Влажность как экологический фактор реферат
Обновлено: 04.07.2024
В наземных условиях влажность чаще других экологических факторов лимитирует рост и развитие организмов. Объясняется это тем, что вода играет большую роль в их жизни. Она является универсальным растворителем, средой для биохимических реакций в клетке. Молекулы воды могут непосредственно участвовать в реакциях как субстрат (гидролиз, фотосинтез). Являясь основным структурным компонентом клеток, вода обусловливает их тургор. У некоторых животных (круглые и кольчатые черви) она служит гидростатическим скелетом. Обладая высоким поверхностным натяжением, вода выполняет транспортную функцию (передвижение веществ) в организме. Благодаря высокой удельной теплоемкости, теплопроводности и теплоте парообразования вода обеспечивает поддержание теплового баланса в организме и предотвращает его перегрев. Она служит средой обитания для водных организмов.
Из курса географии вы уже знаете, как сильно различается увлажненность наземных местообитаний в разных географических зонах. Она зависит от годового количества осадков. Имеет значение распределение их по временам года, запас почвенной влаги и грунтовых вод.
Недостаточная или избыточная увлажненность среды — главная экологическая проблема наземных обитателей. Степень увлажненности среды влияет на внешний облик и внутреннее строение организмов. В связи с этим выделяют различные экологические группы растений и животных.
Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации
В наземной среде обеспеченность местообитаний водой и ее доступность весьма нестабильны. Выработка адаптаций к дефициту влаги — ведущее направление эволюции растений при освоении суши. По отношению к влаге принято делить все наземные растения на три экологические группы: гигрофиты, ксерофиты, мезофиты. Эти группы различаются между собой специфическими приспособлениями к водному режиму среды.
Гигрофиты (от греч. hygros — влажный, phyton — растение) — растения, живущие на сильно увлажненных почвах и при высокой влажности воздуха. Представителями гигрофитов являются: пушица, рис, тростник, калужница болотная, многие осоки, папирус и др. Они встречаются во всех климатических зонах.
Гигрофиты имеют приспособления для интенсивной транспирации. У них тонкие листовые пластинки с постоянно открытыми устьицами. У некоторых растений есть специфические водяные устьица. Через них вода выделяется в капельно-жидком состоянии.
У гигрофитов слабо развиты механическая ткань, кутикула и эпидермис. В мезофилле листьев имеются крупные межклетники. У некоторых видов в корнях и стеблях возможно наличие аэренхимы (от греч. aer — воздух, enchyma — ткань) — ткани, запасающей воздух (болотные гигрофиты). Слабо развита корневая система (корни тонкие, часто без корневых волосков). Гигрофиты не способны перенести даже небольшой недостаток влаги в почве и быстро увядают.
Ксерофиты (от греч. xerox — сухой, phyton — растение) — растения, приспособившиеся к жизни в засушливых местах (степи, пустыни, полупустыни, саванны, высокогорья). Они способны длительно выдерживать недостаточное увлажнение.
У ксерофитов приспособленность к сухим местообитаниям связана с ограничением затрат воды на транспирацию. У одних представителей она сопровождается активным добыванием воды при ее недостатке в почве. А у других — способностью запасать воду в тканях и органах на время засухи. В зависимости от типа адаптаций выделяют две формы ксерофитов — суккуленты и склерофиты.
Суккуленты (от лат. succulentus — сочный) — многолетние растения, способные запасать воду в своих тканях и органах, а затем экономно ее расходовать. В зависимости от того, в каких органах запасается вода, различают три типа суккулентов: листовые, стеблевые и корневые.
Листовые суккуленты накапливают воду в мясистых листьях. Из курса географии вы знаете, что листовые суккуленты встречаются в засушливых областях Центральной Америки (агава), Африки (алоэ). В наших широтах их можно встретить на сухих песчаных почвах (очиток, молодило). Стеблевые суккуленты имеют сильно развитые водозапасающие ткани в коре и сердцевине стебля. Они широко представлены в американских пустынях (кактусы) и засушливых областях Африки (молочаи). Корневые суккуленты запасают воду в тканях подземных частей растений. Растущее в Мексике невысокое дерево сейба мелколистная имеет на корнях вздутия диаметром до 30 см, в которых накапливается вода.
Суккуленты интенсивно всасывают воду поверхностными корнями и запасают ее в паренхиме вегетативных органов. Почвенная влага из глубоких слоев почвы для них недоступна. Эпидермис у этих растений покрыт мощной кутикулой. Часто имеется восковой налет или густое опушение. Немногочисленные устьица погруженного типа днем чаще всего закрыты. У стеблевых суккулентов листья редуцированы до колючек (кактусы). Функция фотосинтеза перешла к стеблю, который приобрел зеленый цвет.
Склерофиты (от греч. scleros — твердый) — растения со сниженной транспирацией и способностью активно добывать воду при ее недостатке в почве — полынь, саксаул, бодяк, ковыль, чертополох. Они не запасают влагу на период засухи, а добывают ее и экономно расходуют. Обитают склерофиты преимущественно в степях и пустынях, засушливых местообитаниях умеренной зоны.
Склерофиты имеют сухие жесткие листья и стебли, покрытые толстой кутикулой. Из-за сильного развития механических тканей при водном дефиците у них не наблюдается увядания. Они могут переносить глубокое обезвоживание и без заметного ущерба терять 25-75 % водного запаса (гигрофиты вянут при потере 1-2 % воды).
В периоды засух транспирация уменьшается за счет ряда морфологических адаптаций. Во-первых, у склерофитов мелкие, часто в виде игл или колючек, листья. Они имеют восковой налет или опушение и устьица погруженного типа. Во-вторых, клетки склерофитов способны удерживать воду благодаря высокой
вязкости цитоплазмы.
Мезофиты (от греч. mesos — средний) — растения, обитающие в условиях умеренного увлажнения. Они способны переносить кратковременный недостаток влаги. К ним относится большинство лиственных древесных растений. Мезофитами являются луговые и многие лесные травы, злаки, сорняки, почти все культурные растения умеренной зоны. Это наиболее распространенная экологическая группа растений.
По сравнению с гигрофитами и ксерофитами мезофиты имеют адаптивные признаки промежуточного характера. У них умеренно развита корневая система. На корнях имеются корневые волоски, в листьях — небольшое количество устьиц. В зависимости от обеспеченности влагой устьица могут в любое время открываться или за крываться.
В семенах у мезофитов, обитающих в степях и пустынях, содержится ингибитор (замедлитель) прорастания. Он вымывается лишь при количестве осадков, достаточном для вегетации. Такое приспособление предотвращает прорастание семян и гибель проростков в период засухи.
Адаптации животных к различному водному режиму
Сухопутные животные для восполнения потери воды вследствие выделения и испарения нуждаются в периодическом ее потреблении. В зависимости от водного режима у них выработались разные типы адаптаций: физиологические, морфологические и поведенческие.
К физиологическим адаптациям относятся особенности процессов жизнедеятельности, восполняющие дефицит влаги в организме. Например, млекопитающие пьют воду, земноводные поглощают ее кожными покровами. Мелкие животные пустынь (грызуны, пресмыкающиеся, членистоногие) добывают воду, поедая растения с сочными побегами.
Есть животные, которые могут получать воду за счет окисления жиров (окисление 100 г жира дает 105 г воды). Поэтому обильные отложения жира — горб верблюда, курдюк овцы — служат своеобразными резервуарами химически связанной воды.
К морфологическим адаптациям относятся приспособления, задерживающие воду в теле животных. Насекомые и паукообразные имеют многослойную хитинизированную кутикулу. У пресмыкающихся есть роговой покров тела (роговые чешуи и пластинки). У наземных моллюсков — раковины. У птиц тело покрыто перьями, а у млекопитающих — шерстью.
Поведенческие адаптации заключаются в том, что большинство животных активны в поисках воды. Они периодически посещают места водопоя. Порой им приходится мигрировать на сухой период в районы с большей влажностью. Способность совершать далекие миграции к водопою характерна для антилоп, сайгаков, куланов. Некоторые животные в сухой период переходят на ночной образ жизни или впадают в летнюю спячку (суслики, сурки, черепахи).
Вода влияет на скорость обмена веществ, участвует в терморегуляции, выполняет транспортную функцию в организме. По отношению к увлажненности среды обитания выделяют экологические группы наземных растений: гигрофиты, ксерофиты (суккуленты, склерофиты), мезофиты. Животные для регуляции водного баланса выработали физиологические, морфологические и поведенческие адаптации.
Первоначально все организмы были водными. Завоевав сушу, не утратили зависимости от воды. Составной частью всех живых организмов является вода. Влажность — это количество водяного пара в воздухе. Без влажности или воды нет жизни.
Влажность - это параметр характеризующий содержание водяного пара в воздухе. Абсолютная влажность - это количество водяного пара в воздухе и зависит от температуры и давления. Это количество называется относительной влажностью (т.е. соотношение количества водяного пара в воздухе к насыщенному количеству пара при определенных условиях температуры и давления.)
В природе существует суточный ритм влажности. Влажность колеблется по вертикали и горизонтали. Этот фактор наряду со светом и температурой играет большую роль в регулировании активности организмов и их распространении. Влажность изменяет и эффект температуры.
Важным экологическим фактором является иссушение воздуха. Особенно для наземных организмов, имеет огромное значение иссушающие действие воздуха. Животные приспосабливаются, передвигаясь в защищенные места и активный образ жизни ведут ночью.
Растения поглощают воду из почвы и почти полностью (97-99%) испаряется через листья. Этот процесс называется транспирацией. Испарение охлаждает листья. Благодаря испарению идет транспорт ионов, через почву к корням, транспорт ионов между клетками и т.д.
Определенное количество влажности совершенно необходима для наземных организмов. Многие из них для нормальной жизнедеятельности нуждаются в относительной влажности 100%, и наоборот организм находящийся в нормальном состоянии, не может жить долгое время в абсолютно сухом воздухе, ибо он постоянно теряет воду. Вода есть необходимая часть живого вещества. Поэтому потеря воды в известном количестве приводит к гибели.
Растения сухого климата приспосабливается морфологическими изменениями, редукцией вегетативных органов, особенно листьев.
Наземные животные также приспосабливаются. Многие из них пьют воду, другие всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразном состоянии. Например, большинство амфибий, некоторые насекомые и клещи. Большая часть животных пустынь никогда не пьет, они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступившей с пищей. Другие животные получает воду в процессе окисления жиров.
Вода для живых организмов совершенно необходима. Поэтому организмы распространяются по местообитанию в зависимости от своих потребностей: водные организмы в воде живут постоянно; гидрофиты могут жить только в очень влажных средах.
С точки зрения экологической валентности гидрофиты и гигрофиты относятся к группе стеногигров. Влажность сильно влияет на жизненные функции организмов, например, 70% относительная влажность была очень благоприятным для полевого созревания и плодовитости самок перелетной саранчи. При благоприятном размножении они причиняют огромный экономический урон посевам многих стран.
Для экологической оценки распространения организмов пользуются показателем сухости климата. Сухость служит селективным фактором для экологической классификации организмов.
Таким образом, в зависимости от особенностей влажности местного климата виды организмов распределяются по экологическим группам:
1. Гидатофиты — это водные растения.
2. Гидрофиты — это растения наземно-водные.
3. Гигрофиты — наземные растения живущие в условиях повышенной влажности.
4. Мезофиты — это растения, произрастающие при среднем увлажнении
5. Ксерофиты — это растения произрастающие с недостаточным увлажнением. Они в свою очередь делятся на: суккуленты — сочные растения (кактусы); склерофиты — это растения с узкими и мелкими листьями, и свернутыми в трубочки. Они также делятся на эуксерофиты и стипаксерофиты. Эуксерофиты — это степные растения. Стипаксерофиты — это группа узколистных дерновинных злаков (ковыль, типчак, тонконог и др.). В свою очередь мезофиты также делятся на мезогигрофиты, мезоксерофиты и т.д.
Уступая по своему значению температуре, влажность относится тем не менее к основным экологическим факторам. На протяжении большей части истории живой природы органический мир был представлен исключительно водными нормами организмов. Составной частью огромного большинства живых существ является вода, и для осуществления размножения или слияния гамет почти все они нуждаются в водной среде. Сухопутные животные вынуждены создавать в своем теле искусственную водную среду для оплодотворения, а это приводят к тому, что последнее становится внутренним.
Влажность - это количество водяного пара в воздухе. Его можно выразить в граммах на кубический метр.
4. Эдафические факторы
К эдафическим факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы. Они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Особенно зависят от эдафических факторов растения.
К основным свойствам почвы, сказывающимся на жизни организмов, относятся ее физическая структура, т.е. наклон, глубина и гранулометрия, химический состав самой почвы и циркулирующих в ней веществ - газов (при этом необходимо выяснить условия ее аэрации), воды, органических и минеральных веществ, находящихся в форме ионов.
Основной характеристикой почвы, имеющий большое значение как для растений, так и для роющих животных, является размер ее частиц.
Наземные почвенные условия определяются климатическими факторами. Даже на незначительной глубине в почве царит полная темнота, и это свойство – характерная черта местообитания тех видов, которые избегают света. По мере погружения в почву колебания температуры становятся все менее значительными: за суточные изменения быстро затухают, а начиная с известной глубины сглаживаются и ее сезоны различия. Суточные температурные различия исчезают уже на глубине 50 см. По мере погружения в почву содержание кислорода в ней уменьшается, а СО2 увеличивается. На значительной глубине условия приближаются к анаэробным, где и обитают некоторые анаэробные бактерии. Уже дождевые черви предпочитают среду с более высоким, чем в атмосфере, содержанием СО2 .
Влажность почвы чрезвычайно важная характеристика, особенно для произрастающих на ней растений. Она зависит от многочисленных факторов: режима дождей, глубины залегания слоя, а также физических и химических свойств почвы, частицы которой в зависимости от их размера, содержания органического вещества и т.п. Флора сухих и влажных почв неодинакова и на этих почвах нельзя разводить одни и те же культуры. Фауна почвы также весьма чувствительная к ее влажности и, как правило не переносит слишком большой сухости. Общеизвестным примером служат дождевые черви и термиты. Последние иногда вынуждены снабжать водой свои колонии, проделывая подземные галереи на большой глубине. Однако слишком высокое содержание воды в почве убивает личинки насекомых в больших количествах.
Некоторые ионы имеют большое экологическое значение. Они могут вызвать элиминацию многих видов и, наоборот, способствовать развитию весьма своеобразных форм. Почвы, залегающие на известняках, очень богаты ионом Са +2 ; на них развивается специфическая растительность, называемая кальцефитной (в горах эдельвейс; многие виды орхидей). В отличие от этой растительности существует кальцефобная растительность. К ней относятся каштан, папоротник орляк, большинство вересковых. Такую растительность называют иногда кремневой, поскольку земли, бедные кальцием, содержат соответственно больше кремния. Фактически эта растительность не отдает предпочтение непосредственно кремнию, а просто избегает кальция. Некоторые животные испытывают органическую потребность в кальции. Известно, что куры перестают нести яйца в твердой скорлупе, если курятник расположен в местности, почва которой бедна кальцием. Зона известняков обильно заселена раковинными брюхоногими моллюсками (улитками), которые широко представлены здесь в видовом отношении, но они почти полностью исчезают на гранитных массивах.
На почвах, богатых ионом 03 , также развивается специфическая флора, называемая нитрофильной. Часто встречающиеся на них органические остатки, содержащие азот, разлагаются бактериями сначала до аммонийных солей, затем до нитратов и, наконец до нитратов. Растения этого типа образуют, например, густые заросли в горах возле выгонов для скота.
В почве содержатся также органические вещества, образующиеся при разложении мертвых растений и животных. Содержание этих веществ с увеличением глубины падает. В лесу, например, важным источником их поступления является подстилка из опавших листьев, причем подстилка от лиственных пород в этом отношении богаче хвойной. Ею питаются организмы деструкторы – растения сапрофиты и животные сапрофаги. Сапрофиты представлены в основном бактериями и грибами, но среди них можно встретить и высшие растения, утратившие хлорофилл в качестве вторичного приспособления. Таковы, например, орхидеи.
Вода как основной компонент клеток, транспортное средство для переноса питательных веществ. Биохимические реакции в организмах. Условия повышенной влажности воздуха. Круговорот и его процесс непрерывного, взаимосвязанного перемещения воды на Земле.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.10.2014 |
| Размер файла | 13,9 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Влажность как экологический фактор
Влажность является также одним из важнейших экологических факторов. Будучи самым распространенным веществом на Земле, вода играет важную роль для живых организмов, является необходимым условием жизни и ее количество может быть лимитирующим фактором окружающей среды. Вода является основным компонентом клеток, растворителем, транспортным средством для переноса питательных веществ, с ее участием происходят биохимические реакции в организмах. вода биохимический влажность
Как физическое тело вода имеет ряд аномальных свойств, что обусловлено ее молекулярным строением. Например, при замерзании вода не сжимается, как большинство жидкостей, а расширяется. Поэтому плотность льда меньше плотности воды (максимальная плотность воды при + 4 ° С) предупреждается промерзания водоемов до дна. Кроме того, вода имеет высокую диэлектрическую проницаемость, то есть високополярним растворителем, и высокую теплоемкость, поэтому является важным терморегулятором. Летом водоемы поглощают теплоту, в зимой отдают ее в окружающую среду. Поэтому в местностях, в которых расположены крупные водоемы, не бывает резких колебаний температуры зимой и летом, днем и ночью.
Поскольку вода является средой обитания для многих организмов, важны такие ее свойства как плотность, содержание растворенных газов, прозрачность, кислотность и т.п.. Содержание растворенного в воде кислорода может быть лимитирующим фактором и он зависит от ряда факторов, в частности температуры, давления, течения и т.д..
Особенно чувствительными к изменению влажности и количества воды являются растения. При необходимости в воде выделяют следующие экологические группы растений:
- гидратофиты, которые живут только в воде, они полностью или почти полностью погружены в воду. Без воды они быстро погибают; Гидрофиты есть наземно-водные растения, которые могут быть частично погружены в воду, например, растут на берегах водоемов, болотах и т.д.;
- гигрофиты есть наземные растения, которые могут существовать в условиях повышенной влажности воздуха и на влажных почвах;
- мезофиты, которые выдерживают непродолжительное и не очень сильную засуху. Эти растения довольно многочисленны и распространены;
- ксерофиты, которые могут переносить длительную засуху, находясь в активном состоянии благодаря способности регулировать водный обмен, например, растения пустынь и т.д..
Животные также чувствительны к количеству воды, которая находится в их организме. В организм животных вода поступает во время питья, с пищей и в результате обменных процессов, в частности в результате окисления жиров. В случае, когда воды в организм животных поступает меньше, чем тратится, он чувствует водный дефицит. Обезвоживание организма может быть причиной его гибели. Так что вода осуществляет не только непосредственное влияние на физиологию организмов, но и изменяет другие экологические факторы, такие, как температура, аэрация почвы, усвоения растениями элементов питания и т.п.. Кроме того, вода является средой жизни значительного количества организмов.
Воды в природе огромное количество. Совокупность всей воды называют водной средой или гидросферой Итак, гидросфера - это непрерывный водная оболочка Земли, которая является совокупностью океанов, морей, континентальных вод и ледовых слоев. Гидросфера, которая является одним из важнейших элементов окружающей среды, играет решающую роль во многих процессах, проходящих в природе. Воде принадлежит важная роль в истории развития нашей планеты, так как с ней связано зарождение и развитие живого вещества, и как следствие, и всей биосферы.
Если рассмотреть составные части гидросферы ,(То моря и океаны (Мировой океан) занимают около 71% земной поверхности, в них содержится 1,37 х 109 км3 воды, что составляет 94% всей гидросферы. Суммарная площадь всех континентальных водоемов составляет ~ 3% площади всего материка. В континентальных ледниках накоплено ~ 1,7% запасов гидросферы, а их площадь составляет около 10% площади континентов. Значительные количества воды, около (Ю-П) хЮ3 км3, является составной частью живых организмов, населяющих Землю.
Вода в природе находится в круговороте. Круговорот воды - это процесс непрерывного, взаимосвязанного перемещения воды на Земле, который проходит под воздействием солнечной энергии, силы тяжести, жизнедеятельности живых организмов и хозяйственной деятельности человека.
Под действием тепловой энергии Солнца с поверхности океана и континентов ежегодно испаряется ~ 525х103 км3 воды, что соответствует 1030 мм атмосферных осадков в год. Часть воды возвращается в Мировой океан в виде атмосферных осадков, формируя звено малого круговорота воды в природе. Вторая часть воды в виде атмосферных осадков переносится воздушными массами на континенты, образуя звено большого круговорота воды в природе, где участвуют испарения с поверхности суши и атмосферные осадки, а также речной сток, частично возвращается в Мировой океан. Большой и малый круговороты воды в природе обеспечивают единство всей воды гидросферы.
Хотя различные части гидросферы связаны друг с другом процессами круговорота воды в природе, однако скорость их естественного возобновления неодинакова. Имеющиеся данные о различные части гидросферы, их водного баланса позволили вычислить активность водообмена, который проходит в процессе круговорота воды. Во активностью водообмена понимают скорость обновления отдельных водных ресурсов гидросферы. Она выражается количеством лет, которые необходимы для их полного обновления.
Подобные документы
Свойства воды и ее роль в качестве экологического фактора. Аридные и гумидные условия. Водный баланс организмов. Вода как среда их обитания. Экология водных организмов. Характеристика редких водных животных, занесенных в Красную книгу Краснодарского края.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.07.2014
Изучение специфической среды (определенная пища, хищники, температура, соленость воды) к которой приспособлен каждый вид на Земле. Особенности света, как экологического фактора. Характеристика температуры и влажности, как важных экологических факторов.
контрольная работа [28,8 K], добавлен 19.07.2010
Вода в атмосфере, на поверхности и в глубине земли, ее физическое состояние: испарение, конденсация и экологическая очистка. Зависимость человека от круговорота воды и его влияние на этот процесс. Этапы стандартной очистки и дезинфекции сточных вод.
курсовая работа [5,7 M], добавлен 29.08.2014
Влажность как экологический фактор. Кислотные дожди: их причина и вредное влияние, последствия выпадений для водоёмов. Особо охраняемые природные территории. Государственные природные заповедники, примеры. Малый и большой круговорот воды в биосфере.
контрольная работа [827,4 K], добавлен 22.10.2012
Общее понятие про биосферу. Круговорот веществ, роль и место человека в биосфере. Основные группы организмов в круговороте веществ. Вода как важнейший фактор среды обитания. Загрязнение воды и его последствия. Значение почвы, ее состав и свойства.
Вода — самое pacпространенное на поверхности Земли химическое соединение и вместе с тем наиболее удивительное. Она — единственное вещество, встречающееся в природе одновременно во всех трех агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном. Вода — универсальный растворитель.
Вода — очень прочное химическое соединение. Она имеет самое большое из всех жидкостей поверхностное натяжение, что обусловливает ее высокую капиллярность.
Газообразная вода — водяной пар — легче воздуха, благодаря чему возможно образование облаков, перенос воды в атмосфере и выпадение осадков. Большая тепловая буферность геосфер в значительной мере обусловлена такими свойствами воды, как высокая удельная теплоемкость, высокая скрытая теплота плавления и испарения. Свойства
многих веществ, растворенных в воде, а также молекулярных биологических структур, существенно зависят от конфигураций гидратных комплексов связанной воды.
Вода является важнейшим экологическим фактором для живых организмов и их постоянной составной частью, что отражено в таблице.
С экологической точки зрения вода — лимитирующий фактор как в наземныхтак и водных местообитаниях, если ее количество подвержено резким изменениям (приливы, отливы) или происходит ее потеря организмом в сильно соленой воде осмотическим путем.
В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется количеством осадков, значением влажности, иссушающими свойствами воздуха и доступной площадью водного запаса.
Число атмосферных осадков обусловлено физико-географическими условиями и неравномерно на земном шаре. Но для организмов важнейшим лимитирующим фактором является распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах даже при достаточном количестве годовых осадков их неравномерное распределение может привести к гибели растений от засухи или, наоборот, переувлажнения. В тропической
зоне организмам приходится переживать влажные и сухие сезоны, регулирующие их сезонную активность при постоянной почти круглый год температуре.
Влажность воздушной среды — количество водяных паров, содержащихся в единице объема воздуха при данной температуре. Однако чаще используется понятие относительной влажности, т. е. отношение абсолютной влажности к тому количеству водяных паров, которые смогут насытить данное пространство при данной температуре.
Отсюда способность влажности изменять эффекты температуры: понижение влажности ниже некоторого предела при данной температуре ведет к иссушающему действию воздуха, имеющему наиболее важное экологическое значение для растений.
Подавляющее большинство растений всасывает воду корневой системой из почвы.
Иссушение почвы затрудняет всасывание. Адаптация растений к таким условиям — увеличение всасывающей силы и активной поверхности корней. Величина этой силы у корней умеренной зоны от 2 до 4 ⋅ 106 Па, а у растений сухих областей — до 6 ⋅ 106 Па.
Как только выбрана доступная вода в данном объеме, корни растут далее вглубь и в стороны, и корневая система может достигнуть, например, у злаков длины 13 км на 1000 см3 почвы (без корневых волосков) (рис. 5.9).
Вода расходуется на фотосинтез, всего около 0,5 % всасывается клетками, а 97— 99 % уходит на транспирацию — испарение через листья. При достаточном количестве воды и питательных веществ рост растений пропорционален транспирации, а ее эффективность будет наивысшей. Эффективность транспирации — отношение прироста (чистой продукции) к количеству транспирированной воды. Измеряется в граммах сухого вещества на 1000 г воды. Для большинства растений, даже для большинства засухоустойчивых, она равна двум, т. е. на получение каждого грамма живого вещества тратится 500 г воды. Основная форма адаптации — не снижение транспирации, а прекращение роста в период засухи.
В зависимости oт способов адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп: гигрофиты — наземные растения, живущие в очень влажных почвах и условиях повышенной влажности (рис, папирус, папоротник, рогоз, осоки, кислица, клюква, болотные растения); мезофиты — переносят незначительную засуху (древесные растения различных климатических зон, травянистые растения дубрав, большинство культурных растений и др.); ксерофиты — растения пустынь, сухих сте-
пей, саванн, сухих субтропиков, песчаных дюн и сухих, сильно нагреваемых склонов, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях — суккуленты (алоэ, кактусы и др.), а также склерофиты — обладающие большой всасывающей силой корней и способные снижать транспирацию растения с узкими мелкими листьями (полынь холодная, эдельвейс эдельвейсовидный, ковыли, типчак и др.).
Структурные и физиологические особенности гигрофитов призваны постоянно удалять избыточную влагу. Это осуществляется интенсивной транспирацией, которая мало отличается от физического испарения. Избыточная влага удаляется также путем гуттации — выделения воды через специальные выделительные клетки, расположенные по краю листа. Избыточная влага затрудняет аэрацию, а следовательно, дыхание
и всасывающую деятельность корней, поэтому удаление излишков влаги представляет собой борьбу растений за доступ к воздуху.
Структурные и физиологические особенности ксерофитов нацелены на преодоление постоянного или временного недостатка влаги в почве или воздухе. Решение данной проблемы осуществляется тремя способами: 1) эффективным добыванием (всасыванием) воды; 2) экономным ее расходованием; 3) способностью переносить большие потери воды.
Интенсивное добывание воды из почвы достигается ксерофитами благодаря хорошо развитой корневой системе. По общей массе корневые системы ксерофитов примерно в 10, а иногда в 300—400 раз, превышают надземные части. Длина корней может достигать 10—15 м, а у саксаула черного — 30—40 м, что позволяет растениям использовать влагу глубоких почвенных горизонтов, а в отдельных случаях — и грунтовых вод. Встречаются и поверхностные, хорошо развитые корневые системы, при-
способленные к поглощению скудных атмосферных осадков, орошающих лишь верхние горизонты почвы.
Экономное расходование влаги ксерофитами обеспечивается тем, что листья у них мелкие, узкие, жесткие, с толстой кутикулой, многослойным толстостенным эпидермисом и большим количеством механических тканей, поэтому даже при большой потере воды листья не теряют упругости и тургора. Клетки листа мелкие, плотно упакованные, благодаря чему сильно сокращается внутренняя испаряющая поверхность.
Кроме того, у ксерофитов повышенное осмотическое давление клеточного сока, благодаря чему они могут всасывать воду даже при больших водоотнимающих силах почвы.
К физиологическим адаптациям относится и высокая водоудерживающая способность клеток и тканей, обусловленная большой вязкостью и эластичностью цитоплазмы, значительной долей связанной воды в общем водном запасе и т. д. Это позволяет ксерофитам переносить глубокое обезвоживание тканей (до 75 % всего водного запаса) без потери жизнеспособности. Кроме того, одной из биохимических основ засухо устойчивости растений является сохранение активности ферментов при глубоком обезвоживании.
Мезофиты занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Они распространены в умеренно влажных зонах с умеренно теплым режимом и достаточно хорошей обеспеченностью минеральным питанием. К мезофитам относятся растения лугов, травянистого покрова лесов, лиственные деревья и кустарники из областей умеренно влажного климата, а также большинство культурных растений и сорняки. Для мезофитов характерна высокая экологическая пластичность, позволяющая им адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды. Специфичные пути регуляции водообмена позволили растениям занять самые различные по экологическим условиям участки суши.
Многообразие способов приспособления лежит, таким образом, в основе распространения растений на Земле, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологической адаптации.
12. Адаптации животных к водному режиму.
По отношению к воде среди животных вы-
деляют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые) (мокрицы, ногохвостки, наземные планарии, комары, наземные моллюски и амфибии); ксерофилы (сухолюбивые) (верблюды, пустынные грызуны, пресмыкающиеся), а также промежуточную группу — мезофилы (многие насекомые, птицы, млекопитающие).
Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.
Поведенческие приспособления включают поиск водоемов, выбор мест обитания, рытье нор и т. д. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, что снижает испарение через покровы, экономит влагу в организме.
К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных моллюсков, отсутствие кожных желез и ороговение покровов пресмыкающихся, хитинизированная кутикула насекомых и др.
Физиологические приспособления регуляции водного обмена можно разделить на три группы: 1) способность ряда видов к образованию метаболической воды и довольствованию влагой, поступающей с пищей (многие насекомые, мелкие пустынные грызуны); 2) способность к экономии влаги в пищеварительном тракте за счет всасывания воды стенками кишечника, а также образования высококонцентрированной мочи
(овцы, тушканчики); 3) в наиболее экстремальных случаях дефицита влаги — прекращение терморегуляторной отдачи влаги (влагоотдачи), как это происходит у верблюдов, не имеющих доступа к воде. В такой ситуации отключается потоотделение и резко сокращается испарение с дыхательных путей.
Вода имеет первостепенное значение в жизни живых организмов. Это основная среда биохимических реакций, необходимая составная часть протоплазмы. Питательные вещества циркулируют в организме в основном в виде водных растворов. Вода составляет основную массу организмов растений и животных, в организмах её содержание примерно равно 50-80%,а у ряда видов значительно выше. Например, в теле медуз содержится 92%, в тканях многих моллюсков- 92%. От количества воды и растворенных в ней солей в большой степени зависит внутриклеточный и межклеточный обмен. [7].
Актуальность моей работы состоит в том, что влажность является одним из основных факторов в жизни всех организмов.
Целью моей работы является исследование влажности и приспособлений животных к недостатку влаги. Для достижения цели будут поставлены следующие задачи:
- Исследование понятия влажность
- Выявление групп растений по отношению к влажности
- Изучение приспособлений растений к недостатку или избытку влаги
- Исследование водного баланса наземных животных
- Числовые характеристики, применяемые для изменения влажности воздуха
Наиболее непосредственными характеристиками увлажненности воздуха являются такие показатели как, абсолютная влажность W 0 измеряется количеством водяного пара в объеме воздуха, удельная влажность воздуха ω a , равная отношению массы воды к массе содержащего её воздуха и обычно измеряется в г/кг , а также упругость водяного пара p, которая измеряется в миллибарах(мб) 2 или в мм ртутного столба.
Наряду с этими показателями в экологических исследованиях применяют относительную влажность воздуха ω а , дефицит влажности воздуха δ а и химический потенциал водяного пара в воздухе(относительно свободной воды, рассчитывается на 1 моль воды( ), на единицу общего объёма воды или на единицу массы воды . Для формулирования понятий этих дисциплин используют понятие давление насыщенного пара p0. изменяющиеся с температурой воздуха и подчиняющиеся закону Магнуса, отраженному в формуле (1). [pic 1][pic 2][pic 3]
Читайте также: