Свет как экологический фактор

Экологические группы растений по отношению к свету. По отношению  к количеству света, необходимого для  нормального развития, растения подразделяют натри экологические группы.

Светолюбивые, или гелиофиты, с оптимумом развития при полном освещении; сильное затенение действует на них угнетающе. Это растения открытых, хорошо освещенных местообитаний: степные и луговые травы, прибрежные и водные растения (с плавающими листьями), большинство культурных растений открытого грунта, сорняки и др.

Тенелюбивые, или теневые, с оптимальным развитием в  пределах 1/10--1/3 от полного освещения, т. е. для них приемлемы области  слабой освещенности. К тенелюбам  относятся растения нижних затененных ярусов сложных растительных сообществ -- темнохвойных и широколиственных лесов, а также водных глубин, расщелин скал, пещер и т. д. Тенелюбами являются и многие комнатные и оранжерейные растения. В лесах Беларуси и России типичными теневыми растениями являются копытень европейский, ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица обыкновенная, майник двулистный и др.

Теневыносливые растения имеют широкую экологическую  амплитуду выносливости по отношению  к свету. Они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. К ним относится большинство видов зоны смешанных лесов -- ель, пихта, граб, бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.

Адаптация растений и  животных к световому режиму. Под влиянием различных условий светового режима у растений выработались соответствующие приспособительные качества. Прежде всего это касается величины листовых пластинок: у гелиофитов по сравнению с теплолюбивыми они обычно более мелкие. Ориентация листьев у светолюбов вертикальная или имеет разный угол по отношению к солнечным лучам, чтобы избежать избыточного света и перегрева. Листья теневыносливых растений, напротив, ориентированы к свету всей поверхностью листовой пластинки и расположены так, чтобы не затенять соседние листья (листовая мозаика).

У многих гелиофитов поверхность  листовой пластинки блестящая, покрыта  светлым восковым налетом, густо  опушена, что способствует отражению  палящих солнечных лучей или  ослаблению их действия.

Световые и теневые растения имеют четкие различия и по анатомическому строению. Так, у гелиофитов хорошо развиты осевые органы с оптимальным соотношением ксилемы и механических тканей, менее сложные по форме листья с характерной дифференцировкой мезофилла на столбчатый и губчатый, высокой степенью жилкования, большим числом устьиц на единицу поверхности листа. У светолюбивых растений количество хлоропластов, приходящихся на единицу площади листовой пластинки, в несколько раз больше, чем у тенелюбивых. Сами хлоропласты у гелиофитов более мелкие и светлые (с малым содержанием хлорофилла), способные к изменению ориентировки и перемещениям в клетке: на сильном свету они занимают постенное положение и становятся «ребром» к направлению лучей, что защищает хлорофилл от разрушения.

Теневыносливые растения встречаются в местообитаниях с  различным световым режимом благодаря  увеличению ассимилирующей поверхности, снижению интенсивности дыхания  и уменьшению относительной массы  нефотосинтезирующих тканей, увеличению размеров хлоропластов и концентрации хлорофилла. Кроме того, в листьях наблюдается слабая дифференцировка на столбчатый и губчатый мезофилл или таковая совсем отсутствует, отмечается сравнительно малое количество устьиц й т. д.

Фотопериодизм.

 Огромное влияние  на жизнедеятельность растений и животных оказывает соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток в течение года. Реакция организмов на суточный ритм освещения, выражающаяся в изменении процессов их роста и развития, называется фотопериодизмом. Регулярность и неизменная повторяемость из года в год данного я вления позволила организмам в ходе эволюции согласовывать свои важнейшие жизненные процессы с ритмом этих временных интервалов. Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и размножением растений и животных.

По типу фотопериодической  реакции (ФПР) различают следующие  основные группы растений:

растения короткого  дня, которым для перехода к цветению требуется 12 ч светлого времени и менее в сутки (конопля, капуста, хризантемы, табак, рис);

растения длинного дня; для цветения и дальнейшего развития им нужна продолжительность беспрерывного светового периода более 12 ч в сутки (пшеница, лен, лук, картофель, овес, морковь);

фотопериодически  нейтральные; для них длина фотопериода безразлична и цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (виноград, томаты, одуванчики, гречиха, флоксы и др.).

Растения длинного дня  произрастают преимущественно в северных широтах, растения короткого дня -- в южных.

Фотопериодическая реакция  свойственна как растениям, так  и животным. Например, цветковые  растения переходят от ве[-етатив-ного к генеративному размножению (цветение и плодоношение) только в том случае, если фотопериод их развития имеет определенную критическую величину. При этом каждому виду свойственен свой критический фотопериод. Оказалось, что растения и животные способны «измерять» его продолжительность с довольно большой точностью. Так, для белены при 22,5 °С критическая длина дня, обеспечивающая цветение, составляет 10 ч 20 мин, но уже при 10-часовом фотопериоде при этой же температуре растение цвести не будет. У сорняка дурнишника пенсильванского необходимая длина дня лежит между 15чи 15 ч 30 мин. Важно подчеркнуть, что на ФПР заметное влияние оказывают условия среды. Например, при 28,5°С для цветения белены требуется не менее 11,5ч света, в то время как при 15,5°С --лишь 8,5 ч.

Сезонная ритмика у  животных наиболее ярко проявляется  в смене оперения у птиц и шерсти у млекопитающих, периодичности размножения и миграции, зимних спячках некоторых животных и т. д.

Известно, что наиболее благоприятное время для появления  потомства у животных -- это время  года, когда вокруг достаточное количество корма. Так, яичники и семенники голубя вяхиря начинают созревать, когда продолжительность дня превышаег 12 ч, т. е. способности размножаться он, таким образом, достигает к маю. Сизому же голубю для созревания половых желез требуется 9-часовой световой день, поэтому эта птица готова к спариванию 2-3 раза в год. Различие в сроках размножения объясняется тем, что вяхирь питается главным образом зерном поздно созревающих злаков, а сизый голубь --- имеющимися повсюду в изобилии семенами сорняков. В то же время городской голубь обильную пищу находит в уличных отбросах практически в любую пору года, поэтому у него нет предпочтительного времени размножения. Аналогичная ситуация встречается и у других одомашненных животных.

Подобная фотопериодическая регуляция времени появления на свет нового потомства характерна и для большей части млекопитающих. Кроме животных с длиннодневным типом ФПР (наиболее распространенных), встречаются и животные с коротко-дневным типом ФПР. При этом преимущество имеют те, у которых беременность продолжается длительное время, а потомство рождается от весеннего спаривания задолго до наступления осенних холодов. Например, у коз и овец плод развивается 5--6 месяцев, а у оленей и косуль -- около 9 месяцев и спаривание происходит в конце лета или осенью. Увеличение размеров половых желез и их полное созревание у них начинаются с наступлением коротких дней. Так, спаривание у косуль происходит в июле-августе, но оплодотворенная яйцеклетка не внедряется в слизистую оболочку матки и не развивается. То и другое совершается лишь во второй половине декабря, и потомство появляется на свет в мае, когда вокруг изобилие свежих зеленых растений. Замедленное внедрение оплодотворенной яйцеклетки наблюдается также у тюленей, медведей, барсука и некоторых сумчатых.

Таким образом, способность воспринимать длину дня и реагировать на нее широко распространена в мире живых существ. Это означает, что живые организмы способны ориентироваться во времени, т. е. они обладают биологическими часами. Другими словами, для многих организмов характерна способность ощущать суточные, приливные, лунные и годичные циклы, что позволяет им заранее готовиться к предстоящим изменениям среды.

Правильно подобрав режимы освещения, температуры и другие факторы, наиболее соответствующие  биоритмам, можно заметно повысить жизнедеятельность и продуктивность разводимых животных и растений, причем без каких-либо дополнительных затрат. Например, благодаря увеличению в теплицах, оранжереях и парниках светового дня до 12--15 ч зимой выращивают овощные культуры и декоративные растения, ускоряют рост и развитие рассады. Продлив за счет искусственного освещения световой период зимой, можно увеличить яйценоскость кур, уток, гусей, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.

Влияние света  на другие организмы

 Световое излучение  не способно оказывать летальное  (смертельное) действие на все  живые организмы. Летальный эффект  у высокоорганизованных многоклеточных (птиц, млекопитающих и т. д.) при  облучении светом в реальных  дозах практически не наблюдается.  Световое излучение в больших дозах оказывает летальное действие в основном на вирусы и одноклеточные организмы (микробы, бактерии и простейшие). Причиной гибели клетки является утрата способности к многократному воспроизведению. Поэтому самым распространенным тестом на летальное действие служит потеря клетками способности формировать колонии.

Свет в жизни  человека

 Взаимоотношение человеческого  существа со светом и цветом- это медленный эволюционный процесс,  который привел к развитию  нашего вида. Следы этих глубоких связей обнаруживаются в фундаментальных биологических функциях нашего организма. Прежде всего, с самых первых месяцев нашей жизни развивается способность ощущать и различать, устанавливается предпочтение определенным цветам. С одной стороны, эти способности имеют универсальные характеристики, в то время как с другой стороны, они представляют особые характеристики индивидуальной человеческой культуры.

Тем не менее, влияние  света на наше тело не ограничивается только визуальной способностью. Без  света не было бы, например, процесса окостенения и, следовательно, формирования костей, не было бы важных биологических ритмов, находящихся под влиянием смены дня и ночи, света и темноты, которые связаны с только частично изученной функцией шишковидной железы, расположенной в головном мозге.

В последующих передовых  идеях о так называемой эволюционной психологии эти биологический и  эволюционный подходы заставляют нас  задуматься о том, каким образом  наши основные умственные функции (эмоции, память, внимание, и т.д. ) устроены под воздействием окружающей среды ,связанным с борьбой за выживание и развитие.

Естественное окружение  наших предков характеризовалось  разнообразием окружающего света  и цвета, связанных с разными  фазами повседневной жизни, такими как  рассвет, закат, холодные зимние ночи, сияние весны и жаркие летние дни. Таким образом, наша чувствительность к свету, как физическая, так и психологическая, древнейшая и первоначальная основа.

C другой стороны, эволюция  Хомосапиенса характеризуется высоким  уровнем социального развития. Таким образом, биологическая основа нашего разума формируется под давлением со стороны культурной среды. Эти фундаментальные социальные моменты также наполнены присутствием света и цвета, в качестве примера можно привести огонь, ритуальные одежды, примитивные наскальные рисунки.

Свет и цвет, следовательно, всегда ассоциируются с культурой. Их физическое и естественное проявление переплетается с их социальной функцией и с искусственным миром, создаваемым  человеком. Тем не менее, это не является причиной утраты светом и цветом их первоначальной ценности. Наоборот, это усиливает и развивает их.

Фактически наша индивидуальность освобождается от биологических  аспектов, чтобы слиться с культурой  и естественным окружением, подобно  ребенку, который развивается, взаимодействуя с идеями, символами и памятниками материальной культуры.

Очевидно, что искусственный  мир в своих самых глубоких аспектах наполнен цветными и световыми  гранями. Это верно не только для  древнейших фаз развития человеческой истории, но и для современного общества.

С этой точки зрения рассмотрим домашнее окружение, где проявляется  сущность семейных взаимоотношений; школьное окружение, где начинает развиваться  наш познавательный и побудительный  мир; естественную и искусственную  среду, где мы проводим свободное время и взращиваем эмоции.

В дополнение вспомним о  вещах, находящихся глубоко в  нашем сознании, от первых игрушек  до открыток, от определенной одежды до книги, которая неразрывно связана  с нами. Использование этих вещей  или память об использовании их в прошлом ассоциируется, более или менее осознанно, со светом и цветом, но не с материалом из которого они сделаны, с физическим и социальным окружением, где мы использовали их и где мы открыли или сотворили их символическую ценность.

Таким образом, чтобы  наше тело хорошо функционировало, чтобы  создать нашу индивидуальность и  чтобы использовать социальную среду  продуктивно, чтобы чувствовать  ее, необходимо присутствие света  и цвета, как в естественном, так  и в искусственном мире; или скорее мы нуждаемся в своих собственных цветах и своем собственном свете, подразумевая под этим свет и цвета, которые мы любим, и чем лучше мы знаем их, тем лучше мы способны связать их с собой, со своим мироощущением, со своим прошлым опытом.

Среди бесчисленных возможностей существования света и цвета, предлагаемых физическим и искусственным миром, каждый из нас выбирает несколько из них - особых, личных, любимых, наполненных глубоким значением. новогодняя картонная упаковка.

Этот выбор следует  точному пути, связанному с нашим фактическим благополучием, нашими внутренними побуждениями, нашим лучшим опытом, нашим чувством сплоченности друг с другом и упорядоченным и благожелательным контролем над внешним миром.

Поэтому не следует говорить о свете и цвете в единственном числе, скорее о свете и цветах, каждый из которых потенциально отличается для всякого индивидуума и для всякой группы в разные моменты своего существования.