Адаптации наземных растений и животных к водному режиму

Нормальное функционирование растений возможно лишь при достаточном обеспечении их водой. Низшие растения влагу поглощают всей поверхностью, мхи - ризоидами, а высшие растения – корнями (и некоторыми специализированными органами), в которых развивается сосущая сила до 60 атм.

По типу ветвления различают корневые системы - экстенсивную, охватывающую большой объем почвы, но слабо ветвящуюся и редко ее пронизывающую (саксаул, сосна, береза, васильки и др.) и интенсивную, охватывающую небольшой объем почвы, но густо ее пронизывающую (дерновинные злаки). Многим видам свойственна промежуточная корневая система, а у растений аридных регионов в период увлажнения образуются эфемерные корни, отмирающие с наступлением засухи.

Поглощенная вода транспормируетсяот клетки в клетке, а затем по сосудам во все органы, где расходуется на фотосинтез (0,5%), транспирацию и поддержание тургора. При достаточной обеспеченности влагой говорят, что водный баланс уравновешен, хотя это равновесие может и нарушаться (кратковременно или на более длительный период). По приспособленности растений к колебаниям водного баланса различают:

- пойкилогидридные виды, не способные к активной регуляции водного режима, а содержание воды в их клетках определяется влажностью воздуха (водоросли, мхи, лишайники и другие), они способны высыхать до воздушного состояния, но при увлажнении оживают;

- гомойогидридные, способные поддерживать на постоянном уровне содержание воды в клетках закрыванием устьиц, складыванием листьев, развитием на поверхности листьев мощной кутикулы, воскового налета и т.п. Это большинство высших растений, которые по характеру адаптаций делятся на:

- гигрофиты, обитающие в относительно влажных местах и не переносящие водного дефицита (потеря 15-20% вод смертельна). Они отличаются крупными, но тонкими листьями со слаборазвитым эпидермисом, толстым, но слаборазвитым корнем, хорошо развитой воздухоносной тканью и так далее;

- мезофиты – растения умеренно влажных местообитаний с хорошо развитой корневой системой, крупными, но мягкими листьями, с расположенными на их нижней стороне устьицами, хорошо выраженной регуляцией транспирации, к ним относятся многие луговые и лесные травы, большинство наших лиственных деревьев;

- ксерофиты – растения засушливых мест, хорошо переносящие почвенную и атмосферную засухи. Преодоление недостатка влаги достигается увеличением ее поглощения мощной корневой системой и хорошо развитой водопроводящей системой, а уменьшение расхода влаги обеспечивается редукцией листовой пластинки, толстым эпидермисом с различными выростами, запасанием влаги и т.д. В зависимости от доминирования тех или иных адаптаций они разделяются на:

- суккуленты, запасающие большое количество воды в стеблях или листьях (кактусы, алоэ и др.);

- склерофиты – с сухим и жестким телом (саксаул);

- стипаксерофиты – дерновинные узколистные злаки, способные переносить сильное обезвоживание.

Животные воду получают при питье, с сочной пищей, некоторые через покровы, а ряд видов обходятся метаболической водой. Потери же ее происходят при выведении продуктов обмена, а также при дыхании и теплообмене.

Учитывая постоянную потерю воды из организма и неравномерность ее распределения в пространстве, у животных выработался ряд морфологических, физиологических и поведенческих адаптаций к жизни в условиях с разной увлажненностью. Примером морфологических приспособлений, предотвращающих потерю воды, является развитие мощного хитинового покрова у насекомых засушливых мест, рогового покрова у рептилий, у птиц перьевого, а у млекопитающих – волосяного покрова. Из физиологических механизмов, сокращающих потерю влаги важнейшим является ее обратное всасывание в почечных канальцах и заднем отделе кишечника.

Способствуют поглащению воды регулярные миграции животных на водопой или в места с повышенной влажностью, как направленные (гигротаксисы), так и ненаправленные (ортокенезы). У ряда видов влага поглащается из воздуха через кожные покровы или оболочку яиц. Сложную форму эколого-физиологических адаптаций к недостатку влаги представляет летняя спячка ряда видов. У пустынных животных большое значение имеет метаболистическая вода; у верблюда, по материалам Шмидт-Нильсена, вода запасается в плазме крови, эритроцитах, ее сохранинию способствуют гетеротермность животного (+), жировые отложения, волосяная подушка.

В целом животных по отношению к водному режиму можно разделить на 3 экологические группы, которые, однако, выражены менее четко, чем у растений:

- гигрофилы – со слабым развитием или полным отсутствием механизмов регуляции водного обмена. Они не могут удерживать влагу, вынуждены постоянно пополнять ее запасы и, как следствие, населяют места с высокой влажностью;

- мезофилы – обитают в условиях умеренного увлажнения (50-80%) и сравнительно легко переносят ее колебания (большинство наземных видов);

- ксерофилы – сухолюбивые животные с хорошо развитыми механизмами регуляции водного обмена и приспособлением к удержанию воды в теле. Это так называемые «чистые типы», а чаще всего приспособления осуществляются сочетанием всех возможных путей адаптации.

Дата добавления: 2013-12-12