sústredený život), stratosféry, mezosféry, termosféry a exosféry. Ovplyvňuje živé organizmy svojim chemickým zložením a fyzikálnymi vlastnosťami (teplota, tlak, prúdenie). Prúdenie vzduchu využívajú anemochórne (vetroopelivé) rastliny na rozmnožovanie.

Atmosféra obsahuje 78% dusíka, 21% kyslíka, asi 0,03% oxidu uhličitého, ozón, vodné pary, prachové častice a rôzne nečistoty.

Atmosférický dusík je v atmosfére percentuálne najviac zastúpený, ale keďže vytvára molekuly N2, v takejto forme je pre väčšinu organizmov nevyužiteľný. Za účasti bleskov sa mení na kyselinu dusičnú a dusitú a reakciami s amoniakom vznikajú dusičnany a dusitany. Pre rastliny dokážu atmosférický dusík fixovať symbiotické nitrifikačné baktérie (čeľaď bôbovité) do využiteľnej formy.

Kyslík sa do atmosféry dostáva ako produkt fotosyntézy zelených rastlín. Podľa potrieb kyslíka rozoznávame organizmy:

  • aeróbne - potrebujú k svojmu životu kyslík (väčšina organizmov)
  • anaeróbne - kyslík pre ne pôsobí ako jed (niektoré baktérie)

Väčšina organizmov k svojmu metabolizmu potrebuje vzdušný kyslík. Kyslík v atmosfére je v neustálom pohybe, lebo je spotrebovávaný pri dýchaní a do atmosféry dopĺňaný pri fotosyntéze rastlín. Narušenie stability obsahu kyslíka v atmosfére by mohlo nastať ako dôsledok rozsiahleho odlesňovania dažďových pralesov alebo znečistenia morí (morské riasy sú významným producentom atmosférického kyslíka).

Oxid uhličitý (CO2) je priamy zdroj uhlíka pre tvorbu organických zlúčenín v telách živých organizmov. Do atmosféry sa dostáva ako produkt dýchania rastlín a živočíchov a pôdnych mikroorganizmov. Vplyvom antropogénnej činnosti človeka jeho množstvo v atmosfére stúpa (spaľovanie fosílnych palív).

Nečistoty sa v atmosfére objavujú v čoraz väčšom rozsahu a pôsobia negatívne na jedincov i celé ekologické systémy. Emisie sú kvapalné, tuhé i plynné látky, ktoré unikajú z určitého zdroja (oxid siričitý, oxidy dusíka, oxid uhoľnatý, fluór, chlór, zlúčeniny olova, rôzne organické zlúčeniny). Niektoré spôsobujú kyslé dažde alebo majú mutagénny účinok. Imisie vznikajú vzájomnými reakciami medzi rôznymi nečistotami v ovzduší, pri styku s pôdou alebo s vodou, pričom dochádza k ich chemickým zmenám.

Ozón

Ozón tvorí molekuly O3. Je to bezfarebný plyn, ktorý tvorí ozónovú vrstvu vo výške 23 km nad zemským povrchom. Poškodzuje sa freónmi. Ozónová diera je nebezpečná z hľadiska prenikania vysokoenergetických typov UV žiarenia, čo môže viesť k zvýšeniu výskytu rakoviny.

Hydrosféra

Voda je základom života na Zemi a je súčasťou každej bunky. Plocha morí a oceánov zaberá 70,8 % povrchu Zeme. Sladké vody pokrývajú 2% povrchu. Voda sa zúčastňuje všetkých dôležitých procesov prebiehajúcich v ekologických systémoch. Ako rozpúšťadlo podmieňuje procesy látkovej premeny a mnohých reakcií sa priamo zúčastňuje, ako napr. tvorby organickej hmoty v procese fotosyntézy a aj jej ďalšej premeny v potravových reťazcoch. Pre mnohé rastliny, živočíchy či mikroorganizmy je voda životným prostredím. Najmenšie nároky na vodu má púštny hmyz.

Organizmy majú rôzne nároky na množstvo dostupnej vody vo svojom prostredí. Rastliny vytvárajú rôzne ekologické typy podľa nárokov na vlhkosť:

  • hydrofyty - vodné rastliny
  • hygrofyty - vyžadujú vlhké až bahnité pôdy
  • mezofyty - vyžadujú mierne vlhké prostredie
  • xerofyty - rastú na suchých pôdach

Voľná voda sa nazýva pelagiál. Mikroskopické živočíchy vytvárajú vo vode planktón a rozmerovo väčšie sú súčasťou nektónu. Tieto živočíchy pre svoj pohyb a existenciu využívajú hustotu a viskozitu vody. Povrchové napätie využíva pleustón, čo je súbor živočíchov, žijúcich na hladine (pavúky, korčuliarka, niektoré chrobáky). Larvy komárov, bzdochy žijú na spodnej strane blanky pod hladinou vody - hyponeustón. Dno sa nazýva bentál a obýva ho bentos - bentické živočíchy. Podzemné vody sa nazývajú stygon.

Dôležitou vlastnosťou vody je jej slanosť (salinita). Je určená najmä obsahom katiónov Mg2+, Ca2+, K+, Na+ a aniónov Cl-, HCO3-, SO42-. Miesta, kde sa sladká voda mieša so slanou, sa nazývajú brakické vody. Najväčšiu salinitu má Mŕtve more a Veľké slané jazero v USA. Podľa nárokov na salinitu vody rozlišujeme organizmy slanomilné a sladkomilné.

Dôležitý je objem kyslíka vo vode. So zvyšovaním teploty sa jeho obsah znižuje. Pri 35°C je množstvo kyslíka polovičné v porovnaní s teplotou 0°C. Zvýšený obsah organických látok (hlavne fosfátov a dusičnanov) vo vode vedie k jej eutrofizácii, keďže tieto organické látky sú vhodným substrátom pre mikroorganizmy.

Pedosféra

Pedosféra tvorí pôdne prostredie pre živé organizmy. Pôda vzniká z litosféry pôdotvorným procesom (zvetrávaním), preto litosféra určuje jej chemické a fyzikálne vlastnosti. Pôda je základným zdrojom anorganických látok potrebných pre rast a vývin rastlín. Svojimi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami určuje vodný režim rastlín a ovplyvňuje hydrologický cyklus. K najdôležitejším vlastnostiam pôdy patrí chemické zloženie a pH pôdy:

  • kyslá pôda - slabo kyslá (pH < 6.6) až veľmi silne kyslá pôda (pH < 3.5)
  • neutrálna pôda - pH od 6.6 do 7.3
  • zásaditá pôda - slabo zásadidá (pH > 7.3) až veľmi silne zásaditá pôda (pH > 9.0)

Významným ukazovateľom kvality pôdy je obsah dusíkatých látok v pôde. Rastliny dokážu prijímať len anorganický dusík, a to buď vo forme dusičnanov (NO3-) alebo ako amónny ión (NH4+). Dusík v týchto využiteľných formách sa do pôdy môže dostať mineralizáciou odumretých tiel rastlín a živočíchov, činnosťou pôdnych baktérií, ktoré majú schopnosť viazať vzdušný dusík alebo premenou atmosférického dusíka počas elektrických výbojov v atmosfére na oxidy. Do pôdy sa tieto plynné zlúčeniny dostávajú vo vodných zrážkach.

Odumreté telá rastlín a živočíchov tvoria humus. Humus je súbor odumretých organických látok, ktoré vznikajú v procese humifikácie. Je bohatý na využiteľné minerálne látky.

Nežiadúcimi chemickými zlúčeninami v pôde sú soli ťažkých kovov Pb, Co, Ni, Zn a iné. Väčšina organizmov je citlivá na zvýšený výskyt týchto zlúčenín.