Чому вологість є важливим екологічним фактором? Фізичні фактори

3. Вологість як екологічний фактор

Спочатку всі організми були водними. Завоювавши суходіл, не втратили залежності від води. Складовою всіх живих організмів є вода. Вологість - це кількість водяної пари у повітрі. Без вологості чи води немає життя.

Вологість - це параметр, що характеризує вміст водяної пари в повітрі. Абсолютна вологість - це кількість водяної пари в повітрі і залежить від температури та тиску. Ця кількість називається відносною вологістю (тобто співвідношення кількості водяної пари в повітрі до насиченої кількості пари за певних умов температури та тиску.)

У природі існує добовий ритм вологості. Вологість коливається по вертикалі та горизонталі. Цей чинник поряд зі світлом та температурою відіграє велику роль у регулюванні активності організмів та їх поширенні. Вологість змінює ефект температури.

Важливим екологічним чинником є ​​всущення повітря. Особливо для наземних організмів, має велике значення, що висушує дію повітря. Тварини пристосовуються, пересуваючись у захищені місця та активний образжиття ведуть уночі.

Рослини поглинають воду з ґрунту і майже повністю (97-99%) випаровуються через листя. Цей процес називається транспірацією. Випаровування охолоджує листя. Завдяки випаровуванню йде транспорт іонів, через ґрунт до коренів, транспорт іонів між клітинами тощо.

Певна кількість вологості необхідна для наземних організмів. Багато з них для нормальної життєдіяльності потребують відносної вологості 100%, і навпаки організм, що знаходиться в нормальному стані, не може жити довгий час у абсолютно сухому повітрі, бо він постійно втрачає воду. Вода є необхідною частиною живої речовини. Тому втрата води у відомій кількості призводить до загибелі.

Рослини сухого клімату пристосовуються морфологічними змінами, редукцією вегетативних органів, особливо листя.

Наземні тварини також пристосовуються. Багато хто з них п'є воду, інші всмоктують її через покриви тіла в рідкому або пароподібному стані. Наприклад, більшість амфібій, деякі комахи та кліщі. Більшість тварин пустель ніколи не п'є, вони задовольняють свої потреби за рахунок води, що надійшла з їжею. Інші тварини одержують воду в процесі окислення жирів.

Вода для живих організмів необхідна. Тому організми поширюються за місцем проживання залежно від своїх потреб: водні організми у воді живуть постійно; гідрофіти можуть жити лише у дуже вологих середовищах.

З точки зору екологічної валентності гідрофіти та гігрофіти відносяться до групи стеногрів. Вологість сильно впливає на життєві функціїорганізмів, наприклад, 70% відносна вологість була дуже сприятливою для польового дозрівання і плодючості самок перелітної сарани. При сприятливому розмноженні вони завдають величезної економічної шкоди посівам багатьох країн.

Для екологічної оцінкиРозповсюдження організмів користуються показником сухості клімату. Сухість служить селективним фактором для екологічної класифікаціїорганізмів.

Таким чином, залежно від особливостей вологості місцевого клімату, види організмів розподіляються за екологічними групами:

1. Гідатофіти – це водні рослини.

2. Гідрофіти – це рослини наземно-водні.

3. Гігрофіти - наземні рослини, що живуть в умовах підвищеної вологості.

4. Мезофіти - це рослини, які ростуть при середньому зволоженні

5. Ксерофіти - це рослини, що ростуть з недостатнім зволоженням. Вони у свою чергу поділяються на: сукуленти – соковиті рослини (кактуси); склерофіти - це рослини з вузьким і дрібним листям, і згорнутими в трубочки. Вони також поділяються на еуксерофіти та стіпаксерофіти. Еуксерофіти – це степові рослини. Стипаксерофіти - це група вузьколистих дерновинних злаків (ковила, типчак, тонконіг та ін.). У свою чергу мезофіти також поділяються на мезогігрофіти, мезоксерофіти і т.д.

Поступаючись за своїм значенням температурі, вологість відноситься до основних екологічних факторів. Упродовж більшої частини історії живої природи органічний світбуло представлено виключно водними нормами організмів. Складовою величезної більшості живих істот є вода, і для здійснення розмноження або злиття гамет майже всі вони потребують водного середовища. Сухопутні тварини змушені створювати у своєму тілі штучне водне середовище для запліднення, а це призводять до того, що останнє стає внутрішнім.

Вологість - це кількість водяної пари у повітрі. Його можна висловити в грамах на кубічний метр.

4. Едафічні чинники

До едафічним факторам відноситься вся сукупність фізичних та хімічних властивостейґрунти, здатних надавати екологічний впливна живі організми. Вони грають важливу рольу житті тих організмів, які тісно пов'язані із ґрунтом. Особливо залежить від едафічних чинників рослини.

До основним властивостям грунту, позначається життя організмів, ставляться її фізична структура, тобто. нахил, глибина та гранулометрія, хімічний склад самого ґрунту та циркулюючих у ньому речовин - газів (при цьому необхідно з'ясувати умови її аерації), води, органічних та мінеральних речовин, що знаходяться у формі іонів.

Основною характеристикою ґрунту, що має велике значенняяк для рослин, так і для тварин, що риють, є розмір її частинок.

Наземні ґрунтові умови визначаються кліматичними факторами. Навіть на незначній глибині у ґрунті панує повна темрява, і ця властивість – характерна рисамісцеперебування тих видів, які уникають світла. У міру занурення в ґрунт коливання температури стають все менш значними: за добові зміни швидко згасають, а починаючи з відомої глибини, згладжуються і її сезони відмінності. Добові температурні відмінності зникають вже на глибині 50 см. У міру занурення в ґрунт вміст кисню в ньому зменшується, а 2 збільшується. На значній глибині умови наближаються до анаеробних, де й мешкають деякі анаеробні бактерії. Вже дощові хробакиволіють середовище з більш високим, ніж в атмосфері, вмістом 2 .

Вологість грунту надзвичайно важлива характеристика, особливо для рослин, що на ній ростуть. Вона залежить від численних факторів: режиму дощів, глибини залягання шару, а також фізичних та хімічних властивостей ґрунту, частинки якого в залежності від їх розміру, вмісту органічної речовини тощо. Флора сухих і вологих грунтів неоднакова і цих грунтах не можна розводити одні й самі культури. Фауна грунту також дуже чутлива до її вологості і, як правило, не переносить занадто великої сухості. Загальновідомим прикладом є дощові черв'яки та терміти. Останні іноді змушені постачати водою свої колонії, проробляючи підземні галереїна великій глибині. Однак надто високий вміст води у ґрунті вбиває личинки комах у великих кількостях.

Мінеральні речовини, необхідні для харчування рослин, знаходяться у ґрунті у вигляді розчинених у воді іонів. У ґрунті можна виявити принаймні сліди понад 60 хімічних елементів. С0 2 і азот містяться в велику кількість; вміст інших, наприклад, нікелю або кобальту, вкрай незначний. Деякі іони є для рослин отрутою, інші навпаки життєво необхідним. Концентрація у ґрунті іонів водню - рН - у середньому близька до нейтрального значення. Флора таких грунтів особливо багата на види. Вапняні та засолені ґрунти мають лужний рН порядку 8-9; на сфагнумних торфовищах кислий рН може падати до 4.

Деякі іони мають велике екологічне значення. Вони можуть спричинити елімінацію багатьох видів і, навпаки, сприяти розвитку досить своєрідних форм. Ґрунти, що залягають на вапняках, дуже багаті на іон Са +2 ; ними розвивається специфічна рослинність, звана кальцефитной (у горах едельвейс; багато видів орхідей). На відміну від цієї рослинності, існує кальцефобна рослинність. До неї відносяться каштан, папороть орляк, більшість вересових. Таку рослинність називають іноді крем'яною, оскільки землі, бідні на кальцій, містять відповідно більше кремнію. Фактично ця рослинність не віддає перевагу безпосередньо кремнію, а просто уникає кальцію. Деякі тварини мають органічну потребу в кальції. Відомо, що кури перестають нести яйця у твердій шкаралупі, якщо курник розташований у місцевості, ґрунт якої бідний на кальцій. Зона вапняків рясно заселена раковинними черевоногими молюсками (равликами), які широко представлені тут видовому відношенніАле вони майже повністю зникають на гранітних масивах.

На ґрунтах, багатих іоном 0 3 також розвивається специфічна флора, звана нітрофільною. Органічні залишки, що часто зустрічаються на них, містять азот, розкладаються бактеріями спочатку до амонійних солей, потім до нітратів і, нарешті до нітратів. Рослини цього утворюють, наприклад, густі зарості в горах біля вигонів для худоби.

У ґрунті містяться також органічні речовини, що утворюються під час розкладання мертвих рослин та тварин. Вміст цих речовин із збільшенням глибини падає. У лісі, наприклад, важливим джерелом їх надходження є підстилка з опалого листя, причому підстилка від листяних порід у цьому відношенні багатша за хвойну. Нею харчуються організми деструктори – рослини сапрофіти та тварини сапрофаги. Сапрофіти представлені в основному бактеріями та грибами, але серед них можна зустріти і вищі рослини, що втратили хлорофіл як вторинний пристрій. Такі, наприклад, орхідеї.

Найбільш важливими фізичними факторами, що визначають розвиток мікроорганізмів, є вологість, температура, промениста енергія, радіохвилі, ультразвук, концентрація розчинених у воді речовин, тиск.

Характеристика вологості як абіотичного фактора середовища

Для розвитку мікроорганізмів необхідна вільна вода, оскільки поживні речовини проникають у клітину лише у розчиненому стані. Стан води як розчинника в продукті виражається активністю води Aw- відношенням між тисками водяної пари розчину (субстрату) Р і чистого розчинника (води) Р0 при одній і тій же температурі. Отже, Aw=Р/Р0. Активність води чисельно дорівнює рівноважній відносній вологості, вираженій у вигляді дробу, який менший за одиницю. Активність дистильованої води дорівнює одиниці та відповідає відносній вологості повітря 100%. Активність води розчину, пружність парів якого може рівноваги з відносною вологістю повітря 97%, дорівнює 0,97.

Життєдіяльність мікроорганізмів здійснюється при Aw від 0,999 до 0,62. Для кожного мікроорганізму ці межі точно визначені, постійні та залежать від температури, рН середовища, доступності поживних речовин та ін. Залежно від потреби у волозі мікроорганізми ділять на три групи: гідрофіти – вологолюбні, мезофіти – середньовологолюбні, ксерофіти – сухолюбні.

Найбільш вимогливі до наявності вологи серед гідрофіти. До них відносяться всі бактерії та дріжджі. Більшість бактерій не розвивається при Aw субстрату нижче 0,94 – 0,90; для дріжджів гранична величина Aw0,88 – 0,05. До мезофітів відносяться багато грибів, хоча серед них є ксерофіти та гідрофіти. Так, гриби роду Aspergillus ростуть при Awсубстрату 0,75 - 0,62. Ксерофіти здатні розвиватись при дефіциті вологи.

Різні мікроорганізми по-різному переносять зміну Aw. Одні мікроорганізми (рода Acetobacterі Acetomonas, деякі гнильні та деякі патогенні) дуже вимогливі до вологи і при зниженні значення Aw (при висушуванні) швидко гинуть. Інші мікроорганізми (родів Lactobacterium, Mycobacterium, Salmonella, Staphylococcus і Micrococcus) можуть зберігатися у висушеному стані досить тривалий час. Стійкі до висушування багато дріжджі і особливо суперечки бактерій та мікроскопічних грибів, які зберігають здатність до проростання протягом десятків років. Невимогливі до активності води галофільні (солелюбні) бактерії.

Вода - найрозповсюдженіша на поверхні Землі хімічна сполука і водночас найбільш дивовижна. Вона - єдина речовина, що зустрічається в природі одночасно у всіх трьох агрегатних станах - твердому, рідкому та газоподібному. Вода – універсальний розчинник.

Вода – дуже міцна хімічна сполука. Вона має найбільше з усіх рідин поверхневий натяг, що зумовлює її високу капілярність.

Газоподібна вода - водяна пара - легша за повітря, завдяки чому можливе утворення хмар, перенесення води в атмосфері та випадання опадів. Велика теплова буферність геосфер значною мірою обумовлена ​​такими властивостями води, як висока питома теплоємність, висока прихована теплота плавлення та випаровування. Властивості

багатьох речовин, розчинених у воді, і навіть молекулярних біологічних структур, значно залежить від змін гідратних комплексів пов'язаної води.

Вода є найважливішим екологічним фактором для живих організмів та їх постійною складовою, що відображено у таблиці.

З екологічної точкизору вода - лімітуючий фактор як у наземних так і водних місцеперебуваннях, якщо її кількість схильна до різких змін (припливи, відливи) або відбувається її втрата організмом у сильно солоній воді осмотичним шляхом.

У наземно-повітряному середовищіцей абіотичний фактор характеризується кількістю опадів, значенням вологості, властивостями, що висушують повітря і доступною площею водного запасу.

Число атмосферних опадів обумовлено фізико-географічними умовами та нерівномірно на земній кулі. Але для організмів найважливішим фактором, що лімітує, є розподіл опадів по сезонах року. У помірних широтах навіть за достатньої кількості річних опадів їх нерівномірний розподіл може призвести до загибелі рослин від посухи або, навпаки, перезволоження. У тропічній

зоні організмам доводиться переживати вологі та сухі сезони, що регулюють їх сезонну активність при постійній майже цілий ріктемпературі.

Адаптовані до умов пустелі рослини містять інгібітор проростання, який вимивається лише за певної кількості опадів, достатньої для вегетації (наприклад, 10 мм), і лише тоді проростає. Починається короткочасне "цвітіння пустелі" (зазвичай навесні).

Вологість повітряного середовища - кількість водяної пари, що містяться в одиниці об'єму повітря при даній температурі. Однак частіше використовується поняття відносної вологості, тобто відношення абсолютної вологості до кількості водяної пари, які зможуть наситити цей простірпри цій температурі.

Звідси здатність вологості змінювати ефекти температури: зниження вологості нижче певної межі при цій температурі веде до сушіння повітря, що має найбільш важливе екологічне значення для рослин.

Переважна більшість рослин всмоктує воду кореневою системою із ґрунту.

Висушення ґрунту ускладнює всмоктування. Адаптація рослин до таких умов – збільшення всмоктувальної сили та активної поверхні коренів. Розмір цієї сили в коренів помірної зони від 2 до 4 ⋅ 106 Па, а в рослин сухих областей - до 6 ⋅ 106 Па.

Як тільки обрана доступна вода в даному обсязі, коріння росте далі вглиб і в сторони, і коренева система може досягти, наприклад, у злаків довжини 13 км на 1000 см3 ґрунту (без кореневих волосків) (рис. 5.9).

Вода витрачається на фотосинтез, лише близько 0,5 % всмоктується клітинами, а 97- 99 % йде транспірацію - випаровування через листя. При достатній кількості води та поживних речовин зростання рослин пропорційне транспірації, а її ефективність буде найвищою. Ефективність транспірації – відношення приросту (чистої продукції) до кількості транспірованої води. Вимірюється у грамах сухої речовини на 1000 г води. Більшість рослин, навіть більшості посухостійких, вона дорівнює двом, т. е. отримання кожного грама живої речовини витрачається 500 р води. Основна форма адаптації - не зниження транспірації, а припинення зростання під час посухи.

Залежно від способів адаптації рослин до вологості виділяють кілька екологічних груп: гігрофіти - наземні рослини, що живуть у дуже вологих грунтах та умовах підвищеної вологості (рис, папірус, папороть, рогоз, осоки, кислиця, журавлина, болотяні рослини); мезофіти - переносять незначну посуху (дерев'яні рослини різних кліматичних зон, трав'янисті рослини дібров, більшість культурних рослин та ін.); ксерофіти - рослини пустель, сухих сте-

пий, саван, сухих субтропіків, піщаних дюн і сухих, сильно нагріваються схилів, здатні накопичувати вологу в м'ясистому листі і стеблах - сукуленти (алое, кактуси та ін), а також склерофіти - володіють великою всмоктувальною силою коренів і здатні знижувати транспірацію вузьким дрібним листям (полин холодний, едельвейс едельвейсовидний, ковили, типчак та ін).

Структурні та фізіологічні особливості гігрофітів покликані постійно видаляти надмірну вологу. Це здійснюється інтенсивною транспірацією, яка мало відрізняється від фізичного випаровування. Надмірна волога видаляється також шляхом гуттації - виділення води через спеціальні клітини виділення, розташовані по краю листа. Надмірна волога ускладнює аерацію, а отже, дихання

і всмоктувальну діяльність коренів, тому видалення надлишків вологи є боротьбою рослин за доступом до повітря.

Структурні та фізіологічні особливості ксерофітів націлені на подолання постійного чи тимчасового нестачі вологи у ґрунті чи повітрі. Вирішення цієї проблеми здійснюється трьома способами: 1) ефективним добуванням (всмоктуванням) води; 2) економним її витрачанням; 3) здатністю переносити великі втрати води.

Інтенсивне добування води із ґрунту досягається ксерофітами завдяки добре розвиненій кореневій системі. за загальній масікореневі системи ксерофітів приблизно 10, інколи ж у 300-400 разів, перевищують надземні частини. Довжина коренів може досягати 10-15 м, а у саксаулу чорного - 30-40 м, що дозволяє рослинам використовувати вологу глибоких ґрунтових горизонтів, а в окремих випадках- та ґрунтових вод. Зустрічаються і поверхневі, добре розвинені кореневі системи, при-

здатні до поглинання убогих атмосферних опадів, що зрошують лише верхні горизонти ґрунту.

Економне витрачання вологи ксерофітами забезпечується тим, що листя у них дрібне, вузьке, жорстке, з товстою кутикулою, багатошаровим товстостінним епідермісом і великою кількістюмеханічних тканин, тому навіть при великій втраті води листя не втрачає пружності та тургору. Клітини листа дрібні, щільно упаковані, завдяки чому сильно скорочується внутрішня поверхня, що випаровує.

Крім того, у ксерофітів підвищене осмотичний тискклітинного соку, завдяки чому вони можуть всмоктувати воду навіть за великих водовіднімних сил грунту.

До фізіологічних адаптацій відноситься і висока водоутримуюча здатність клітин і тканин, обумовлена ​​великою в'язкістю і еластичністю цитоплазми, значною часткою зв'язаної води в загальному водному запасі і т. д. Це дозволяє ксерофітам переносити глибоке зневоднення тканин (до 75% всього водного запасу) без втрати ж . Крім того, однією з біохімічних основ посухостійкості рослин є збереження активності ферментів при глибокому зневодненні.

Мезофіти займають проміжне положення між гігрофітами та ксерофітами. Вони поширені в помірно вологих зонах з помірно теплим режимом та досить гарною забезпеченістю мінеральним харчуванням. До мезофітів відносяться рослини лук, трав'янистого покриву лісів, листяні дерева та чагарники з областей помірно вологого клімату, а також більшість культурних рослин та бур'яни. Для мезофітів характерна висока екологічна пластичність, що дозволяє їм адаптуватися до умов, що змінюються. зовнішнього середовища. Специфічні шляхи регуляції водообміну дозволили рослинам зайняти різні за екологічними умовами ділянки суші.

Різноманітність способів пристосування лежить, в такий спосіб, основу поширення рослин Землі, де дефіцит вологи одна із головних проблем екологічної адаптації.

12. Адаптації тварин до водному режиму .

По відношенню до води серед тварин ви-

ділять такі екологічні групи: гігрофіли (вологолюбні) (мокриці, ногохвостки, наземні планарії, комарі, наземні молюски та амфібії); ксерофіли (сухолюбні) (верблюди, пустельні гризуни, плазуни), а також проміжну групу - мезофіли (багато комах, птахів, ссавців).

Способи регуляції водного балансу у тварин найрізноманітніші, ніж у рослин. Їх можна розділити на поведінкові, морфологічні та фізіологічні.

Поведінкові пристрої включають пошук водойм, вибір місць проживання, копання нір і т. д. У норах вологість повітря наближається до 100%, що знижує випаровування через покриви, економить вологу в організмі.

До морфологічним методампідтримання нормального водного балансу відносяться утворення, що сприяють затриманню води в тілі: раковини наземних молюсків, відсутність шкірних залоз та зроговіння покривів плазунів, хітинізована кутикула комах та ін.

Фізіологічні пристосування регуляції водного обміну можна розділити на три групи: 1) здатність ряду видів до утворення метаболічної води та задоволенню вологою, що надходить з їжею (багато комах, дрібних пустельних гризунів); 2) здатність до економії вологи в травному тракті за рахунок всмоктування води стінками кишечника, а також утворення висококонцентрованої сечі

(Вівці, тушканчики); 3) у найбільш екстремальних випадках дефіциту вологи – припинення терморегуляторної віддачі вологи (вологовіддачі), як це відбувається у верблюдів, які не мають доступу до води. У такій ситуації відключається потовиділення та різко скорочується випаровування з дихальних шляхів.

ВОЛОГІСТЬ ЯК ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР Біологія. 11 клас О.О. Бєлова, Г.Г. Юхневич 2012 Вологість як абіотичний фактор середовища Роль води в житті живих організмів є універсальним розчинником для гідрофільних речовин, тому бере участь в обміні речовин як середовище для біохімічних реакцій у клітині, безпосередньо бере участь у деяких біохімічних реакціях як субстрат (гідроліз, фотосинтез). у деяких тварин (круглі та кільчасті черв'яки) служить гідростатичним скелетом. транспортну функцію(пересування речовин) в організмі завдяки високій питомій теплоємності, теплопровідності та теплоті пароутворення, забезпечує підтримку теплового балансу в організмі та запобігає його перегріву служить місцем існування для водних організмів 1. Вологість як абіотичний фактор середовища 2 Екологічні групи рослин по відношенню до вологи та їх адаптації Класифікація наземних рослинПо відношенню до вологи Гігрофіти живуть на сильно зволожених ґрунтах і при високій вологості повітря Мезофіти мешкають в умовах помірного зволоження Ксерофіти мешкають у посушливих місцях Сукуленти запасають воду у своїх тканинах і органах, а потім економно її витрачати Склерофіти зі зниженою транспірацією і здатністю її нестачі в грунті 2. Адаптації рослин до різного водного режиму 3 тонкі листові пластинки з постійно відкритими продихами, є специфічні «водяні продихи», через які виділяється вода в крапельно - рідкому стані; слабо розвинена механічна тканина, кутикула та епідерміс (можлива кутикулярна транспірація); у мезофілі листя є великі міжклітини, у деяких видів у корінні та стеблах можлива наявність аеренхіми – тканини, що запасає повітря в міжклітинниках; слабо розвинена коренева система (коріння тонке, часто без кореневих волосків); 2. Адаптації рослин до різних водних режимів Особливості будови гігрофітів 4 Серед гігрофітів виділяють: тіньові – це рослини нижніх ярусів сирих лісів у різних кліматичних зонах. З-за високої вологості повітря у них може бути утруднена транспірація, тому для поліпшення водного обміну на листі розвиваються гідатоди, або водяні продихи, що виділяють крапельно - рідку воду. Листя часто тонке, з тіньовою структурою, зі слабо розвиненою кутикулою, містить багато вільної та малозв'язаної води. При настанні навіть нетривалої та несильної посухи у тканинах створюється негативний водний баланс, рослини в'януть і можуть загинути. світловим – це рослини відкритих місцепроживання, що ростуть на постійно вологих ґрунтах та у вологому повітрі (папірус, рис, сердечники, підмаренник болотний, росянка та ін). 5 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Приклади рослин - гігрофітів Бодяк городній - гігрофіт Росянка є болотяною рослиною і любить вологий ґрунт і вологе повітря Багато папоротей і мохів є не тільки тінелюбними, але й вологолюбними рослинами 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Водні рослини – рослини, необхідна умоважиття яких – перебування у воді. Одні з них занурені у воду повністю або більшою частиною (гідатофіти), вони тримаються на незначних глибинах прісних і солоних водчи плавають на поверхні. Інші занурені у воду тільки нижньою частиною(гідрофіти), переживають тимчасову посуху або вимагають, щоб тільки коріння їх було рясно зволожене; це мілководні, прибережні та болотні форми. Ряска мала та лілія водна є гідатофітами. Рогоз широколистий є гідрофітом. 7 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Характеристика ксерофітів здатні довго витримувати недостатнє зволоження; обмежують витрати води на транспірацію; активно видобувають воду при її нестачі у ґрунті; запасають воду в тканинах та органах на час посухи. 8 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Сукуленти (від латів. succulentus – соковитий) – багаторічні рослини, здатні запасати воду у своїх тканинах та органах, а потім економно її витрачати. Типи сукулентів залежно від того, в яких органах запасається вода листяні стеблові кореневі 2 . Адаптації рослин до різного водного режиму 9 Листові сукуленти можна зустріти в посушливих областях Центральної Америки(агава), Африки та Середньої Азії(алое), на сухих піщаних ґрунтах в нашій республіці (очиток, молодило) Агава Алоє Молодило Очиток їдкий і очиток скрипун 2 . Адаптації рослин до різного водного режиму 10 Стеблові сукуленти широко представлені в американських пустелях (види сім. Кактусові) та посушливих областях Африки (види сім. Молочайні). У стеблових сукулентів листя редуковані до колючок (кактуси). Функція фотосинтезу перейшла до стебла, яке набуло зеленого кольору. Кактуси Молочай тригранний (еуфорбія) 2. Адаптації рослин до різного водного режиму 11 Кореневі сукуленти зазвичай зустрічаються в пустелях, де вони не тільки пристосувалися до посухи, але й протистоять сильним вітрам та тваринам. Коренева система таких сукулентів зазвичай бульбоподібна або реповидна. Коріння розвивається поблизу поверхні землі для того, щоб до останньої краплі ввібрати навіть найменшу кількість вологи, що потрапила на них. Стебла і листя кореневих сукулентів зазвичай недовговічні і засихають при настанні більш посушливого сезону, тоді як їх захищене шаром ґрунту коріння здатне вижити і зберегти пружність тканин протягом тривалого часу. 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Сейба дрібнолиста - невелике дерево з баобабових, що росте в Мексиці, має на коренях здуття діаметром до 30 см, губчаста паренхіма яких накопичує вологу. 12 Склерофіти (від грец. scleros – твердий) – рослини зі зниженою транспірацією та здатністю активно добувати воду при її нестачі у ґрунті. Вони не запасають вологу на період посухи, а видобувають її та економно витрачають. Типовими представниками склерофітів є ковила, саксаул, а також полин гіркий, безсмертник піщаний, верес. Килим Саксаул Полин гіркий Безсмертник піщаний Верес 2. Адаптації рослин до різного водного режиму 13 Існують інші форми рослин пристосовані рости при нестачі вологи в пустелі: однорічники, що уникають спеки тим, що пристосовані рости тільки в період з достатньою вологістю; чагарники, що скидають листя під час посушливого періоду. 14 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Мезофіти – рослини, що мешкають в умовах помірного зволоження. Вони здатні переносити короткочасну нестачу вологи. До них відноситься більшість листяних деревних рослин, лугові та багато лісових трав, злаки, бур'яни, майже всі культурні рослини помірної зони. 2. Адаптації рослин до різного водного режиму 15 Люпин Береза ​​повисла Перець солодкий Яблуня домашня 2. Адаптації рослин до різного водного режиму Більшість культурних рослин, що виростають у нашій країні, є мезофітами. 16 Пшениця м'яка і волошка синя Гортензія хуртовина Цінія Флокс хуртовин Адаптації тварин до різного водного режиму Типи адаптацій тварин залежно від водного режиму морфологічні фізіологічні поведінкові 3. Адаптації тварин до різного водного режиму 17 До морфологічних адаптацій. Комахи, павукоподібні мають багатошарову хітинізовану кутикулу Ящірка спритна Жуки - бронзування У рептилій є роговий покрив тіла (рогові луски та пластинки). Адаптації тварин до різного водного режиму Морфологічні адаптації тварин 18 У наземних молюсків є раковини У птахів тіло покрито пір'ям У ссавців тіло покрито вовною 3. Адаптації тварин до різного водного режиму Морфологічні адаптації тварин 19 До фізіологічних адаптацій відносяться . Амфібії поглинають воду шкірними покровами Гризуни в пустелі добувають воду, поїдаючи рослини з соковитими пагонами 3. Адаптації тварин до різного водного режиму Фізіологічні адаптації тварин 20 Деякі тварини можуть отримувати воду за рахунок окислення жирів. Тому рясні відкладення жиру (горб верблюда) є своєрідними резервуарами хімічно пов'язаної води. Двогірий верблюд 3. Адаптації тварин до різного водного режиму Фізіологічні адаптації тварин 21 Поведінкові адаптації полягають у тому, що більшість тварин активні у пошуках води. Здатність здійснювати далекі міграції до водопою й у антилоп, сайгаків, куланів. Деякі тварини в сухий період переходять на нічний спосіб життя або впадають у літню сплячку (суслики, бабаки, черепахи). Антилопи гну на водопої Черепахи впадають у сплячку 3. Адаптації тварин до різного водного режиму Наземних тварин по відношенню до водного режиму поділяють на екологічні групи: гігрофіли – вологолюбні тварини, які потребують високої вологості середовища (мокриці, комарі, комарі амфібії); мезофіли - тварини, що мешкають в умовах помірної вологості; ксерофіли – сухолюбні тварини, які не переносять високої вологості (верблюд, пустельні гризуни, плазуни та інші). 3. Адаптації тварин до різного водного режиму 23 Тварини в пустелі по-різному пристосовані до нестачі вологи. У жуків - чорнотілок спостерігається дивовижна здатність до посиленого утворення при нестачі вологи метаболічної води внаслідок розщеплення вуглеводів. Живлячись пилоподібними залишками рослин, жуки - чорнотілки витягують із них метаболічну воду, що дозволяє їм існувати в умовах майже повної відсутності води. В очікуванні краплі конденсаційної вологи жуки довго завмирають у своєрідній позі, з піднятою вершиною черевця. Жуки - чорнотілки 3. Адаптації тварин до різного водного режиму 24

Поступаючись за своїм значенням температурі, вологість відноситься до основних екологічних факторів.

Упродовж більшої частини історії живої природи органічний світ був представлений виключно водними формами організмів. Завоювавши суходіл, вони не втратили залежності від води. До того ж складовою величезної більшості живих істот є вода, і для здійснення розмноження або принаймні його центральної події - злиття гамет майже всі вони потребують водного середовища. Показово, що сухопутні тварини змушені створювати у своєму тілі штучне водне середовище для запліднення, а це призводить до того, що останнє стає внутрішнім.

У буквальному значенніСлова вологість - це кількість водяної пари в повітрі. Його можна виразити у грамах на кубічний метр. Вважають за краще, однак, більш образну і показову форму - відносну вологість повітря як відсоткове відношенняреального тиску водяної пари f до тиску насиченої пари F за тієї ж температури. Так, при + 15° тиск насиченої пари F дорівнює 12,73 мм рт. ст. що відповідає приблизно 11 г води на 1 м 3 повітря. Відносна вологість, що дорівнює 75%, відповідає тиску водяної пари 12,73 X 0,75 = 9,56 мм рт. ст. або приблизно 8 г води на 1 м3 повітря.

Точно виміряти відносну вологість повітря важко. Для цього користуються волосяним гігрометром або психрометром, останній дає точніші свідчення, але складніше в експлуатації. Крім того, подібно до температури вологість сильно варіює, і в масштабі великого району її вимір - справа досить трудомістка, оскільки визначення вологості доводиться одночасно проводити в багатьох точках. У результаті доводиться відмовлятися від цього і для характеристики більш менш вологого клімату. Натомість можна користуватися даними, які хоч і не мають такого ж значення та ефекту, але легко піддаються збору та обробці. Найпростіший показник – це кількість опадів у сантиметрах або міліметрах, що випадають у цьому місці протягом року. Точніші дані дає розбивка цієї кількості по місяцях.

Насправді кількість опадів який завжди має однакове кліматологічне і біологічне значення. Щоб оцінити більшу чи меншу вологість клімату, необхідно враховувати також і температуру. Насправді, при однаковому рівні опадів холодніша область виявиться вологішою, оскільки в ній повільніше йде випаровування. Для більшої або меншої сухості клімату запропоновано багато способів, в яких одночасно враховуються як кількість опадів (або відносна вологість), так і температура. Найпростіший з них - індекс посушливості Мартонна:

де P – річна кількість опадів, мм; T – річна температура, град.

Чим вище індекс посушливості, тим вологіше клімат. Індекс посушливості можна обчислювати окремо для кожного місяця за такою формулою: i = 12 p/(t + 10), де p - кількість опадів за місяць, a t - Середня температуратого ж місяця. Щоб результати можна було порівняти з річними показниками, їх множать на 12- число місяців на рік.

Госсен вважає місяць сухим, якщо кількість опадів, що випали в ньому, виражена в міліметрах, нижче подвійного значеннятемператури, вираженого у градусах. Він наполегливо

рекомендує користуватися так званими омбротермічними діаграмами, викресленими для певної місцевості як найбільш наочним способом вираження. Для цього на вісь абсцис наносять місяці року, а на вісь ординат – кількість опадів та подвоєні значення температури. Якщо крива температур проходить вище кривої опадів, то клімат сухий, якщо зворотне співвідношення - клімат вологий.

Відомий ступінь вологості абсолютно необхідний для наземних тварин і рослин. Серед них дуже багато для забезпечення нормальної життєдіяльності потребують відносної вологості 100%; навпаки, організм, що у нормальному стані, неспроможна жити довгий час у абсолютно сухому повітрі, оскільки він постійно втрачає воду. Оскільки вода входить як необхідна складова частини до складу живої речовини, втрата її у відомій кількості призводить до загибелі.

Рослини витягують потрібну їм воду із ґрунту за допомогою коренів. Лишайники, серед яких є форми, які задовольняються малою кількістю води, можуть абсорбувати водяну пару. Нижчі рослини здатні поглинати воду всією своєю активною поверхнею. Рослини сухого клімату мають низку морфологічних пристосувань, що забезпечують мінімальну втрату води (занурення продихів у глиб листа; соковитість стебла; редукція листя, що перетворюються на голки або шипи; здатність листя згортатися, прикриваючи продихи, і тим зменшувати поверхню іспар.

Всі сухопутні тварини для компенсації неминучої втрати води за рахунок випаровування та виділення потребують її періодичного надходження. Багато хто з них п'є воду, інші всмоктують її через покриви тіла в рідкому або пароподібному стані; до останніх відноситься більшість амфібій, деякі комахи та кліщі. Більшість тварин пустель ніколи не п'є; вони задовольняють свої потреби за рахунок води, що надходить із їжею. Нарешті, є тварини, які отримують воду ще більше складним шляхом- у процесі окислення жирів. Прикладами можуть бути верблюд і комахи, що спеціалізувалися на певній їжі - рисовий і коморний довгоносики, гусениці платтяної молі Tineola biselliella і молі Aglossa pinguinalis, що харчується жиром. Воду, що часом добувається з великими труднощами, тварини змушені економити всіма можливими шляхами. Це досягається нічним способом життя, непроникністю їх покривів, що зменшує випаровування, зануренням органів дихання в глибину тіла та вузькістю їх отворів. Велику частинуводи сухопутні тварини втрачають разом із продуктами виділення. Тому викид цих продуктів у формі аміаку та сечовини, легко розчинних і токсичних, можливий лише в тому випадку, якщо тварина не відчуває нестачі у воді. В іншому випадку вони видаляються переважно у формі майже нерозчинної сечової кислоти. Це характерно для рептилій та багатьох комах.

Отже, вода для живих істот необхідна. Неважко виявити, що, коли вона є, види розподіляються за місцем проживання залежно від своїх потреб: водні організми живуть у воді постійно; гідрофіти можуть жити тільки в дуже вологих середовищах (амфібії, дощові черв'яки, наземні черевоногі молюски, мокриці та більшість печерних тварин); мезофіти відрізняються помірною потребою у воді або в середній вологості повітря; в основному це евригігри, тобто організми, що витримують великі коливання вологості. Найчастіше вони зустрічаються в областях помірного поясу; ксерофіти воліють сухі місцеперебування, вони мають спеціальні пристосування, про які йшлося вище. Організми цього населяють пустельні області, але їх можна зустріти також у середній смузіу місцях з особливим мікрокліматом – у дюнах, на південних схилах середземноморських пагорбів тощо. п. Існує багато ступенів ксерофілії. Види, що мешкають в умовах сухого мікроклімату Середземномор'я, загинули б у Сахарі.

З погляду екологічної валентності, види гідрофітів і ксерофітів слід зарахувати до групи стеногигров. Природно, що ступінь стеногрії буває різним; це можна спостерігати і серед мезофітів, але трапляється нечасто.

В умовах невеликої різниціу вологості, що спостерігається між сусідніми мікрокліматами, види - стеногігри, природно, перебираються в той мікроклімат, який виявляється для них найсприятливішим. Мало видів, яких би приваблювала власне сухість; скоріше їх утримує в тому чи іншому житлі термофілія. Навпаки, серед наземних форм дуже багато видів, що надають перевагу підвищеній вологості, оскільки сухість виявляється часто лімітуючим фактором. Деякі види, випробувані в лабораторії, надають перевагу тій чи іншій вологості з винятковою точністю. Були обстежені, наприклад, види-близнюки комарів з групи Anopheles maculipennis. Виявилося, що Anopheles atroparvus віддає перевагу 100% відносну вологість, Anopheles messeae - 97% і Anopheles typicus - 95%.

Ці форми здатні вловлювати відмінності у вологості з точністю до 1%. Цікаво, що активність всіх Anopheles підвищується з рівня 94% відносної вологості; при зниженні вологості активність знижується. Як і в разі температури, віддана вологість не завжди збігається з оптимальною.

Вологість сильно впливає життєві функції організмів. Гамільтон, наприклад, вивчив цей вплив на перелітній саранці Locusta migratoria, що завдає внаслідок нальотів на посіви величезних економічних збитків багатьом країнам. Автор показав, що при 70% відносної вологості швидкість статевого дозрівання і плодючість самок досягали максимуму.

При вивченні поширення видів залежно від особливостей місцевого клімату і насамперед його вологості відносну вологість повітря не можна розглядати як вирішальний показникчерез її велику мінливість. Тому користуються одним із згаданих вище показників, наприклад, показником сухості. Для Французьких Альпвдалося скласти шкалу з різних видівпрямокрилих; останні стають все більш численними у міру того, як клімат змінюється з вологого на сухий. Основою класифікації послужив показник сухості. Вибір виявився дуже вдалим, бо цей показник є селективним чинником. І в цьому немає нічого дивного, тому що липень у горах – життєво важливий періоддля прямокрилих, які мають дуже короткий цикл розвитку. Ось який розподіл основних видів за класами:

Гідрофіти - Tettigonia cantans, Chrysochraon dispar, Metioptera roeselii

Мезогігрофіти - Decticus verrucivorus, Omocestus viridulus

Мезофіти - Gryllus campestris, Tettigonia viridissima, Stenobotlrus lineatus

Мезоксерофити - Stauroderus scalaris

Ксерофіти - Ephippiger ephippiger, Ephippiger bormansi, Oecanthus pellucens, Psophus stridulus, Oedipoda coerulescens

Слід зазначити, що це зведення складено стосовно загального клімату. У ній не враховуються відмінності в мікрокліматі, що впливають на поширення виду. Наприклад, Mecostethus grossus не реагує на відносно високу вологість загального кліматуоскільки цей вид тримається виключно на болотах з відкритою водою. Місцевий клімат міг би впливати на його поширення, якби він був досить сухим і існування боліт на території, що вивчається, було б виключено. На цьому прикладі видно, як важко керувати екологічними факторами та наскільки важливо проводити різницю між регіональним кліматомта мікрокліматом, які можуть суперечити один одному.

У деяких випадках можна вивчати більшу або меншу гігрофілію навіть у водних видів. Мається на увазі стійкість організмів до висихання під час відливу. Приливно-відливну прибережну зону називають інтеркотидіальною або краще за інтертидальну. Поблизу морської біологічної станції Роскоф було описано кілька ярусів прибережної рослинності, починаючи з самого верхнього, ніколи не заливається водою і лише зрошуваного бризками, і закінчуючи нижнім, який не виступає з води навіть під час максимального відливу.

В інтертидальній зоні спостерігається також ярусність у розподілі видів черевоногих молюсків роду Littorina, але менш чітка, ніж у рослин. Остання обставина не повинна викликати подиву, оскільки, незважаючи на свою малу рухливість, ці молюски все ж таки здатні перебиратися в тимчасово сприятливіший біотоп. Приуроченість деяких видів така:

Littoripa neritoides зазвичай мешкає вище за верхню межу припливу, Littorina rudis займає інтертидальну зону, Littorina obtusata - більш глибоку інтертидальну зону і Littorina littorea зустрічається рідко.

Ярусність у розподілі флори та фауни в інтертидальній зоні виражена дуже чітко, але не слід забувати, що вона може бути тією чи іншою мірою порушена контуром-берегами. Вона також дещо різна в глибині бухти і у виступу мису, у фаціях спокійних вод і у фаціях, схильних до впливу прибою. У цих випадках до ярусності, описаної вище, додаються види, властиві різним фаціям.