Влажността като екологичен фактор и хидроосмотични адаптации на организмите. Екология: Светлина, температура и влажност като фактори на околната среда, Тест

Светлина, температура и влажност като фактори на околната среда

тест

3. Влажността като фактор на околната среда

Първоначално всички организми са били водни. След като завладяха земята, те не загубиха зависимостта си от водата. Водата е неразделна част от всички живи организми. Влажността е количеството водна пара във въздуха. Без влага или вода няма живот.

Влажността е параметър, който характеризира съдържанието на водни пари във въздуха. Абсолютната влажност е количеството водна пара във въздуха и зависи от температурата и налягането. Това количество се нарича относителна влажност (т.е. съотношението на количеството водна пара във въздуха към наситеното количество пара при определени условия на температура и налягане.)

В природата има ежедневен ритъм на влажност. Влажността варира както вертикално, така и хоризонтално. Този фактор, заедно със светлината и температурата, играе важна роля в регулирането на дейността на организмите и тяхното разпространение. Влажността също променя влиянието на температурата.

Изсушаването на въздуха е важен екологичен фактор. Особено за сухоземните организми изсушаващият ефект на въздуха е от голямо значение. Животните се адаптират, като се преместват в защитени зони и са активни през нощта.

Растенията абсорбират вода от почвата и почти напълно (97-99%) се изпаряват през листата. Този процес се нарича транспирация. Изпарението охлажда листата. Благодарение на изпарението, йоните се транспортират през почвата до корените, транспортът на йони между клетките и т.н.

Определено количество влага е от съществено значение за сухоземните организми. Много от тях се нуждаят от относителна влажност от 100% за нормален живот и обратното, организъм в нормално състояние не може да живее дълго време в абсолютно сух въздух, тъй като постоянно губи вода. Водата е съществена част от живата материя. Следователно загубата на вода в определено количество води до смърт.

Растенията със сух климат се адаптират към морфологични промени, намаляване на вегетативните органи, особено листата.

Сухоземните животни също се адаптират. Много от тях пият вода, други я изсмукват през кожата на тялото в течно или парообразно състояние. Например повечето земноводни, някои насекоми и акари. Повечето пустинни животни никога не пият, те задоволяват нуждите си за сметка на водата, доставяна с храна. Други животни получават вода в процеса на окисление на мазнините.

Водата е от съществено значение за живите организми. Следователно организмите се разпространяват в местообитанието в зависимост от нуждите си: водните организми живеят постоянно във вода; хидрофитите могат да живеят само в много влажна среда.

От гледна точка на екологичната валентност хидрофитите и хигрофитите принадлежат към групата на стеногигерите. Влажността значително влияе върху жизнените функции на организмите, например 70% относителна влажност е много благоприятна за полското узряване и плодовитостта на мигриращите женски скакалци. При благоприятно размножаване те причиняват огромни икономически щети на културите в много страни.

За екологична оценка на разпространението на организмите се използва показател за сухота на климата. Сухотата служи като селективен фактор за екологичната класификация на организмите.

По този начин, в зависимост от характеристиките на влажността на местния климат, видовете организми се разпределят в екологични групи:

1. Хидатофитите са водни растения.

2. Хидрофитите са сухоземно-водни растения.

3. Хигрофити - сухоземни растения, живеещи в условия на висока влажност.

4. Мезофитите са растения, които растат при средна влажност

5. Ксерофитите са растения, които растат при недостатъчна влага. Те от своя страна се делят на: сукуленти – сукулентни растения (кактуси); склерофитите са растения с тесни и малки листа, сгънати в каналчета. Те също се делят на евксерофити и стипаксерофити. Еуксерофитите са степни растения. Stipaxerophytes са група теснолистни тревни треви (перена трева, власатка, тънкокрака и др.). От своя страна мезофитите също се делят на мезохигрофити, мезоксерофити и др.

Отстъпвайки по стойност на температурата, влажността все пак е един от основните фактори на околната среда. През по-голямата част от историята на дивата природа органичният свят е представен изключително от водните норми на организмите. Неразделна част от огромното мнозинство живи същества е водата и за възпроизвеждането или сливането на гамети почти всички от тях се нуждаят от водна среда. Сухопътните животни са принудени да създават в тялото си изкуствена водна среда за оплождане и това води до факта, че последната става вътрешна.

Влажността е количеството водна пара във въздуха. Може да се изрази в грамове на кубичен метър.

Биотични връзки на организмите в биоценозите. Проблемът с киселинния дъжд

Факторът на околната среда е определено състояние или елемент от околната среда, който има специфичен ефект върху тялото. Факторите на околната среда се делят на абиотични, биотични и антропогенни ...

Замърсяване на околната среда с твърди производствени и битови отпадъци

Откриването на пестицидите - химически средства за защита на растенията и животните от различни вредители и болести - е едно от най-важните постижения на съвременната наука. Днес в света се прилагат 300 кг препарати на 1 хектар...

Общи принципи на почвено-екологичния мониторинг

Адаптация на растенията към водния режим

екологично водно сухоземно растение Тялото на растението е 50-90% вода. Цитоплазмата е особено богата на вода (85-90%), а има много в клетъчните органели. Водата е от първостепенно значение в живота на растенията...

Проблеми на атмосферното замърсяване и изтъняването на озоновия слой

Парчета объркване са вързани от уикитата на различни объркващи речи в процеса на човешката дейност. Зад склада за агрегати суспензиите от малки количества реч се отделят в атмосферата върху газообразни газове (серен диоксид SO2, въглероден диоксид CO2, озон O3 ...

Изчисляване на основните параметри на средата в производственото помещение и вътрешната среда в оборудването

При нормализиране на параметрите на въздушната среда в помещенията се изхожда от така наречения диапазон на допустимите параметри. Диапазонът на допустимите параметри се определя от по-ниското допустимо температурно ниво ...

Ролята на зелените площи в града

С увеличаване на влажността на въздуха прозрачността на атмосферата намалява и в резултат на това количеството лъчиста слънчева енергия, достигаща повърхността на земята, също намалява ...

Светлината е една форма на енергия. Според първия закон на термодинамиката, или закона за запазване на енергията, енергията може да преминава от една форма в друга. По този закон...

Светлина, температура и влажност като фактори на околната среда

Температурата е най-важният фактор на околната среда. Температурата има огромно влияние върху много аспекти от живота на организмите в тяхната география на разпространение ...

Социално-екологичният фактор като основа за формиране на подход за развитие на модерен град

ecocity ecocity Напоследък проблемите от социално, икономическо и екологично естество рязко се изостриха в съвременните градове. През последните 40 години икономическата тежест върху природните комплекси рязко се увеличи ...

Функции на управлението на околната среда

Фактори на околната среда, влияещи върху човешкото здраве

Човек винаги се стреми към гората, към планината, към брега на морето, реката или езерото. Тук той усеща прилив на сила, жизненост. Нищо чудно, че казват, че е най-добре да се отпуснете в лоното на природата. В най-красивите кътчета се строят санаториуми, почивни станции...

Екология

В съответствие с член 1 от Федералния закон „За опазване на околната среда“ контролът върху околната среда е система от мерки, насочени към предотвратяване, откриване и потискане на нарушения на законодателството в областта на опазването на околната среда ...

Икономическо развитие и екологичен фактор

В основата на всяко икономическо развитие са три фактора на икономическия растеж: трудови ресурси, изкуствено създадени средства за производство (капитал или изкуствен капитал), природни ресурси ...

екосистеми

Условията на влага в нашата зона са доста благоприятни за съществуването на организми. Повечето живи същества са 70-95% вода. Водата е необходима за всички биохимични и физиологични процеси...

като абиотичен фактор

вода.В живота на организмите водата е най-важният фактор на околната среда. Няма живот без вода. На Земята не са открити живи организми, които не съдържат вода. Той е основната част от протоплазмата на клетките, тъканите, растителните и животински сокове. Всички биохимични процеси на асимилация и дисимилация, газообмен в организма се извършват в присъствието на вода. Водата с разтворени в нея вещества определя осмотичното налягане на клетъчните и тъканните течности, включително междуклетъчния обмен. През периода на активен живот на растенията и животните съдържанието на вода в техните организми като правило е доста високо (Таблица 4.8).

Таблица 4.8

% към телесното тегло (по Б. С. Кубанцев, 1973 г.)

растения

Животни

Морски водорасли

корени от моркови

тревни листа

листа на дърво

картофени клубени

дънери

миди

Насекоми

ланцетник

Земноводни

бозайници

В неактивно състояние на тялото количеството вода може да намалее значително, но дори и през периода на почивка не изчезва напълно. Например, сухите мъхове и лишеи съдържат вода от 5-7% от общата маса, а сухите на въздух зърна от зърнени култури съдържат най-малко 12-14%.Наземните организми, поради постоянната загуба на вода, трябва редовно да се попълват . Следователно, в процеса на еволюция, те са разработили адаптации, които регулират водния обмен и осигуряват икономичното използване на влагата. Адаптациите имат анатомичен, морфологичен, физиологичен и поведенчески характер. Нуждата от различни видове растения във вода за периоди на развитие не е еднаква. Тя също варира в зависимост от климата и почвата. По този начин зърнените култури през периодите на поникване и узряване на семената се нуждаят от по-малко влага, отколкото по време на най-интензивен растеж. В допълнение към влажните тропици, почти навсякъде растенията изпитват временна липса на вода, суша. При високи температури през лятото често се проявява атмосферна суша, а почвената суша възниква с намаляване на почвената влага, достъпна за растението. Липсата или дефицитът на влага намалява растежа на растенията, може да причини техния нисък ръст, безплодие поради недоразвитие на генеративните органи. От първостепенно значение във всички прояви на жизнената дейност е водният обмен между организма и външната среда. Влажността често е фактор, ограничаващ разпространението и изобилието на организми на Земята. Например степните и особено горските растения изискват високо съдържание на пари във въздуха, докато пустинните растения са се адаптирали към ниска влажност.

Важна роля при животните играят пропускливостта на обвивката и механизмите, които регулират обмена на вода. Тук е уместно да се характеризира основни показатели за влажност.Влажността е параметър, който характеризира съдържанието на водни пари (газообразна вода) във въздуха. Разграничете абсолютната и относителната влажност. Абсолютна влажност -количеството газообразна вода, съдържащо се във въздуха, и изразено като маса вода на единица маса въздух (например в грамове на 1 kg или на 1 m 3 въздух). Относителна влажност-е съотношението на количеството пари във въздуха към наситеното количество пари при дадени условия на температура и налягане. Това съотношение се определя по формулата:

където r е относителна влажност;

P и PS - абсолютна и насищаща (максимална) влажност при дадена температура.

Относителната влажност обикновено се измерва чрез сравняване на температурата на два термометъра - мокър и сух термометър. Това устройство се нарича психрометър. Така че, ако и двата термометъра показват една и съща температура, тогава относителната влажност е 100% Ако „мокрият“ термометър показва по-ниска температура от „сухия“ (обикновено се случва), тогава относителната влажност ще бъде по-малка от 100% , Точната стойност се получава от специални справочни таблици. Хигрографът също е полезен за измерване на относителната влажност. Устройството използва свойството на човешкия косъм да се свива или удължава в зависимост от относителната влажност, което ви позволява непрекъснато да записвате показания.

Относителната влажност често се измерва в изследванията на околната среда. важни за организмите дефицит на насищаневъздух от водна пара или разликата между максималната и абсолютната влажност при определена температура. Дефицитът на насищане с въздух може да бъде обозначен с буква и определен по формулата:

d = PS - P. (4.5)

Този показател най-ясно характеризира изпарителната способност на въздуха и играе специална роля за екологичните изследвания. Поради факта, че изпарителната способност на въздуха се увеличава с повишаване на температурата, при различни температури дефицитът на насищане не е еднакъв при една и съща влажност. С увеличаването му въздухът става по-сух и в него протичат по-интензивно изпарение и транспирация. С намаляването на дефицита на насищане относителната влажност на въздуха се увеличава. Температурата на околната среда най-съществено влияе върху естеството на действието на влагата.

Важни в живота на организмите са особеностите сезонно разпределение на влагатапрез една година. През зимата или лятото падат валежите? Какво е дневното му колебание? По този начин в северните райони на нашата планета обилните валежи, които падат през студения сезон, в по-голямата си част са недостъпни за растенията, а в същото време дори малките валежи през лятото се оказват жизненоважни. Важно е да се вземе предвид характерът на валежите - ръмежлив дъжд, силен дъжд, сняг, тяхната продължителност. Например ръмящият дъжд през лятото овлажнява добре почвата, е по-ефективен за растенията от дъждовен дъжд, който носи огромни потоци вода. По време на дъждовна буря почвата няма време да абсорбира вода, бързо се оттича, вземайки със себе си плодородната част, лошо вкоренени растения, което често води до смъртта на малки животни, особено насекоми. Продължителните дъждове обаче могат също да имат неблагоприятен ефект върху поминъка на животните, като насекомоядни птици по време на хранене на пиленца.

Зимните валежи, падащи под формата на сняг в студен и умерен климат, създават снежна покривка, която влияе благоприятно на температурния режим на почвата и по този начин увеличава оцеляването на растенията и животните. Обратно, зимните валежи под формата на дъжд имат неблагоприятен ефект върху растенията, тяхното оцеляване и увеличават смъртността на насекомите.

Степента на насищане на въздуха и почвата с водни пари е от голямо значение. Често има случаи на смърт на животни и растения по време на суша, причинена от прекомерна сухота на въздуха или сухи ветрове. На първо място, това засяга живота на организмите, живеещи във влажни места, като правило, поради липсата на механизми, които регулират загубата на вода по време на транспирация и изпарение, докато външните обвивки на тялото са много непроницаеми.

Влажността на въздуха определя периодичността на активния живот на организмите, сезонната динамика на жизнените цикли, влияе върху продължителността на развитието, плодовитостта и тяхната смъртност. Например, такива растителни видове като пролетна вероника, пясъчна незабравка, пустинно цвекло и др., Използвайки пролетна влага, имат време да покълнат за много кратко време (12-30 дни), да развият генеративни издънки, да цъфтят, да образуват плодове и семена. Тези едногодишни растения се наричат ефимера(от гръцки ephemeros - мимолетен, еднодневен). Ефемерите от своя страна се делят на пролетни и есенни. Горните растения принадлежат към пролетния ефемер. Ясна адаптация към сезонния ритъм на влажността показват и някои видове многогодишни растения, т.нар. ефемероидиили геоефемероиди.При неблагоприятни условия на влажност те могат да забавят развитието си, докато стане оптимално, или, подобно на ефемерите, да преминат през целия си цикъл за изключително кратък ранен пролетен период. Те включват типични растения от южните степи - степен зюмбюл, домашни птици, лалета и др.

Животните също могат да бъдат ефимери. Това са насекоми, ракообразни (щитовидни риби, които се появяват в големи количества през пролетта в горски локви) и дори риби, които живеят в малки езера, локви, като африкански нокти и афиосемиони от разреда на шаранови зъби.

Във връзка с влажността има еврихигробионтИ стенохигробионторганизми. Еврихигробионтните организми са се приспособили да живеят с различни колебания във влажността. За стенохигробионтните организми влажността трябва да бъде строго определена: висока, средна или ниска. Развитието на животните е не по-малко тясно свързано с влажността на околната среда. Но животните, за разлика от растенията, имат способността активно да търсят условия с оптимална влажност и имат по-развити механизми за регулиране на водния метаболизъм.

Влажността на околната среда влияе върху съдържанието на вода в тъканите на животното и следователно е пряко свързана с неговото поведение и оцеляване. Въпреки това, той може да има и косвен ефект чрез храната и други фактори. Например, по време на засушаване със силно изгаряне на растителността, броят на фитофагите намалява. Развитието на животните по фази изисква строго определени условия за влажност. При липса на влага във въздуха или храна при животните, плодовитостта рязко намалява и на първо място във влаголюбивите форми. Недостатъчното количество вода в храната намалява скоростта на растеж при повечето животни, забавя тяхното развитие, намалява продължителността на живота и увеличава смъртността (фиг. 4.15).

Фигура 4.15 Влияние на влажността върху основния жизнен фактор

Процеси при животните (по Н. П. Наумов, 1963):

А-хигрофили; B-ксерофили;

1 - смъртност; 2 - дълголетие; 3 - плодовитост; 4 - скорост на развитие

следователно воден режим, т.е. последователни промени в запаса, състоянието и съдържанието на водата във външната среда(дъжд, сняг, мъгла, насищане на въздушни пари, ниво на подпочвените води, влажност на почвата), оказва значително влияние върху жизнената дейност на живите организми.

Във връзка с водния режим сухоземните организми се делят на три основни екологични групи: хигрофилен(влаголюбив), ксерофилен(сухолюбив) и мезофилен(предпочитат умерена влажност). Примери за хигрофили сред растенията са блатен тъжник, обикновен киселец, пълзящо лютиче, лютиков чистяк и др.; сред животните има мушици, пролетни опашки, комари, водни кончета, земни бръмбари и др. Всички те не могат да понасят значителен дефицит на вода и не понасят дори краткотрайна суша.

Истинските ксерофили са тъмните бръмбари, камилите, гущерите. Тук са широко представени различни механизми за регулиране на водния метаболизъм и адаптиране към задържане на вода в тялото и клетките, което е слабо изразено при хигрофилите.

В същото време разделянето на организмите на три групи е донякъде относително, тъй като при много видове степента на нужда от влага не е постоянна при различни условия и не е еднаква на различни етапи от развитието на организмите. По този начин разсадът и младите растения от много дървесни видове се развиват според мезофилния тип, докато възрастните растения имат ясни характеристики на ксерофили.

Според метода на регулиране на водния режим сухоземните растения се разделят на две групи: пойкилохидридИ хомео-хидрид.Пойкилохидридите са видове, които не са в състояние активно да регулират водния си режим. Те нямат никакви анатомични особености, които биха допринесли за защита от изпарение. Повечето нямат устица. Транспирацията е равна на простото изпарение. Съдържанието на вода в клетките е в равновесие с налягането на парите във въздуха или се определя от неговата влажност, зависи от нейните колебания. Пойкилохидридни растения включват гъби, сухоземни водорасли, лишеи, някои мъхове, а от висшите растения - финолистни папрати от тропическите гори. Малка група представляват цъфтящи растения с устицата, представители на семейство Gesneriaceae, обитаващи скални пукнатини на Балканите и Южна Африка. Това включва и централноазиатската пустинна острица-Cagexphysodes. Листата на растенията пойкилохидрид могат да изсъхнат почти до въздушно сухо състояние и след намокряне „оживяват“ и отново стават зелени.

Хомеохидридните растения са в състояние в определени граници да регулират загубата на вода чрез затваряне на устицата и сгъване на листата. В клетъчните мембрани се отлагат водоустойчиви вещества (суберин, кутин), повърхността на листата е покрита с кутикула и др. Това позволява на хомеохидридните растения да поддържат относително постоянно ниво на водно съдържание в клетките и налягане на водните пари. в междуклетъчните пространства. Транспирацията по величина, дневна и сезонна динамика се различава значително от свободното изпарение на намокрено физическо тяло (фиг. 4.16).

Фигура 4.16 Схема на дневния ход на транспирацията при

различна водна наличност на растенията (от Т. К. Горишина, 1979):

1 - Транспирация без ограничение; 2 - Транспирация с обедно намаление поради стесняване на устицата; 3 - същото, с пълно затваряне на устицата; 4 - пълно изключване на устичната транспирация поради продължително затваряне на устицата (само кутикуларна транспирация остава); 5 - намаляване на кутикулната транспирация поради промяна на пропускливостта на мембраната. Стрелки, сочещи надолу - затваряне на устицата; стрелки, сочещи нагоре - отваряне на устицата. Пунктираната линия е дневният ход на изпарение от свободната водна повърхност. Излюпване - зона на кутикуларна транспирация

Тази група съставлява по-голямата част от висшите съдови растения и образува растителната покривка на Земята. Иначе вместо зелени гори и ливади, дори и в умерените ширини, свежа зеленина би имало само след дъждове.

Условията на обмен на вода в организмите се определят от влажността на местообитанието. В зависимост от това те развиват характеристики на адаптация към живот в условия на достатъчно или малко водоснабдяване. Това е най-ярко изразено при растенията. Липсвайки възможност за свободно движение, те показват по-добра от другите приспособимост към живот в местообитания с голямо или малко количество влага.

В зависимост от местообитанието сред сухоземните растения се разграничават следните екологични групи: хигрофити, мезофитиИ ксерофити. Хигрофити(от гръцки "hygros" - мокър и "phyton" - растение) - растения, които живеят на влажни места, не понасят недостиг на вода и имат ниска устойчивост на суша. Растенията от тази група имат, като правило, големи, тънки, деликатни листни остриета с малък брой устици, често разположени от двете страни. Устицата са предимно широко отворени; следователно транспирацията се различава малко от физическото изпарение. Корените обикновено са дебели, леко разклонени. Кореновите власинки са слабо представени или липсват. Всички органи са покрити с тънък еднослоен епидермис, практически няма кутикула. Широко развит аеренхим(въздухоносна тъкан), осигуряваща аерация на тялото на растението. Хигрофитите включват предимно тропически растения, които живеят при висока температура и влажност. Често хигрофитите живеят на сянка под горския навес (например папрати) или на открити пространства, но винаги на почви, които са напоени или покрити с вода. В умерения и студен климат типичните хигрофити са сенчесттревисти горски растения. Расте на открити места и влажни почви светлинахигрофити. Това са, като невен (Caltapalustris), плакунова трева (Lythrumsalicaria), роса (Drosera), много зърнени култури и острица от влажни местообитания, от култивирани растения, оризът, отглеждан в полета, наводнени с вода, принадлежи към леките хигрофити.

Като цяло, с доста голямо разнообразие от местообитания, характеристики на водния режим и анатомични и морфологични характеристики, всички хигрофити са обединени от липсата на адаптации, които ограничават потреблението на вода и невъзможността да издържат дори лека загуба на вода.

Например, при леки хигрофити, листата през деня могат да загубят количество вода на час, което е 4-5 пъти теглото на листа. Добре известно е колко бързо цветята, събрани по бреговете на резервоари, увяхват в ръцете. Показателно за хигрофити и малки стойности на сублетален воден дефицит. За oxalis и minik загубата на 15-20% от водоснабдяването вече е необратима и води до смърт.

мезофити-Това са растения с умерено влажни местообитания. Имат добре развита коренова система. Корените имат множество коренови власинки. Листата са различни по размер, но като правило са едри, меки, недебели, плоски, с умерено развити покривни, проводящи, механични, стълбовидни и гъбести тъкани. Устицата са разположени от долната страна на листните плочи. Регулацията на стоматалната транспирация е добре изразена. Мезофитите включват много ливадни треви (червена детелина, тимотейка, петел), повечето горски растения (момина сълза, зеленчук и др.), Значителна част от широколистните дървета (бреза, трепетлика, клен, липа), много полски (ръж , картофи, зеле ) и плодови и ягодоплодни (ябълки, касис, череши, малини) култури и плевели.

Един и същ мезофилен вид, попадайки в различни условия на водоснабдяване, проявява известна пластичност, като във влажни условия придобива повече хигроморфни характеристики, а в сухи условия – повече ксероморфни.

Мезофитите са свързани чрез преходи с други екологични видове растения по отношение на водата, така че често е много трудно да се направи ясна граница между тях. Например сред ливадните мезофити се отличават видове с повишена влаголюбивост, предпочитащи постоянно влажни или временно наводнени райони (ливадна лисича опашка, обикновена бекмания, тръстикова канарческа трева и др.). Те са обединени в преходна група хигромезофити, заедно с някои влаголюбиви горски треви, които предпочитат горски клисури, влажни или най-влажни гори, като далака, пипка, папрат, някои горски мъхове и др.

В местообитания с периодичен или постоянен (но слаб) недостиг на влага се срещат мезофити с повишена физиологична устойчивост на суша, с определени ксероморфни характеристики. Тази група е преходна между мезофити и ксерофити се нарича ксеромезофити.Това включва много видове растения от северните степи, сухи борови гори, песъчливи местообитания - бяла детелина, жълта слама и др., От култивирани растения - люцерна, устойчиви на суша сортове пшеница и някои други. Ксерофити(от гръцки "xeros" - сухо и "phyton" - растение) са растения от сухи местообитания, които могат да понасят значителна липса на влага - почвена и атмосферна суша. Ксерофитите са най-изобилни и разнообразни в райони с горещ и сух климат. Те включват растителни видове от пустини, сухи степи, савани, трънливи гори, сухи субтропици и др.

Неблагоприятният воден режим на растенията в сухи местообитания се дължи на ограниченото снабдяване с вода при недостиг на почвата и увеличаване на потреблението на влага за транспирация при висока сухота на въздуха и висока температура. По този начин, за да се преодолее липсата на влага, може да има различни начини: увеличаване на нейната абсорбция и намаляване на потреблението, както и способността да се толерират големи загуби на вода. В този случай се разграничават два основни начина за преодоляване на сушата: способността да се устои на изсушаването на тъканите или активното регулиране на водния баланс и способността да се издържа на силно изсушаване.

Важни за ксерофитите са различни структурни адаптации към условията на липса на влага. Например, силното развитие на корените помага на растенията да увеличат усвояването на почвената влага. Често при тревисти и храстовидни видове от централноазиатските пустини подземната маса е 9-10 пъти по-голяма от надземната. Кореновата система на ксерофитите често е екстензивна, т.е. растенията имат дълги корени, разположени в голям обем почва, но слабо разклонени. Прониквайки на голяма дълбочина, такива корени позволяват например на пустинните храсти да използват влагата на дълбоките почвени хоризонти, а в някои случаи и подземните води. Други видове, като степни треви, имат интензивна коренова система. Те покриват малко количество почва, но поради гъстото разклонение оползотворяват максимално влагата (фиг. 4.17).

Наземните органи на ксерофитите се отличават със специфични характеристики, носещи отпечатъка на трудните условия на водоснабдяване. Те имат силно развита водоснабдителна система, ясно видима от гъстотата на мрежата от жилки в листата, които носят вода към тъканите (фиг. 4.18).

Тази функция улеснява ксерофитите да попълват запасите от влага, използвани за транспирация. Структурните адаптации от защитен характер в ксерофитите, насочени към намаляване на потреблението на вода, могат да бъдат сведени до следното:

1. Общо намаляване на транспириращата повърхност поради малки тесни, силно редуцирани листни пластини.

2. Намалена листна площ през най-горещите и сухи периоди от вегетационния период.

3. Защита на листата от големи загуби на влага поради транспирация поради развитието на мощни покривни тъкани - дебелостенен или многослоен епидермис, често носещ различни израстъци и власинки, които образуват плътно "филцово" опушване на листната повърхност.

4. Засилено развитие на механичната тъкан, предотвратяваща увисването на листните пеутри при големи загуби на вода.

Фиг.4.17. Различни видове коренови системи:

А-обширен (камилски трън);

B-интензивен (пшеница

Ксерофитите с най-изразени ксероморфни характеристики на структурата на листата, изброени по-горе, имат особен външен вид (бодил, степен и пустинен пелин, перушина, саксаул и др.), За което са получили името склерофити.Склерофитите (от гръцки "scleros" - твърд, твърд) не натрупват влага в себе си, а я изпаряват в големи количества, като постоянно я получават от дълбоките слоеве на почвата. Тялото на тези растения е грубо, сухо, понякога лигнифицирано, с голямо количество механична тъкан. При продължително прекъсване на водоснабдяването може да се отделят листа или част от издънките, което води до намаляване на изпарението. Много от ксерофитите издържат сухия сезон в състояние на принудителен покой.

Фигура 4.18 Разлика в жилките (A), размера и броя на устицата (B)

В ксерофитите и мезофитите (от A.P. Shennikov, 1950):

1 - пустинен ксерофит -Psoraleadrupaceae;

2 - горски мезофит-Париж quadrifolia

Друга група ксерофити има способността да натрупва голямо количество вода в тъканите си и се нарича "сукуленти" (от латински "succulentus" - сочен, тлъст). Техните тъкани за съхранение на вода могат да се развият в стъблата или листата, така че те се разделят на стъблени сукуленти (кактуси, млечи) и листни сукуленти(алое, агаве, младо). Тялото на сукулентите обикновено е покрито с дебел кутинизиран епидермис и восъчно покритие. По повърхността на тялото почти няма устица. И ако има, то те са малки, разположени в ямите и през повечето време са затворени. Отворен само през нощта. Всичко това силно намалява транспирацията. Характерна особеност на сукулентите е тяхната висока абсорбционна способност. По време на дъждовния сезон някои видове абсорбират голямо количество вода. Сукулентите бавно изразходват натрупаната влага в бъдеще. Сукулентите растат в горещ и сух климат. Където поне от време на време вали краткотраен, но обилен, проливен дъжд.

Като цяло различните форми на адаптиране към водния режим на растенията и животните, развити в процеса на еволюцията, са отразени в таблица 4.9.

Таблица 4.9

Адаптация към сухи условия при растенията и животните

(по N. Green et al., 1993)

Адаптация	Примери
Намаляване на загубата на вода
Листата се превръщат в игли или бодли потопени устицата Листа, навити на цилиндър Дебела восъчна кутикула Дебело стъбло с високо съотношение обем към повърхност опушени листа Отпадане на листата по време на суша Устицата са отворени през нощта и затворени през деня Ефективно фиксиране на CO 2 през нощта с не напълно отворени устицата Екскреция на азот под формата на пикочна киселина Удължена бримка на Хенле в бъбрека Тъканите са устойчиви на топлина поради намаленото изпотяване или транспирация Животните се крият в дупки Дихателни отвори, покрити с клапани	Cactaceae, Euphorbiaceae (млача), иглолистни Pinus, Ammophila Ammophila Листа на повечето ксерофити, насекоми Cactaceae, Euphorbiaceae ("сукуленти") Много алпийски растения Fouguieriasplendens Crassulaceae(пълен) C-4 растения, например Zeamays Насекоми, птици и някои влечуги Пустинни бозайници, например камила, пустинен плъх Много пустинни растения, камила Много малки пустинни бозайници, като пустинния плъх много насекоми
Увеличете абсорбцията на вода
Обширна плитка коренова система и дълбоко проникващи корени дълги корени Прокопаване на проходи към водата	Някои Cactaceae, например Opuntia и Euphorbiaceae Много алпийски растения, като еделвайс (Leontopodium alpinum)
съхранение на вода
В лигавичните клетки и в клетъчните стени В специализиран пикочен мехур Като мазнина (водата е продукт на окисление)		Cactaceae и Euphorbiaceae пустинна жаба пустинен плъх
Физиологична устойчивост на загуба на вода
При видима дехидратация жизнеспособността остава Загуба на значителна част от телесното тегло и бързото му възстановяване при наличие на налична вода		Някои епифитни папрати и клубни мъхове, много бриофити и лишеи, острица Sageh физиоиди Lumbricusterrestris (губи до 70% от масата), камила (губи до 30%)

Краят на масата 4.9

Адаптация

Примери

"Избягване на проблеми"

Преживейте неблагоприятен период под формата на семена

Преживейте неблагоприятен период под формата на луковици и грудки

Разпределяне на семена с очакване, че някои от тях ще попаднат в благоприятни условия

Реакции на поведенческо избягване

Лятна хибернация в лигав пашкул

Най-важните физични фактори, които определят развитието на микроорганизмите, са влажността, температурата, лъчистата енергия, радиовълните, ултразвукът, концентрацията на разтворените във вода вещества и налягането.

Характеристика на влажността като абиотичен екологичен фактор

За развитието на микроорганизмите е необходима свободна вода, тъй като хранителните вещества проникват в клетката само в разтворено състояние. Състоянието на водата като разтворител в продукта се изразява чрез активността на водата Aw - отношението между налягането на водните пари на разтвора (субстрата) P и чистия разтворител (вода) P0 при същата температура. Така Aw=P/P0. Водната активност е числено равна на равновесната относителна влажност, изразена като част, която е по-малка от единица. Активността на дестилираната вода е равна на единица и съответства на относителна влажност 100%. Водната активност на разтвор, чието налягане на парите в равновесие с относителна влажност на въздуха 97% е 0,97.

Жизнената активност на микроорганизмите се осъществява при Aw от 0,999 до 0,62. За всеки микроорганизъм тези граници са точно определени, постоянни и зависят от температурата, pH на средата, наличието на хранителни вещества и др. В зависимост от нуждата от влага микроорганизмите се разделят на три групи: хидрофити - влаголюбиви, мезофити - среда. влаголюбиви, ксерофити - сухолюбиви.

Хидрофитите са най-взискателни към наличието на влага в околната среда. Те включват всички бактерии и дрожди. Повечето бактерии не се развиват, когато Aw на субстрата е под 0,94 - 0,90; за дрождите граничната стойност е Aw0,88 - 0,05. Много гъби са мезофити, но някои от тях са ксерофити и хидрофити. И така, гъбите от рода Aspergillus растат при Aw субстрат 0,75 - 0,62. Ксерофитите могат да се развиват при липса на влага.

Различните микроорганизми понасят промяната в Aw по различни начини. Някои микроорганизми (родовете Acetobacter и Acetomonas, някои гнилостни и някои патогенни) са много взискателни към влагата и когато стойността на Aw намалява (по време на сушене), те бързо умират. Други микроорганизми (родовете Lactobacterium, Mycobacterium, Salmonella, Staphylococcus и Micrococcus) могат да се съхраняват в изсушено състояние доста дълго време. Много дрожди са устойчиви на изсушаване и особено на спори от бактерии и микроскопични гъбички, които запазват способността си да покълнат в продължение на десетилетия. Халофилните (солелюбиви) бактерии не са взискателни към активността на водата.

1. Хидатофитите са водни растения.
2. Хидрофитите са сухоземно-водни растения.
3. Хигрофити - сухоземни растения, живеещи в условия на висока влажност.
4. Мезофитите са растения, които растат при средна влажност
5. Ксерофитите са растения, които растат при недостатъчна влага. Те от своя страна се делят на: сукуленти – сукулентни растения (кактуси); склерофитите са растения с тесни и малки листа, сгънати в каналчета. Те също се делят на евксерофити и стипаксерофити. Еуксерофитите са степни растения. Stipaxerophytes са група теснолистни тревни треви (перена трева, власатка, тънкокрака и др.). От своя страна мезофитите също се делят на мезохигрофити, мезоксерофити и др.

Влажността е количеството водна пара във въздуха. Може да се изрази в грамове на кубичен метър.

Водата е най-често срещаното химично съединение на повърхността на Земята и в същото време най-удивителното. Това е единственото вещество, което се среща в природата едновременно и в трите агрегатни състояния – твърдо, течно и газообразно. Водата е универсален разтворител.

Водата е много силно химично съединение. Има най-голямото повърхностно напрежение от всички течности, което определя високата му капилярност.

Газообразната вода - водната пара - е по-лека от въздуха, което позволява образуването на облаци, пренасянето на вода в атмосферата и валежите. Големият топлинен буферен капацитет на геосферите до голяма степен се дължи на такива свойства на водата като висок специфичен топлинен капацитет, висока латентна топлина на топене и изпарение. Имоти

много вещества, разтворени във вода, както и молекулярни биологични структури, значително зависят от конфигурациите на хидратните комплекси на свързаната вода.

Водата е най-важният екологичен фактор за живите организми и техен постоянен компонент, което е отразено в таблицата.

От екологична гледна точка водата е ограничаващ фактор както в сухоземните, така и във водните местообитания, ако нейното количество е обект на резки промени (приливи и отливи) или ако се губи от тялото в силно солени води чрез осмоза.

В земно-въздушната среда този абиотичен фактор се характеризира с количеството на валежите, стойността на влажността, изсушаващите свойства на въздуха и наличната площ на водния резерв.

Количеството на валежите се определя от физико-географските условия и е неравномерно по земното кълбо. Но за организмите най-важният ограничаващ фактор е разпределението на валежите през сезоните на годината. В умерените ширини, дори при достатъчно количество годишни валежи, тяхното неравномерно разпределение може да доведе до смърт на растенията от суша или, обратно, преовлажняване. Тропически

В зоната организмите трябва да преживеят влажни и сухи сезони, които регулират сезонната си активност при постоянна температура почти през цялата година.

Растенията, адаптирани към пустинни условия, съдържат инхибитор на покълването, който се измива само при определено количество валежи, достатъчно за растителност (например 10 mm), и едва след това покълва. Започва краткосрочен „цъфтеж на пустинята“ (обикновено през пролетта).

Влажност на въздуха - количеството водна пара, съдържащо се в единица обем въздух при дадена температура. По-често обаче се използва понятието относителна влажност, т.е. съотношението на абсолютната влажност към количеството водна пара, което може да насити дадено пространство при дадена температура.

Оттук и способността на влажността да променя въздействието на температурата: намаляването на влажността под определена граница при дадена температура води до изсушаващ ефект на въздуха, което има най-важното екологично значение за растенията.

По-голямата част от растенията абсорбират вода от почвата чрез кореновата си система.

Сухата почва затруднява усвояването. Адаптирането на растенията към такива условия е увеличаване на всмукателната сила и активната повърхност на корените. Големината на тази сила в корените на умерената зона е от 2 до 4 ⋅ 106 Pa, а в растенията от сухите райони - до 6 ⋅ 106 Pa.

Веднага след като се подбере наличната вода в даден обем, корените растат още по-дълбоко и странично и кореновата система може да достигне, например при житни култури, дължина от 13 km на 1000 cm3 почва (без кореновите власинки) ( Фиг. 5.9).

Водата се изразходва за фотосинтеза, само около 0,5% се абсорбира от клетките, а 97-99% отиват за транспирация - изпарение през листата. При достатъчно вода и хранителни вещества растежът на растенията е пропорционален на транспирацията и неговата ефективност ще бъде най-висока. Ефективността на транспирацията е съотношението на растежа (нетна продукция) към количеството транспирирана вода. Измерва се в грамове сухо вещество на 1000 g вода. За повечето растения, дори и за повечето устойчиви на суша, той е равен на две, т.е. 500 g вода се изразходват за получаване на всеки грам жива материя. Основната форма на адаптация не е намаляването на транспирацията, а спирането на растежа по време на суша.

В зависимост от това как растенията се адаптират към влажността, се разграничават няколко екологични групи: хигрофити - сухоземни растения, живеещи в много влажни почви и условия на висока влажност (ориз, папирус, папрат, опашка, острици, оксали, боровинки, блатни растения); мезофити - понасят леко засушаване (дървесни растения от различни климатични зони, тревисти дъбови гори, повечето култивирани растения и др.); ксерофити - растения от пустини, сухи

вода, савани, сухи субтропици, пясъчни дюни и сухи, силно нагрети склонове, способни да натрупват влага в месести листа и стъбла - сукуленти (алое, кактуси и др.), както и склерофити - имащи голяма всмукателна мощност на корените и способни за намаляване на транспирацията на растенията от тесни малки листа (студен пелин, еделвайс, еделвайс, перушина, власатка и др.).

Структурните и физиологичните особености на хигрофитите са предназначени постоянно да отстраняват излишната влага. Това се осъществява чрез интензивна транспирация, която се различава малко от физическото изпарение. Излишната влага се отстранява и чрез гутация - отделяне на вода чрез специални отделителни клетки, разположени по ръба на листа. Излишната влага затруднява аерирането и следователно дишането

и смукателната активност на корените, така че отстраняването на излишната влага е борбата на растенията за достъп до въздух.

Структурните и физиологичните особености на ксерофитите са насочени към преодоляване на постоянна или временна липса на влага в почвата или въздуха. Решението на този проблем се осъществява по три начина: 1) ефективно извличане (абсорбция) на вода; 2) икономичното му използване; 3) способността да понася големи загуби на вода.

Интензивното извличане на вода от почвата се постига от ксерофитите поради добре развита коренова система. По обща маса кореновите системи на ксерофитите са приблизително 10, а понякога и 300-400 пъти по-високи от надземните части. Дължината на корените може да достигне 10-15 m, а при черния саксаул - 30-40 m, което позволява на растенията да използват влагата на дълбоките почвени хоризонти, а в някои случаи и подземните води. Има и повърхностни, добре развити коренови системи,

способен да абсорбира оскъдни валежи, напоявайки само горните хоризонти на почвата.

Икономичното използване на влагата от ксерофитите се осигурява от факта, че техните листа са малки, тесни, твърди, с дебела кутикула, многослоен епидермис с дебели стени и голям брой механични тъкани, следователно, дори при голяма загуба на вода, листата не губят еластичност и тургор. Листните клетки са дребни, плътно опаковани, поради което вътрешната изпарителна повърхност е силно намалена.

В допълнение, ксерофитите имат повишено осмотично налягане на клетъчния сок, поради което могат да абсорбират вода дори при високи сили за отстраняване на водата от почвата.

Физиологичните адаптации включват също висока способност за задържане на вода на клетките и тъканите, поради високия вискозитет и еластичност на цитоплазмата, значителна част от свързаната вода в общия воден резерв и др. Това позволява на ксерофитите да издържат на дълбока дехидратация на тъканите ( до 75% от общия воден запас) без загуба на жизнеспособност. В допълнение, една от биохимичните основи на устойчивостта на растенията към суша е запазването на ензимната активност по време на дълбока дехидратация.

Мезофитите заемат междинно положение между хигрофитите и ксерофитите. Те са често срещани в умерено влажни зони с умерено топъл режим и доста добро снабдяване с минерално хранене. Мезофитите включват растения от ливади, тревисти гори, широколистни дървета и храсти от райони с умерен влажен климат, както и повечето култивирани растения и плевели. Мезофитите се характеризират с висока екологична пластичност, което им позволява да се адаптират към променящите се условия на околната среда. Специфичните начини за регулиране на водния обмен са позволили на растенията да заемат най-разнообразните по отношение на екологичните условия земни площи.

По този начин разнообразието от начини за адаптация е в основата на разпространението на растенията на Земята, където дефицитът на влага е един от основните проблеми на екологичната адаптация.

12. Адаптации на животните към водния режим.

Във връзка с водата сред животните, вие

споделят следните екологични групи: хигрофилни (влаголюбиви) (мокрици, пролетни опашки, сухоземни планарии, комари, сухоземни мекотели и земноводни); ксерофилни (сухолюбиви) (камили, пустинни гризачи, влечуги), както и междинна група - мезофили (много насекоми, птици, бозайници).

Начините за регулиране на водния баланс при животните са по-разнообразни, отколкото при растенията. Те могат да бъдат разделени на поведенчески, морфологични и физиологични.

Поведенческите адаптации включват търсене на водни тела, избор на местообитания, копаене на дупки и др. В дупките влажността на въздуха се доближава до 100%, което намалява изпарението през покривките, запазва влагата в тялото.

Морфологичните методи за поддържане на нормален воден баланс включват образувания, които допринасят за задържането на вода в тялото: черупки на сухоземни мекотели, липса на кожни жлези и кератинизация на обвивката на влечугите, хитинова кутикула на насекоми и др.

Физиологичните адаптации за регулиране на водния метаболизъм могат да бъдат разделени на три групи: 1) способността на редица видове да образуват метаболитна вода и да се задоволяват с влага от храната (много насекоми, малки пустинни гризачи); 2) способността за запазване на влагата в храносмилателния тракт поради абсорбцията на вода от стените на червата, както и образуването на силно концентрирана урина

(овце, тушканчета); 3) в най-крайните случаи на дефицит на влага - спиране на терморегулаторното връщане на влага (връщане на влага), както се случва при камилите, които нямат достъп до вода. В такава ситуация изпотяването се изключва и изпарението от дихателните пътища рязко намалява.

Влажността като екологичен фактор и хидроосмотични адаптации на организмите. Екология: Светлина, температура и влажност като фактори на околната среда, Тест

Светлина, температура и влажност като фактори на околната среда

3. Влажността като фактор на околната среда

Характеристика на влажността като абиотичен екологичен фактор

Последен

Трябва да се знае