Влага в жизни организмов

Вода – основа протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Только при наличии воды в организме протекают процессы фотосинтеза, терморегуляции, обменных процессов. Наиболее высоко содержание воды в периоды активной жизнедеятельности (табл. 1) и в молодом возрасте.

Но и в состоянии покоя растения не теряют влагу полностью. В сухих лишайниках содержится до 5-7% воды, в зерновках злаков – 12-14%. Независимо от климата и почвенных условий в течение года всегда можно выделить такие периоды в развитии растений, за исключение растений влажных тропиков, когда они испытывают дефицит влаги. При остальных благоприятных условиях он сильно сказывается на росте и развитии растений, обусловливает их низкорослость и бесплодие.

В процессе эволюции у растений и животных выработался многочисленные сложные приспособления, позволяющие поддерживать водный баланс и обеспечивать экономное расходование воды. Растения пустынь и степей приспособились к острому дефициту влаги, болотные и влажно-тропические растения – к избытку, а лесным видам необходима высокая влажность воздуха и умеренная влажность почв. Как и в отношении остальных факторов, эти приспособления-адаптации группируются в анатомо-морфологические, физиологические и поведенческие.

По отношению к влажности различают эвригигробионтные и стеногигробионтные организмы. Первые живут в широком диапазоне содержания влаги, а для вторых она должна быть либо высокой, либо низкой, либо промежуточной между первыми двумя. Это относится и к растениям и к животным, несмотря на то, что вторые имеют возможность отыскивать места с оптимальной влажностью. И те и другие могут легко переносить дефицит влаги (копытные, верблюд, варан, пищуха-сеноставка, из растений: лишайники, суккуленты, многие злаки, полыни, и т.д.), а могут и вовсе не выносить сухости (земноводные, пресмыкающиеся, ластоногие, из растений: все плавающие растения, сфагновые мхи, многие папоротники, из высших: недотрога обыкновенная – быстро теряет тургор, калужницы, адокса мускусная, и др.).

По способу регулирования водного режима своего тела растения делятся на пойкилогидрические (пойкилогидридные) и гомойгидрические (гомогидридные). У первых содержание воды в тканях непостоянно и зависит от влагообеспеченности биотопа (наземные водоросли, лишайники (!), мхи, тропические папоротники, из высших растений – пустынная осока (C. physodes). У них нет анатомических приспособлений, защищающих от испарения. У большинства отсутствуют устьица и транспирация равна испарению. Тела у них высыхают до воздушно-сухого состояния, а во влажную погоду напитываются водой и зеленеют. У вторых (большинство покрытосеменных растений) содержание воды более-менее постоянно при любой погоде – они регулируют испарение путем закрывания устьиц и складывания листьев, в оболочках клеток у них содержатся водонепроницаемые вещества (кутин, суберин).

Гидатофиты – это водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду.

Гидрофиты – это растения наземно-водные, частично погруженные в воду, растущие по берегам водоемов, на мелководьях, на болотах.

Гигрофиты – наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и часто на влажных почвах. Среди них различают теневые и световые.

Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху.

Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты– сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах.

Склерофиты– это растения, наоборот, сухие на вид, часто с узкими и мелкими листьями, иногда свернутыми в трубочку. Склерофиты можно подразделить на две группы: эуксерофитов и стипаксерофитов.

Кроме названных экологических групп растений, выделяют еще целый ряд смешанных или промежуточных типов.

Среди животных тоже можно выделить три экологических группы, но из-за подвижного образа жизни они выражены неявно. Среди ряда групп животных можно выделить гигрофилов и ксерофилов, т. е. влаголюбивые и сухолюбивые виды. Промежуточную группу составляют мезофилы. Среди насекомых, например, гигрофильны кровососущие комары, которые активны преимущественно в вечерние и утренние часы, а днем – либо в пасмурную погоду, либо только в тени, под пологом леса, т. е. при повышенной влажности воздуха. Ксерофильны жуки-скакуны, пустынные жуки-чернотелки, пустынная саранча и др.

Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.

К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т. п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме.

К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т. п. У пустынных жуков-чернотелок срастаются и прирастают к телу надкрылья, вторая пара крыльев редуцируется и между телом и надкрыльями образуется камера, куда выходят дыхальца насекомого. Эта камера открывается наружу лишь небольшой узкой щелью, воздух в ней насыщен водяными парами. Части тела, соприкасающиеся с внешней средой, защищены непроницаемой для воды эпикутикулой.

Физиологические приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых.

4. Ветер. Ветер играет важную роль в переносе семян растений и покоящихся зачатков животных. Плоды и семена растений могут иметь специальные приспособления к переносу ветром. Ветер также имеет значение при опылении некоторых растений. Обычно ветроопыляемые растения растут большими группами, многие деревья и кустарники цветут до распускания листьев.

Ветер оказывает и формообразующее влияние на растения. Он может ломать ветви деревьев, а ураганы ломают деревья у основания или вырывают с корнем. Обширные ветровальные участки наблюдаются в лесах умеренного пояса, преимущественно еловых, поскольку корни ели не идут глубоко в землю.

Ветер способствует формированию флагообразных форм деревьев, особенно у верхней границы их произрастания: в горах и у пределов леса на севере. По направлению этих флагообразных деревьев можно судить о направлении преобладающих ветров.

При заселении островов ветер играет двойственную роль. Во-первых, он способствует переносу на остров диаспор растений, а также различных крылатых беспозвоночных животных. Одновременно ветер уносит с острова различные не очень хорошо летающие, но крылатые формы. В результате отбора в таких местообитаниях появляются либо бескрылые формы, либо животные, умеющие затаиться при порыве ветра.

Влияние лесных сообществ на скорость ветра велико. В лесу скорость ветра значительно замедляется. Аналогичное влияние, хотя и не столь значительное оказывают и другие растительные сообщества.

5. Газовый состав атмосферы. Газовый состав атмосферы в природе значительно меняется только возле вулканов, где возрастает содержание газов, вредных для жизни животных и растений. В высокогорьях уменьшается общее давление атмосферы и парциальное давление кислорода. Животные приспосабливаются к уменьшению кислорода при помощи увеличения гемоглобина в крови. Растения приспосабливаются к жизни в высокогорьях увеличением содержания хлорофилла в листьях.

Лекция №5. «Абиотические факторы (эдафические, гидрологические, орографические)»

Дата добавления: 2014-01-06