Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ВЛАЖНОСТЬ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Вода совершенно необходима для всех организмов. Она служит составной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Только при ее наличии в организме могут осуществляться биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен. Вода, с растворенными в ней веществами обуславливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, межклеточный обмен.
Среднее содержание воды в клетках составляет 75-85 %. Оно зависит от типа ткани и возраста. Чем выше уровень метаболизма клетки, тем больше ее потребность в воде.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Это масса водяного пара в 1 м3 воздуха в граммах.
R = P_ ∙ 100 % , где р – абсолютная влажность;
ps ps – максимально возможная влажность при данной
температуре..
Это разность между максимально возможной и абсолютной влажностью при данной температуре:
d = ps – p
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ В СВЯЗИ С ВОДНЫМ РЕЖИМОМ
По отношению к влажности различают эвригидробионтные и стеногидробионтные организмы. Эвригидробионтные приспособились жить при различных колебаниях влажности, а для стеногидробионтных она должна быть определенной: либо высокой, либо средней, либо низкой.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ВОДНОМУ РЕЖИМУ
Гидрофиты – водные растения
Гидатофиты – это растения, целиком или большей частью погруженные в воду.
Тело их погружено в воду и только цветение происходит над водой. Одни из растений этой группы свободно плавают в воде (оставаясь целиком погруженными): пузырчатка обыкновенная, ряска трехдольная, альдрована пузырчатая. Другие укореняются на дне водоема, например, рдесты, лютик жестколистный, элодея канадская, болотник изменчивый, валлиснерия. Третьи выносят на поверхность воды только свои листья и листоподобные стебли, оставаясь погруженными растениями. Это плавающие на поверхности водоема: водокрас обыкновенный, сальвиния плавающая, ряска малая, а также растения, укореняющиеся на дне: кувшинки, кубышки, телорез алоэвидный, гречиха земноводная, рдест плавающий и др. Некоторые авторы эту третью группу растений выделяют в особую экологическую группу – аэрогигрофиты.
Гидрофиты (собственно гидрофиты) Это прибрежные растения. Например, стрелолист обыкновенный, частуха подорожниковая, камыш озерный, сусак зонтичный, поручейник широколистный, тростник обыкновенный, манник наплывающий, ежеголовник и др. Весной эти растения развиваются в воде как погруженные, а летом оказываются на суше. Своими подземными органами они остаются связанными с водой.
Адаптивные особенности.
Большинство погруженных и плавающих растений обладают очень большой поверхностью тела по отношению к его общей массе, так как они поглощают воду, растворенные в ней вещества и газы через эпидерму тела. Побеги длинные и тонкие, подводные листья удлиненные или рассеченные на мелкие доли. Корни выполняют функцию прикрепления к почве, не образуют корневых волосков, рано теряют корневой чехлик. У многих водных растений корни недоразвиваются. Многим растениям свойственна гетерофилия – разнолистность. Подводные листья тонкие, длинные или же тонко рассеченные. Плавающие листья плотные, цельные. Механические и проводящие ткани погруженных в воду частей растений развиты слабо. В основном представлена флоэма, а ксилема плохо развита. В плавающих частях многих растений развита воздухоносная паренхима (аэренхима). Подводные листья не имеют устьиц. Устьица на листьях, находящихся на поверхности воды, есть только на наружной поверхности. Эпидермис на погруженных в воду частях тонкий, не имеет защитных образований (кутикулы, воскового, слоя, волосков), обладает способностью ослизняться (слизь уменьшает трение).
Большинство водных растений легко размножаются вегетативно. Семенное размножение затруднено. В этом случае цветки или соцветия выносятся над поверхностью воды. Семена и плоды распространяются водой, ветром, водоплавающими птицами и другими способами. У плодов нередко есть приспособления к плаванию: воздухоносные полости (рдесты, кувшинки, кубышки, частухи); выросты на поверхности плода (например, орех водяной). Липкие семена ситников, кувшинок и др. могут распространяться водными птицами и другими животными, прикрепляясь к их конечностям и покровам тела. Ветром разносятся плоды пушицы и рогоза, имеющие летучки
Гигрофиты – это наземные растения чрезвычайно увлажненных мест обитания. Обладают невысокой засухоустойчивостью. Это тропические растения, обитающие при высокой температуре и высокой влажности воздуха. У них устьица всегда открыты и слабо выражена регуляция транспирации. Листовые пластинки крупные, нередко рассеченные. На листьях имеются водяные устьица – гидатоды, через которые происходит удаление избытка воды в ходе процесса гуттации (выделение воды в капельно-жидком виде). Во всех органах – воздухоносные полости. Механические ткани в стеблях и листьях развиты слабо. Прочность тканей определяется в основном тургором клеток. Корни, слабо разветвленные с небольшим числом корневых волосков. Есть гигрофиты и среди растений умеренной зоны. Это лесные растения, растущие в приземном увлажненном слое тенистых лесов. Это кисличка, адокса, двулепестник, недотрога обыкновенная, чистотел, тонкие виды папоротников и др. Другая группа гигрофитов умеренной зоны представлена растениями, обитающими на открытых сырых местах, на лугах, болотистых переувлажненных почвах. Это калужница болотная, пушицы, сердечники, подмаренник болотный, ситники, манник наплывающий, осока острая и др.
Мезофиты – это растения, предпочитающие умеренное увлажнение почвы и воздуха. Это большинство лесных и луговых трав, лиственных деревьев, сельскохозяйственных культур и сорняков. У таких растений хорошо развита корневая система с многочисленными корневыми волосками, хорошо развиты механические и проводящие ткани, устьица находятся на нижней стороне листа, транспирация хорошо регулируемая.
Ксерофиты – это растения засушливых местообитаний, приспособленные к постоянному недостатку влаги. Среди ксерофитов различают две группы:
Суккуленты. Это растения, накапливающие воду в тканях свое тела. Этим объясняется мясистость их стеблей или листьев. Подразделяются на листовые суккуленты (агавы, алоэ, толстянки и др.) и стеблевые суккуленты (кактусы, молочаи, очитки и др.). У таких растений в листьях или стеблях развита водоносная паренхима. В цитоплазме клеток содержаться слизи, удерживающие воду. В нашей местности суккулентных растений мало: молодило, очитки.
Склерофиты. Это растения, которые не могут удерживать воду в тканях тела. Это сухие и жесткие кустарники или травы. В отличие от суккулентов они не накапливают в тканях воду, а наоборот, интенсивно ее испаряют. Это верблюжья колючка, саксаулы, астрагалы, ковыли, полыни и др. Произрастают в сухих степях, полупустынях и пустынях. Обычно склерофиты низкорослы, но обладают мощно развитой корневой системой. Корни либо поверхностные, широко разветвленные и хорошо улавливающие атмосферные осадки, либо стержневые, проникающие на большую глубину до грунтовых вод. Листья мелкие, часто в виде колючек, чешуй, игл. На них много устьиц, которые при недостатке воды закрываются. Большие листья (например, у ковыля, типчака) могут свертываться устьичной стороной внутрь. У других растений листья сильно рассечены, стебли часто покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти особенности обеспечивают четкую регуляцию водного обмена. Но основной эколого-морфологической особенностью склерофитов является способность их протоплазмы выдерживать сильное обезвоживание, и высокое осмотическое давление, благодаря которому корневая система интенсивно поглощает почвенную влагу.
В северных широтах или высоко в горах многие растения так же испытывают недостаток влаги из-за физиологической недоступности почвенной воды при низких температурах. Растения, обитающие в холодных и влажных местах, называются психрофитами, а в холодных и сухих – криофитами.
Иногда выделяют группу растений-тропофитов, произрастающих в областях с чередованием влажного и засушливого сезонов. Это деревья и кустарники, теряющие листву в неблагоприятные периоды. Тропофиты, сбрасывающие листву во время летней засухи, называются зимнее-зелеными (например, баобабы).
По отношению к колебаниям водоснабжения и испарения растения подразделяются на пойкилогидрические и гомойогидрические. У первых количество воды в тканях непостоянно и зависит от условий влажности среды (многие мхи, водоросли, папоротники). Вторые способны поддерживать относительное постоянство содержания воды в тканях и менее зависят от увлажнения окружающей среды (семенные растения).
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ЖИВОТНЫХ ПО ОТНОШЕНИЮ К ВОДНОМУ РЕЖИМУ
Среди наземных животных по отношению к водному режиму можно выделить три экологические группы, но они выражены менее четко, чем у растений.
Гигрофилы – влаголюбивые животные, нуждающиеся в высокой влажности среды. У них слабо развиты или вообще отсутствуют механизмы регуляции водного обмена. Они не могут накапливать в значительном количестве и удерживать длительное время запасы воды в теле. Такие животные обитают, как правило, во влажной среде и вынуждены постоянно пополнять запасы воды. К типичным гигрофилам относятся мокрицы, ногохвостки, комары, стекозы и другие членистоногие, наземные планарии и немертины, которые обитают лишь в тропических лесах с влажным воздухом, ужи, жужелицы, хамелеоны.. Типично гигрофильной группой являются наземные моллюски и амфибии.
Мезофилы – животные, обитающие в условиях умеренной влажности. Типичными мезофиллами являются многие насекомые, птицы, млекопитающие. Мезофилы занимают промежуточное положение между гигрофилами и ксерофилами.
Ксерофилы – это сухолюбивые животные, не переносящие высокой влажности. Например, такие обитатели пустынь, как верблюды, пустынные грызуны и пресмыкающиеся, легко переносят сухость воздуха в сочетании с высокой температурой. У всех ксерофилов хорошо развиты механизмы регуляции водного обмена и приспособления к удержанию воды в теле.
У пресмыкающихся, наиболее широко распространенных в сравнительно засушливых местах,
признаки ксерофильности проявляются в отсутствии кожных желез, в выделении мочевой
кислоты, а не мочевины, требующей для растворения больше воды, в наличии ряда других анатомо-морфологических и физиологических особенностей. Приспособления к жизни в засушливых условиях могут быть самыми различными. Так, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре; многие насекомые, грызуны и другие животные получают воду с пищей; некоторые млекопитающие избегают дефицита влаги путем отложения жиров, при окислении которых образуется метаболическая вода. За счет метаболической воды живут многие насекомые, питающиеся сухим кормом, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики и др.
АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К РЕЖИМУ ВЛАЖНОСТИ
АДАПТАЦИИ К НЕДОСТАТКУ ВЛАГИ
Условия водного режима сказываются на внешнем облике организмов, на их внутреннем строении, поведении и на всех процессах жизнедеятельности. Поэтому такие приспособления экологи делят на морфологические, физиологические и экологические, в том числе поведенческие и различные ритмологические особенности в жизни животных и растений.
К морфологическим приспособлениям от высыхания следует отнести, например, особенности структуры покровов (непроницаемость, панцирность), наличие различных волосков и щетинок, воскового и лакового покрытия; расположение устьиц и их размеры, количество на единицу поверхности, особенности режима закрывания. У насекомых – строение спиракул (трахеальные отверстия), степень их защищенности щетинками (у жуков – надкрыльями), способность замыкать спиракулы.
К числу физиологических приспособлений к жизни в засушливых условиях можно отнести: запасание большого количества воды в тканях растений и способность животных выделять сухие экскреты (мочевую кислоту и гуано); разнообразные способы продолжительного удерживания ее, например, путем реабсорбции, то есть обратного поглощения воды в кишечнике, или путем связывания воды коллоидами, или выделять метаболическую воду, образованную за счет диссимиляции жиров и углеводов. Способностью выделять воду путем окислительных процессов в ходе обмена веществ обладают многие беспозвоночные и позвоночные животные. Есть такие организмы, например, кенгуровая крыса и карманчиковая мышь в пустынях Нового Света и тушканчик в пустынях Старого Света, которые вовсе не пьют воду, так как полностью живут за счет метаболической воды и реабсорбции воды в мочевыделительной системе (их почки концентрируют соли в моче, экономя тем самым воду). Днем они остаются в норах, не расходуя воду на температурную регуляцию, и сохраняют воду, выделяя очень концентрированную мочу.
Чрезвычайно многообразны приспособления поведенческого характера у животных. Среди них: выбор мест, защищенных от высыхания, миграции в более влажные слои почвы, зарывание в подстилку, отлет с наступлением сухости к лесонасаждениям и т.п. Многие в период засухи переходят на более влажные корма, если такой выбор возможен. Организмы, не способные сокращать испарение, обладают обычно ночной активностью, пребывая днем в норах или зарываясь в песке.
АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К СЕЗОННОМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ВЛАГИ
Важное значение для живого имеет сезонное распределение влаги в течение года, а также ее суточные колебания.
Как приспособление к выживанию в период засухи выступает летняя спячка и диапауза у животных и состояние вынужденного покоя у растений. Эти явления обычны в жизни обитателей пустынь и сухих степей. В таких районах есть организмы, у которых в зависимости от выпадения осадков за один и тот же вегетационный период неоднократно может приостанавливаться рост и развитие и возобновляться вновь с появлением влаги. Это наблюдается, например, у осоки вздутой, некоторых акаций и астрагалов.
Очень важным приспособлением к сухому климату является своеобразный ритм сезонного развития.
Растения эфемеры (греч. ephemerae – однодневный, мимолетный) имеют очень короткий вегетационный период, сжатый сроками весеннего или летнего увлажнения. Это однолетние растения. Например, весенние эфемеры (бурачок маленький, незабудка песчаная, вероника весенняя, крупка весенняя, проломник весенний, арабидопсис и др.) начинают развиваться в конце февраля – середине марта и успевают пройти весь цикл за 15 – 30 дней.
Эфемерами могут быть и насекомые, ракообразные (например, щитни) и даже рыбы. Среди них многие представители из отряда карпозубообразных, обитающих в небольших водоемах, лужах и даже дуплах деревьев, например, африканские нотобрахии и афиосимеоны, южноамериканские карпозубые (цинолебий, птеролебий и раховия) живут в кратковременных реках, образованных в период ливневых дождей. Пока существуют эти реки (2-3 месяца), рыбы успевают пройти полный цикл развития: из икры выводятся мальки, которые быстро растут, развиваются до взрослых и выметывают икру. С наступлением засухи родители гибнут. Все это сухое время года вышеназванные виды рыб переживают в виде икринок, лежащих в иле. Для некоторых такое подсыхание даже стало необходимостью, без которой рыбы теряют способность к развитию.
Многолетние растения эфемероиды могут задерживать свое развитие, пока влажность не станет оптимальной или пройти, как эфемеры весь цикл наземного развития в короткие ранневесенние сроки. Это типичные растения степей – тюльпаны, нарциссы, птицемлечники, мятлик луковичный, некоторые хохлатки и др.
PAGE 5