A. Ảnh hưởng của ánh sáng
- Ánh sáng là nhân tố cơ bản, chi phối trực tiếp hoặc gián tiếp đến hầu hết các nhân tố khác. Cường độ và thành phần của phổ ánh sáng giảm dần từ xích đạo đến các cực, từ mặt nước đến đáy sâu. Ánh sáng còn biến đổi tuần hoàn theo ngày đêm và theo mùa.
- Ánh sáng gồm các chùm tia đơn sắc có bước sóng khác nhau. Dải tia tử ngoại (bước sóng < 3.600 A0) tham gia vào sự chuyển hóa vitamin ở động vật, song ánh sáng giàu các tia tử ngoại có thể hủy hoại nguyên sinh chất và hoạt động của các hệ men, gây ung thư da. Dải hồng ngoại (bước sóng > 7.600 A0) chủ yếu tạo nên nhiệt. Ánh sáng nhìn thấy (bước sóng từ 3.600 – 7.600 A0) trực tiếp tham gia vào quá trình quang hợp, quyết định đến thành phần cấu trúc của hệ sắc tố và sự phân bố của các loài thực vật.
1. Sự thích nghi của thực vật.
- Thực vật, tảo,… có màu là những loài có khả năng hấp thụ ánh sáng cho quang hợp. Không có ánh sáng, cây cối không thể tồn tại được. Ánh sáng chi phối đến mọi hoạt động của đời sống thông qua những biến đổi thích nghi về các đặc điểm cấu tạo, sinh lí và sinh thái của chúng.
- Thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác nhau và nhu cầu ánh sáng khác nhau đối với đời sống, thực vật được chia thành 3 nhóm chính:
+ Nhóm cây ưa sáng (nhiều loài cỏ, cây tếch, phi lao, bồ đề…) mọc ở nơi trống trải, có lá dày, màu xanh nhạt. Trên tầng ưa sáng của rừng ẩm thường xanh ở nhiệt đới còn có tầng cây vượt tán với những thân cây cao 40-50m hay cao hơn nữa.
+ Nhóm cây ưa bóng: tiếp nhận ánh sáng khuếch tán, thường sống dưới tán cây khác (phong lan, vạn niên thanh, gừng, riềng…) có lá mỏng, màu xanh đậm.
+ Giữa 2 nhóm cây sáng và ưa bóng là nhóm cây chịu bóng, gồm những loài phát triển được cả nơi giàu ánh sáng và nơi ít ánh sáng, tạo nên những tấm thảm xanh ở đáy rừng.
2. Sự thích nghi của động vật
- Khác với thực vật, nhiều loài động vật có thể sống trong bóng tối (động vật sống trong hang hay động vật sống dưới đáy biển sâu).
- Liên quan tới điều kiện chiếu sáng, động vật được chia thành 2 nhóm chính:
+ Những loài ưa hoạt động ban ngày (ong, thằn lằn, nhiều loài chim, thú…) với thị giác phát triển và thân có màu sắc nhiều khi rất sặc sỡ giúp nhận biết đồng loại, ngụy trang hay để dọa nạt… Ong sử dụng vị trí của mặt trời để đánh dấu và định hướng nguồn thức ăn, chim sử dụng mặt trời để định hướng khi di cư.
+ Những loài ưa hoạt động ban đêm hoặc sống trong hang: bướm đêm, cú, cá hang… thân màu sẫm. Mắt có thể rất tinh (cú, chim lợn) hoặc nhỏ lại (lươn) hoặc tiêu giảm, thay vào đó là sự phát triển của xúc giác và cơ quan phát sáng (cá biển ở sâu). Nhiều loài lại ưa hoạt động vào chiều tối (muỗi, dơi) hay sáng sớm (nhiều loài chim).
- Một số sâu bọ ngừng sinh sản khi thời gian chiếu sáng trong ngày không thích hợp (hiện tượng đình dục). Thời gian chiếu sáng cực đại trong ngày còn làm thay đổi mùa đẻ trứng của cá hồi. Khi chuyển thời gian chiếu sáng cực đại/ ngày, cá thay đổi mùa đẻ trứng từ đông sang thu.
3. Nhịp điệu sinh học.
- Nhiều yếu tố tự nhiên nhất là những yếu tố khí hậu biến đổi có chu kì theo các quy luật thiên văn: vận động của Trái Đất quanh trục của mình hay trên quỹ đạo quay quanh Mặt Trời và sự vận động của Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với sự dao động của thủy triều. Tính chu kì đó đã quyết định đến mọi quá trình sinh lí – sinh thái diễn ra ngay trong cơ thể của mỗi loài, tạo cho sinh vật hoạt động theo những nhịp điệu chuẩn xác như chiếc đồng hồ sinh học.
- Ví dụ: Lá cây đậu rủ xuống và đêm, hướng lên vào ban ngày; ban ngày chuột ngủ trong hang, ban đêm ra ngoài hoạt động… tất cả những thích nghi trên liên quan chặt chẽ với độ dài thời gian chiếu sáng, nhiệt độ và độ ẩm biến đổi theo chu kì ngày đêm.
B. Ảnh hưởng của nhiệt độ.
- Nhiệt độ trên bề mặt trái đất biến thiên rất lớn còn sinh vật chỉ sống được trong giới hạn nhiệt độ rất hẹp (0-500C), thậm chí còn hẹp hơn. Nhiệt độ tác động mạnh đến hình thái, cấu trúc cơ thể, tuổi thọ, các hoạt động sinh lí- sinh thái và tập tính của sinh vật. Sống ở nơi giá rét, thực vật có vỏ dày cách nhiệt, sinh trưởng chậm, ra hoa kết trái tập trung vào thời gian ấm trong năm; động vật có lớp mỡ dưới da và lớp lông dày, di cư trú đông và ngủ đông.
- Với thân nhiệt, sinh vật được chia thành 2 nhóm: nhóm biến nhiệt và nhóm đồng nhiệt (hằng nhiệt).
+ Ở sinh vật biến nhiệt, thân nhiệt biến đổi theo nhiệt độ môi trường (các loài vi sinh vật, thực vật, động vật không xương sống, cá, lưỡng cư, bò sát). Sinh vật biến nhiệt điều chỉnh thân nhiệt thông qua sự trao đổi nhiệt trực tiếp với môi trường. Ngược lại, những loài đồng nhiệt có thân nhiệt ổn định, độc lập với sự biến đổi của nhiệt độ môi trường (chim, thú). Do vậy, nhóm này có khả năng phân bố rộng.
+ Ở động vật đồng nhiệt sống ở vùng lạnh phía Bắc, các phần cơ thể nhô ra thường nhỏ hơn (tai, đuôi…), còn kích thước cơ thể lại lớn hơn so với loài tương tự sống ở phía Nam thuộc Bắc Bán Cầu. Ngược lại, động vật biến nhiệt ở vĩ độ thấp có kích thước cơ thể tăng lên (trăn, đồi mồi, cá sấu, kì đà…)
- Ở sinh vật biến nhiệt, nhiệt được tích lũy trong 1 giai đoạn phát triển hay cả đời sống gần như là 1 hằng số và tuân theo công thức:
T = (x – k).n
Trong đó, T là tổng nhiệt hữu hiệu ngày; x là nhiệt độ môi trường; k là nhiệt độ ngưỡng của sự phát triển; n là số ngày cần để hoàn thành 1 giai đoạn hay cả đời sống của sinh vật.
C. Ảnh hưởng của độ ẩm.
- Cơ thể sinh vật chứa tới 50-70% là nước, thậm chí 99%. Do đó, cơ thể thường xuyên trao đổi nước với môi trường. Nước là môi trường sống của thủy sinh vật. Trên cạn, lượng mưa và độ ẩm quyết định đến sự phân bố, mức độ phong phú của các loài sinh vật, nhất là thảm thực vật.
- Liên quan tới độ ẩm và nhu cầu nước đối với đời sống, thực vật được chia thành 3 nhóm: thực vật ưa ẩm, thực vật chịu hạn và nhóm trung gian là thực vật ưa ẩm vừa (trung sinh). Thực vật ưa ẩm sống ở nơi có độ ẩm cao, gần mức bão hòa. Thực vật chịu hạn tồn tại ở những nơi độ ẩm rất thấp (trên các cồn cát hay hoang mạc).
- Thực vật chịu hạn có khả năng tích trữ nước trong cơ thể (ở rễ, củ, thân và lá), giảm sự thoát hơi nước (khí khổng ít, lá hẹp hoặc biến thành gai, rụng lá vào mùa khô…), tăng khả năng tìm nước (rễ rất phát triển, nhiều cây có rễ phụ để hút ẩm như si, đa) và cuối cùng là khả năng “trốn hạn”, tức là cây tồn tại dưới dạng hạt dưới mặt đất. Vào mùa ẩm, hạt nảy mầm, phát triển và nhanh chóng ra hoa kết trái. Ví dụ, các loài thực vật ở hoang mạc.
- Động vật có những loài ưa ẩm (ếch, nhái), ưa ẩm vừa và những loài chịu được khô hạn (lạc đà, đà điểu, thằn lằn…). Ở động vật biến nhiệt, khi độ ẩm giảm thấp, tuổi thọ bị rút ngắn do mất nước. Ngược lại, khi độ ẩm quá cao, nhiệt độ xuống thấp, tỉ lệ chết càng cao. Ở điều kiện khô nóng, động vật đồng nhiệt giảm tiết mồ hôi, ít bài tiết nước tiểu, chuyển hoạt động vào ban đêm hay trong hang hốc. Trên các hoang mạc nóng và khô, thân con vật có màu vàng (con trùng, thằn lằn), ở nơi cực lạnh, thân lại có màu trắng (gấu trắng Bắc cực).
D. Sự tác động tổ hợp của nhiệt - ẩm.
Nhiệt và ẩm là 2 yếu tố chính của khí hậu, chi phối rất mạnh đến sự phân bố và đời sống của các loài. Sự tác động tổ hợp của nhiệt - ẩm lên sinh vật được gọi là biểu đồ “vùng sống” hay “thủy nhiệt đồ” của 1 loài sinh vật theo nhiệt - ẩm.
