TEMPERATURA, JAKO CZYNNIK WPŁYWAJĄCY NA ROZMIESZCZENIE ORGANIZMÓW
1. Rozmieszczenie organizmów żywych na Ziemi uzależnione jest głównie od dwóch czynników: temperatury i wilgotności. Czynniki te działając wspólnie tworzą klimat.
Zakres zmienność temperatury na kuli ziemskiej jest bardzo duży i zależy: od ilości promieniowania słonecznego docierającego od powierzchni Ziemi oraz rozmieszczenia lądów i wód w danym rejonie. Woda i lad inaczej pochłania ciepło i to może być przyczyną dużych różnic temperatury nawet na obszarach położonych w tej samej strefie klimatycznej. Ląd nagrzewa się szybko, ale też szybko to ciepło oddaje. Woda nagrzewa się i ochładza znacznie wolniej. W rezultacie zauważamy, że największe roczne wahania temperatury występują w głębi dużych kontynentów.
Organizmy mogą w dwojaki sposób przystosować się do zmieniający warunków klimatycznych panujących w strefie ich występowania. Mogą tolerować panujący klimat lub wykształcić odpowiednie przystosowania, które pozwolą im przeżyć
Temperatura wpływa na przeżywalność, rozrodczość, wzrost osobników młodocianych. Może też oddziaływać pośrednio na zasięgi występowania np. rozprzestrzenianie się chorób, a także na kształtowanie się układu np. drapieżnik - ofiara. Tolerancja roślin i zwierząt w stosunku do temperatury może zmieniać się na każdym etapie cyklu życiowego.
Przykład:
Fibik białobrzuchy (Sayornis phoebe) północna granica jego zasięgu w Ameryce Północnej pokrywa się z izotermą -4°C. Ograniczenie zasięgu w tym przypadku związane jest z kosztem energetycznym utrzymania się przy życiu w niskich temperaturach. Granica zimowego zasięgu ptaków wróblowatych wyznaczają prawdopodobnie dwa czynniki związane z panującą w tym czasie temperatura. Są to: dostępność pokarmu oraz podniesienie kosztów związanych z termoregulacja.
2. Także rośliny zabezpieczają się przed niekorzystna temperatura, która powoduje ujemny bilans wody. Należy przypomnieć, że susza nie jest wynikiem jedynie wysokich temperatur, ale też niskich- powodują one zamarzanie wody w glebie, przez co jest ona niedostępna dla roślin. Na podstawie obserwacji z 207 stacji meteorologicznych analizowano występowanie sosny (Pinus taeda) w południowo- wschodnich Stanach Zjednoczonych. Północna granica jej zasięgu prawdopodobnie wyznaczona jest przez temperaturę i ilość opadów. Tempo pobierania wody przez system korzeniowy obniża się gwałtownie w niskich temperaturach
i może się to objawiać tzw. zimową suszą fizjologiczna. Stwierdzono, że rozszerzenie zasięgu tego gatunku bardziej na północ jest nie możliwe z powodu niekorzystnego klimatu.
3.Temperatura ma rozmaity wpływ na aktywność i cykle życiowe organizmów wód płynących. Sezonowe zmiany temperatury często działają, jako sygnał do rozpoczęcia rozwoju i powodują synchronizację cyklu życiowego ze zmianami w środowisku. Co jest decydujące, jeżeli chodzi o wykorzystanie zasobów pokarmowych i dostępność partnerów. Jaja jętki przechodzą diapauzę w czasie długiej zimy. Jednak ekspozycja w temperaturze bliskiej zamarzania, po której następuje gwałtowne ocieplenie jest konieczne, aby pobudzić jaja do rozwoju. W chwili wybudowanie na rzece Saskatchewan zapory temperatura wody utrzymywała się w okolicach 4°C - nie było, więc skoku temperatury i jaja nie otrzymały sygnału do zakończenia diapauzy. W ten sposób zmienił się ustrój termiczny rzeki, co skutecznie wyeliminowano jętki oraz inne gatunki owadów z środowiska.
Wzrost organizmów również w dużym stopniu zależy od temperatury. Co potwierdzają liczne badania przeprowadzone na rybach. Szybkość rozwoju pstrąga potokowego (Salmo trutta morpha fario) zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury od 5°C -15°C a następnie przy 19°C gwałtownie spada. Świadczy to o tym, że wyższa temperatura zwiększa aktywność żerowania i wydajność asymilacji pokarmu, ale zwiększa też intensywność oddychania. W przypadku pstrąga przeżycie w temperaturze powyżej 15°C wiąże się z wysokim kosztem utrzymania procesów przemiany materii, co w istotny sposób wpływa na tempo wzrostu.
3. Temperatura jako czynnik wpływający na rozmieszczenie organizmów.
Temperatura wraz z wilgotnością to główne czynniki klimatotwórcze, które wpływają na rozmieszczenie roślin i występowanie zwierząt.
Zakres zmienności temperatur na kuli ziemskiej jest bardzo duży. Temperatura w konkretnym miejscy jest wynikiem działania dwóch czynników: ilości promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi oraz rozmieszczenia lądów i wód w danym regionie. Im dalej od równika tym kąt padania promieni słonecznych jest mniejszy, czyli na jednostkę powierzchni jest dostarczana coraz mniejsza ilość ciepła. Woda i ląd inaczej pochłaniają ciepło i to również może być powodem dużego zróżnicowania temperatury nawet na obszarach położonych na tej samej szerokości geograficznej. Wahania temperatur są najmniejsze na małych szerokościach geograficznych i nad oceanami, największe zaś w głębi mas kontynentalnych.
Jeżeli warunki klimatyczne są zbyt trudne to gatunek nie występuje. W warunkach umożliwiających przetrwanie organizm wykształca przystosowanie, które może polegać albo na ich tolerowaniu (mieszczą się w zakresie tolerancji gatunku) albo na wykształceniu przystosowania, które może im pomóc w pewnym stopniu na uniezależnienie się od panujących warunków środowiskowych.
Temperatura może oddziaływać na organizmy na każdym etapie cyklu życiowego. Wpływa na przeżywalność, rozrodczość, wzrost osobników młodocianych. Może też oddziaływać pośrednio na zasięgi występowania gatunków przez wpływ na przebieg oddziaływań konkurencyjnych między gatunkami, na rozprzestrzenianie się chorób, pasożytów, a także na kształtowanie się układu drapieżnik - ofiara. Tolerancja roślin i zwierząt w stosunku do temperatury może zmieniać się na każdym etapie cyklu życiowego. Z tego też powodu granice średnich rocznych temperatur nie zawsze muszą być skorelowane z granicami wstępowania gatunków.
Aby wykazać, że temperatura jest czynnikiem ograniczającym dany gatunek należy ustalić jaka faza cyklu życiowego organizmu jest najbardziej wrażliwa na temperaturę i ustalić zakres tolerancji w tej fazie w stosunku do temperatury. Następnie należy udowodnić, że na obszarach występowania gatunku zakres zmienności temperatury mieści się w zakresie tolerancji, a wartości letalne osiąga poza jego obszarem.
Przykładem ograniczającego wpływ temperatury jest zimowe rozmieszczenie ptaków wróblowatych w Ameryce Północnej. Związane jest ono z minimalną temperaturą stycznia. Północną granicę zasięgu fibika bladobrzuchego wyznacza izoterma -4 0C. To ograniczenie wiąże się z kosztami energetycznymi utrzymania się przy życiu w niższych temperaturach oraz z dostępnością pokarmu.
Dla każdego organizmu można wyznaczyć górną i dolną temperaturę letalną, nie są to jednak wielkości stale nawet w obrębie jednego gatunku. Organizmy mogą bowiem aklimatyzować się fizjologicznie do różnych warunków otoczenia np. odporność drzew na zamarzanie: gałązki wierzby (Salix spp.) ścięte w zimie przeżywają nawet w -150 0C, a ścięte w lecie giną w temperaturze -50C.
Gatunki przystosowując się do warunków lokalnych mogą omijać niektóre ograniczenia spowodowane temperaturą i wilgotnością. Przystosowania te mogą mieć charakter genotypowy lub fenotypowy. Formą w obrębie gatunku jest ekotyp. Tworzy on grupę populacji jednego gatunku, które przystosowane są do określonych czynników klimatycznych i siedliskowych i mogą się w tych warunkach rozmnażać. Różnicowanie ekotypów często prowadzi do tego, że jeden ekotyp nie może przeżyć w warunkach , w których bytuje inny ekotyp, z należą do jednego gatunku. Przykładem ekotypu jest krwawnik (Achillea). Ma on różne formy morfologiczne np. w górach w miarę wzrostu wysokości obniża się średnia temperatura zimy, formy tu rosnące charakteryzują się faza spoczynku zimowego i niskim wzrostem. Wzdłuż wybrzeży Kalifornii krwawnik ma formę wiecznie zielonego sukulenta o wzroście trwającym cały rok, zaś w głębi lądu występuje w podobnej formie, jest tylko wyższy.
Na rozmieszczenie geograficzne roślin mogą wpływać razem temperatura i wilgotność. Tempo parowania i transpiracji głównie uzależnione jest od wpływu ilości opadów i temperatury. Na przykład obszary podbiegunowe charakteryzują się niskimi opadami, ale nie panuje tam susza, gdyż parowanie zachodzi bardzo wolno. W temperaturach ujemnych, dostępna dla roślin woda zamarza - susza jest spowodowana nie brakiem wody, lecz jej niedostępnością dla roślin. Na podstawie obserwacji z 207 stacji meteorologicznych analizowano występowanie sosny (Pinus taeda) w południowo- wschodnich Stanach Zjednoczonych. Północna granica jej zasięgu prawdopodobnie wyznaczona jest przez temperaturę i ilość opadów. Tempo pobierania wody przez system korzeniowy obniża się gwałtownie w niskich temperaturach i może się to objawiać tzw. zimową suszą fizjologiczna Stwierdzono, że rozszerzenie zasięgu tego gatunku bardziej na północ jest nie możliwe z powodu niekorzystnego klimatu.
Przewidywane ocieplenie klimatu będzie miało wpływ na rozmieszczenie organizmów na świecie. Wiele gatunków może nie nadążyć za zmianą rozmieszczenia i szybkimi zmianami klimatu. W konsekwencji mogą zostać utracone genetyczne przystosowania do lokalnych warunków środowiska.