Περιβαλλοντικός παράγοντας

Στην οικολογία, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες είναι όλα τα αβιοτικά στοιχεία που επηρεάζουν τη δομή και τη λειτουργία ενός οικοσυστήματος. Σύμφωνα με την αναθεωρημένη θεωρία της οικολογικής διαδοχής, το οικοσύστημα και οι βιοκοινότητές του περνούν από διάφορα στάδια μέχρις ότου φτάσουν σε σχετικά σταθερή κατάσταση όπου συμβαίνουν μεν μεταβολές αλλά με αργούς ρυθμούς. Το βιοτικό δυναμικό ή κλιμακτικό μόρφωμα που προκύπτει είναι ένα μωσαϊκό καταληκτικών βιοκοινοτήτων που εξαρτάται από όλους τους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Όποιες τοπικές διαφοροποιήσεις στο μόρφωμα αντανακλούν αντίστοιχες περιβαλλοντικές μεταβολές. Παρόλο που η διαδοχή παρουσιάζει μια γενική προβλεψιμότητα ως προς τη μεταβολή της βλάστησης (ζιζάνια, θάμνοι, δάση), η αναλυτική πρόβλεψη είναι σχεδόν αδύνατη καθώς στη διαδικασία εμπλέκεται και τυχαιότητα.

Φως

Το φως είναι θεμελιώδης παράγοντας για τη ζωή. Τα φυτά περιέχουν ποικίλα επίπεδα χλωροφύλλης η οποία απορροφά ηλιακό φως στο κόκκινο και το μπλέ κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Ο ρυθμός φωτοσύνθεσης αυξάνεται όσο αυξάνεται η ένταση του φωτός, μέχρι ένα μέγιστο σημείο πέρα από το οποίο η απόδοσή της φθίνει. Το υπεριώδες (μικροκυμματικό) φως έχει αποδειχθεί βλαβερό για τα βακτήρια και πιστεύεται ότι δρα ανασταλτικά στην ανάπτυξη των φυτών και την εξάπλωσή τους σε μεγάλα υψόμετρα.

Ως προς την ένταση τα φυτά κατατάσσονται σε:

• Ηλιόφυτα: προσαρμοσμένα σε υψηλές εντάσεις
• Σκιόφυτα: προσαρμοσμένα σε χαμηλές εντάσεις
• Είδη που παρουσιάζουν και τα δυο χαρακτηριστικά ανάλογα με την ηλικία

Τα περισσότερα φυτά ανταποκρίνονται ορμονικά στις εποχιακές αλλαγές της διάρκειας του φωτός (φωτοπεριοδισμός). Τα ανθίζοντα φυτά χωρίζονται σε:

• Μακροήμερα: ανθίζουν όταν πλησιάζει η άνοιξη και η διάρκεια της ημέρας αρχίζει να μεγαλώνει (τυπικά μετά το χειμερινό ηλιοστάσιο στο βόρειο ημισφαίριο). Παραδείγματα: σπανάκι, σιτάρι.
• Βραχύμερα: ανθίζουν όταν πλησιάζει ο χειμώνας και η διάρκεια της ημέρας σταδιακά μικραίνει. Παραδείγματα: καπνά, χρυσάνθεμα, κάνναβη
• Ουδέτερα: ανθίζουν ανεξάρτητα της διάρκειας. Παραδείγματα: ντομάτα, ραδίκι

Στα πτηνά και τα ψάρια ο φωτοπεριοδισμός καθορίζει τις αποδημήσεις, τις μεταναστεύσεις και τους χρόνους αναπαραγωγής. Σε πολλά είδη πουλιών τα αναπαραγωγικά όργανα μεγενθύνονται την άνοιξη. Στα θηλαστικά και στα έντομα ο φωτοπεριοδισμός έχει μικρότερη επίδραση ή βραδύτερες αποκρίσεις.

Θερμοκρασία

Οι κάκτοι έχουν μειώσει αισθητά την επιφάνεια των φύλλων τους ώστε να εμποδίζονται οι απώλειες νερού μέσω της διαπνοής.

Η θερμοκρασία επηράζει όλες τις χημικές αντιδράσεις. Σύμφωνα με τον κανόνα του Hoff, η ταχύτητα των χημικών οργανικών αντιδράσεων διπλασιάζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 C^o, όμως παραπάνω από μια βέλτιστη τιμή τα ένζυμα απενεργοποιούνται και η ταχύτητα ελαττώνεται.

Τα φυτά συνήθως έχουν την ίδια θερμοκρασία με τον περιβάλλων αέρα. Σε ακραίες θερμοκρασιακές τιμές παρουσιάζουν έντονες μορφολογικές και φυσιολογικές προσαρμογές, όπως πχ χοντρό μονωτικό φλοιό, κάλλυμμα που αντανακλά το φως, έρπουσα συμπεριφορά. Σε μηδενικές θερμοκρασίες τα ένζυμα απενεργοποιούνται και σχηματίζεται πάγος ανάμεσα στα κύτταρα με αποτέλεσμα την αφυδάτωση του φυτού. Ανάλογα με τη ληθαργική τους χειμερινή συμπεριφορά τα φυτά κατατάσονται σε:

• Ετήσια: φυτά με μικρούς κύκλους ζωής των οποίων τα ανθεκτικά σπέρματα διαχειμάζουν.
• Ποώδη πολυετή: διαθέτουν ανθεκτικό όργανο (πχ βολβό) κάτω από το έδαφος που βλασταίνει κάθε χρόνο.
• Ξυλώδη πολυετή: αποφεύγουν τις βλάβες είτε με φυλλοβόλα συμπεριφορά (οι ανθεκτικοί οφθαλμοί παραμένουν) είτε με αειθαλή (πύκνωση του κυτταρικού διαλύματος των φύλλων).

Τα περισσότερα είδη φυτών ανταποκρίνονται σε θερμοκρασιακές μεταβολλές (σε ημερήσια ή ετήσια βάση). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται θερμοπεριοδισμός. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η εαρινοποίηση στα εύκρατα δάση όπου ο χειμερινός λήθαργος ξεκινά λόγω φωτοπεριοδισμού αλλά διακόπτεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Ανάλογα με τη θερμοκρασία του σώματός τους τα ζώα χωρίζονται σε ποικολόθερμα και ομοιόθερμα, τα οποία διατηρούν τη θερμοκρασία τους σταθερή μέσω πολύπλοκων μηχανισμών. Όπως τα φυτά έτσι και τα ζώα έχουν αναπτύξει εξελικτικές προσαρμογές αντιμετώπισης των ακραίων θερμοκρασιών, όπως για παράδειγμα κατακράτηση υγρών, νυχτόβια ζωή, εφίδρωση, θερμική μόνωση (γούνα, φτέρωμα, στρώμα λίπους), χειμερία νάρκη.

Νερό

Το νερό είναι το σημαντικότερο μόριο της βιομάζας. Σε ασπόνδυλους οργανισμούς όπως οι μέδουσες αγγίζει το 99% του βάρους τους.

Για όλους τους οργανισμούς το νερό είναι ζωτικός φορέας θρεπτικών συστατικών όπως υδρογόνο, οξυγόνο και μεταλλικά άλατα.

Τα φυτά προσλαμβάνουν νερό από τα τριχίδια που βρίσκονται στο ριζικό τους σύστημα κυρίως μέσω της φυσικής διαδικασίας της όσμωσης (μετακίνηση του νερού από αραιό διάλυμα (εδαφικό νερό) προς πυκνό (κυτταρικό διάλυμα τριχιδίων)). Όταν εισρέει αρκετό νερό σε ένα φυτικό κύτταρο αυξάνεται η πίεσή του (πίεση σπαργής) και διογκώνεται. Όταν υπάρχει υδατικό έλλειμμα η πίεση και ο όγκος μειώνονται (πλασμόλυση). Τα ποώδη φυτά βασίζονται στην καλή πίεση σπαργής για την υποστήριξη των μη ξυλωδών ιστών τους. Τα βρύα και οι λειχήνες δε διαθέτουν ρίζες αλλά απορροφούν απευθείας τους ατμοσφαιρικούς υδρατμούς.

Μεγάλο μέρος του νερού που προσλαμβάνεται αποβάλλεται από τα στόματα των φύλλων υπό μορφή υδρατμών σε μια διαδικασία που ονομάζεται διαπνοή. Πιστεύεται πως η διαπνοή παίζει ρόλο θερμοκρασιακού ρυθμιστή. Ο ρυθμός διαπνοής εξαρτάται από τους εξής παράγοντες: θερμοκρασία, υγρασία, άνεμος, μορφολογία φυτού (μέγεθος φυτού και φύλλων, αριθμός και μέγεθος στομάτων).

Με τη σειρά του, ο ρυθμός απορρόφησης νερού εξαρτάται άμεσα από τη θερμοκρασία, τη διαπνοή και το pH του εδάφους.

Σε υδατικά κορεσμένα περιβάλλοντα τα κύτταρα των ριζών δυσκολεύονται να αναπνεύσουν. Σε ξηρά περιβάλλοντα τα στόματα κλείνουν και κατά τη διάρκεια της ημέρας για να μειώσουν την απώλεια νερού (αρχόμενη πλασμόλυση). Έτσι, οι μεταβολικές διαδικασίες επιβραδύνονται.

Τα φυτά κατατάσσονται ανάλογα με την υδατική τους συμπεριφορά σε:

• Υδρόφυτα: ζούν μόνιμα σε πλημμυρισμένα εδάφη και δε διαθέτουν στηρικτικούς ιστούς
• Αλόφυτα: ζούν κοντά σε νερά υψηλής αλατότητας
• Μεσόφυτα: γενικευμένα φυτά που ζούν με κανονική παροχή νερού
• Ξηρόφυτα: φυτά τα οποία έχουν αναπτύξει τεχνικές αντοχής ή αποφυγής της ξηρασίας. Χωρίζονται περαιτέρω σε εφήμερα (αναπτύσσονται γρήγορα και μόνο κατά τις υγρές περιόδους), σαρκώδη (αποθηκεύουν νερό στους ιστούς τους) και φρεατόφυτα (επενδύουν σε μεγάλη και βαθειά ανάπτυξη ριζικού συστήματος με σκοπό να καταναλώσουν υπόγεια νερά).

Όταν τα ζώα αφυδατώνονται υπερθερμαίνονται και ο μεταβολισμός τους απενεργοποιείται. Επίσης το αίμα τους πυκνώνει και δυσκολεύεται η κυκλοφορία του.

Έδαφος

Το έδαφος για τα φυτά είναι μέσο στήριξης, νερού και θρεπτικών. Αποτελείται από οργανική ύλη (χούμος) αλλά κυρίως από ανόργανη προερχόμενη από αποσάθρωση πετρωμάτων. Τυπικά η ανόργανη ύλη περιέχει άργίλο (πηλό), ιλύς (λάσπη) και άμμο. Το ποσοστό του κάθε υλικού καθορίζει την ευκολία διείσδυσης των ριζών, τον αερισμό (αριθμό και μέγεθος εδαφικών πόρων), την αποστράγγιση, τη θερμοκρασία και την παροχή θρεπτικών.