Влажность как экологический фактор и Гидро-осмотические адаптации организмов. Свет, температура и влажность, как экологические факторы
В жизни организмов вода выступает как важнейший экологическийфактор. Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей,растительных и животных соков. Все биохимические процессыассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме осуществляются придостаточном обеспечении его водой. Вода с растворенными в нейвеществами обусловливает осмотическое давление клеточных ми тканевыхжидкостей, включая и межклеточный обмен. В период активнойжизнедеятельности растений и животных содержание воды в ихорганизмах, как правило, довольно высокое.
В недеятельном состоянии организма количество воды можетзначительно снижаться, однако и в период покоя она не исчезаетполностью. Например, в сухих мхах и лишайниках содержание воды кобщей массе составляет 5-7 % , а в воздушно-сухих зерновках злаков - неменее 12-14 %. Наземные организмы из-за постоянной потери водынуждаются в регулярном ее пополнении. Поэтому у них в процессеэволюции выработались приспособления, которые регулируют водныйобмен и обеспечивают экономное расходование влаги. Приспособленияносят анатомо-морфологический, физиологический и поведенческийхарактер. Потребность разных видов растений в воде по периодамразвития не одинакова. Меняется она в зависимости от климата и почвы.Так, злаковые культуры в периоды прорастания семян и созреваниянуждаются меньше во влаге, чем во время наиболее интенсивного роста.Кроме влажных тропиков, практически повсеместно растения испытывают
ременный недостаток воды. засуху. При высоких температурах в летнийпериод часто проявляется атмосферная засуха, а также почвенная (приуменьшении доступной растения почвенной влаги). Недостаток илидефицит влаги снижает прирост растений, может стать причиной ихнизкорослости, бесплодия из-за недоразвития генеративных органов.
Первостепенное значение во всех проявлениях жизнедеятельностиимеет водный обмен между организмом и внешней средой. Влажностьсреды нередко является факвтором, лимитирующим распространение ичисленность организмов на Земле. Например, степные и особенно лесныерастения требуют повышенного содержания паров влаги в воздухе,растения же пустынь приспособились к низкой влажности.
Влажность воздуха обусловливает периодичность активной жизниорганизмов, сезонную динамику жизненных циклов, влияет напродолжительность развития, плодовитость и их смертность. Например,такие виды растений, как вероника весенняя, незабудка песчаная, бурачокпустынный и др., используя весеннюю влагу, успевают в очень короткиесроки (12-30 дней) прорасти, развить генеративные побеги, расцвести,сформировать плоды и семена. Данные однолетние растения называютэфемерами (от греч. "эфемерос" - мимолетный, однодневный).Приспособленность к сезонному ритму влажности проявляют и отдельныевиды многолетних растений, называемых эфемероидами илигеоэфемероидами. При неблагоприятных условиях влажности они могутзадерживать свое развитие до тех пор, пока она не станет оптимальнойили, как эфемеры, пройти весь его цикл в чрезвычайно сжатыеранневесенние сроки. Сюда можно отнести типичные растения южныхстепей - гиацинт степной, птицемлечники, тюльпаны и др.
Эфемерами могут быть и животные. Это такие, как насекомые,ракообразные (щитни, появляющиеся в большом количестве весной влесных лужах) и даже рыбы, обитающие в небольших водоемах, лужах,например, африканские нотобранхи и афио-семионы из отрядакарпозубообразных.
По отношению к влажности различают эвригигробионтные истеногигробионтные организмы.
Эвригигробионтные организмы приспособились жить при различныхколебаниях влажности. Для стеногигробионтных организмов влажностьдолжна быть строго определенной: высокой, средней или низкой. Развитиеживотных не менее тесно связано с влажностью
среды. Однако животные в отличие от растений имеют возможностьактивно отыскивать условия с оптимальной влажностью, обладают болеесовершенными механизмами регуляции водного обмена.
Влажность среды влияет на содержание воды в тканях животного иотсюда имеет непосредственное отношение к его поведению ивыживаемости. Вместе с тем она может оказывать и косвенное воздействие
через пищу ми другие факторы. Например, во время засух при сильномвыгорании растительности сокращается численность животных-фитофагов. Развитие животных по фазам требует строго определенныхусловий по влажности. При недостатке влаги в воздухе или пище уживотных резко сокращается плодовитость, и в первую очередь увлаголюбивых форм. Недостаточное количество воды в корме снижаетинтенсивность роста у большинства животных, замедляет их развитие,сокращает продолжительность жизни, увеличивает смертность.
Следовательно, водный режим, т.е. последовательные изменения впоступлении, состоянии и содержании воды во внешней среде (дождь,снег, туман, насыщение парами воздуха, уровень грунтовых вод,влажность почвы) оказывает существенное влияние на жизнедеятельность
живых организмов.
В зависимости от местообитания среди наземных растенийразличают следующие экологические группы:
гигрофиты,
мезофиты,
ксерофиты.
Гигрофиты (от греч. "гигрос" - влажный, "фитон" - растений) -растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водногодефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью. В целом же придовольно большом разнообразии местообитаний, особенностей водногорежима и анатомо-морфологических черт всех гигрофитов объединяетотсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды инеспособность выносить незначительную ее потерю.
Мезофиты - это растения умеренно увлажненных местообитаний.Они имеют хорошо развитую корневую систему. К мезофитам относятсямногие луговые травы (клевер луговой, тимофеевка), большинство лесныхрастений (ландыш и др.), значительная часть лиственных деревьев (осина,береза, липа), многие полевые (рожь, капуста и др.), плодово-ягодныекультуры (яблоня, смородина, малина, вишня и др.) и сорняки.
Ксерофиты (от греч. "ксерос" - сухой, "фитон" - растение) - эторастения сухих местообитаний, способные переносить значительныйнедостаток влаги - почвенную и атмосферную засуху. Наиболее обильны иразнообразны ксерофиты в областях с жарким и сухим климатом. К нимпринадлежат виды растений пустынь, сухих степей, саванн, сухихсубтропиков. Для преодоления недостатка влаги могут быть разные пути:увеличение ее поглощения и сокращения расхода, а также способностьпереносить большие потери воды.
В процессе эволюции у растений и животных выработалисьразличные адаптации к водному режиму (табл.2).
Таблица 2
Адаптация к засушливым условиям у растений и животных (по Н.Грину и ДР., 1993)
|
Уменьшение потери воды | |
|
Листья превращены в иглы или |
Молочаи, хвойные деревья |
|
Погруженные устьица |
Pinus, Ammophila |
|
Листья свернуты в цилиндр | |
|
Толстая восковая кутикула |
Листья большинства |
|
ксерофитов, насекомые |
|
|
Толстый стебель с большим отноше- |
Cactaceae, Euphorbiaceae (сук- |
|
нием объема к поверхности | |
|
Опушенные листья |
Многие альпийские растения |
|
Сбрасывание листьев при засухе |
Fouguieria splendens |
|
Устьица открыты ночью и закрыты |
Толстянковые |
|
Эффективная фиксация СО2 ночью при |
С-4 - растения, например, Zea |
|
Не полностью открытых устьицах | |
|
Выделение азота в виде мочевой |
Насекомые, птицы и некоторые |
|
рептилии |
|
|
Удлиненная петля Генле в почках |
Пустынные млекопитающие, |
|
например, верблюд, пустынная |
|
|
Ткани выносливы к высоким | |
|
Многие пустынные растения. |
|
|
температурам из-за уменьшения | |
|
потоотделения или транспирации. | |
|
Животные прячутся в норах. |
Многие мелкие пустынные |
|
млекопитающие, например, |
|
|
Дыхательные отверстия прикрыты |
пустынная крыса |
|
Многие насекомые |
|
|
Клапанами | |
|
Увеличение поглощения воды | |
|
Обширная поверхностная корневая |
Некоторые, например, Cactaceae, |
|
Длинные корни |
Opuntia и Euphorbiaceae |
|
Многие альпийские растения |
|
|
Прорытие ходов к воде |
(эдельвейс) |
|
Запасание воды В слизистых клетках и в клеточныхстенках В специализированном мочевом пузыреВ виде жира (вода - продукт окисленияжира) |
Cactaceae и EuphorbiceaeПустынная лягушкаПустынная крыса |
|
Физиологическая устойчивость к потере воды При видимом обезвоживаниисохраняется жизнеспособность Потеря значительной части массы телаи быстрое ее восстановление приналичии доступной воды |
Некоторые эпифитныепапоротники и плауны, многиемохообразные и лишайники,осока Дождевой червь (теряет до 70%массы), верблюд (теряет до 30%массы) |
|
«Уклонение от проблемы» Переживают неблагоприятный периодв виде семян Переживают неблагоприятный периодв виде луковиц и клубнейРаспространение семян в расчете нато, что некоторые из них попадут вблагоприятные условияПоведенческие реакции избегания Летняя спячка в коконе |
Эшшольция калифорнийскаяНекоторые лилииРазличные растения Почвенные организмы, клещи,дождевые червиДождевые черви, двоякодыша-щие рыбы |
Температура и влажность являются ведущими климатическимифакторами и тесно взаимосвязаны между собой.
При неизменном количестве воды в воздухе относительнаявлажность увеличивается, когда температура падает, Если воздухохлаждается до температуры ниже точки водонасыщения (100 %),происходит конденсация, и выпадают осадки. При нагревании егоотносительная влажность падает. Сочетание температуры и влажностичасто играет решающую роль в распределении растительности иживотных. Взаимодействие температуры и влажности зависит не только ототносительной, но и абсолютной их величины. Например, температураоказывает более выраженное влияние на организмы в условиях влажности,близкой к критической, т.е. если влажность очень велика или очень мала.Влажность также играет более критическую роль при температуре,
близкой к предельным значениям. Отсюда одни и те же виды организмов б различных географических зонах предпочитают разные местообитания.
Свет, температура и влажность, как экологические факторы
Введение
4. Эдафические факторы
5. Различные среды жизни
Заключение
Введение
На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их «заселение». Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни: наземно-воздушная (суша); вода; почва; другие организмы.
Каждый вид адаптирован к специфическому для него комплексу условий среды – экологической нише.
Каждый вид приспособлен к своей специфической среде, к определенной пище, хищникам, температуре, солености воды и другим элементам внешнего мира, без которых он не может существовать.
Для существования организмов требуется комплекс факторов. Потребность организма в них различна, но каждый в определенной степени лимитирует его существование.
Отсутствие (недостаток) некоторых экологических факторов может быть компенсировано другими близкими (аналогичным) факторами. Организмы не являются «рабами» условий среды – они в определенной степени сами и приспосабливаются, и изменяют условия среды так, чтобы ослабить недостаток тех или иных факторов.
Отсутствие в среде физиологически необходимых факторов (света, воды, углекислого газа, питательных веществ) не может быть компенсировано (заменено) другими.
1. Свет как экологический фактор. Роль света в жизни организмов
Свет, есть одна из форм энергии. По первому закону термодинамики, или закону сохранения энергии, энергия может переходить из одной формы в другую. По этому закону, организмы являются термодинамической системой постоянно обменивающейся с окружающей средой энергией и веществом. Организмы, на поверхности Земли подвергаются воздействию потока энергии, в основном солнечной энергий, а также и длинноволного теплового излучения космических тел. Оба эти фактора определяют климатические условия среды (температура, скорость испарения воды, движение воздуха и воды). На биосферу из космоса падает солнечный свет с энергией 2 кал. на 1см2 в 1 мин. Эта так называемая солнечная постоянная. Этот свет, проходя через атмосферу, ослабляется и до поверхности Земли в ясный полдень может дойти не более 67% его энергии, т.е. 1,34 кал. на см2 в 1мин. Проходя через облачный покров, воду и растительность, солнечный свет еще больше ослабляется, и в нем значительно изменяется распределение энергии по разным участкам спектра.
Степень ослабления солнечного света и космического излучения зависит от длины волны (частоты) света. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,3 мкм почти не проходит через озоновый слой (на высоте около 25 км). Такое излучение опасно для живого организма в частности для протоплазмы.
В живой природе свет единственный источник энергии, все растения, кроме бактерий фотосинтезируют, т.е. синтезируют органические вещества из неорганических веществ (т.е. из воды, минеральных солей и СО2 - при помощи лучистой энергии в процессе ассимиляции). Все организмы зависят в питании от земных фотосинтезирующих т.е. хлорофиллоносных растений.
Свет как экологический фактор делится на ультрафиолетовый с длиной волны - 0,40 - 0,75 мкм и инфракрасный с длиной волны больше этих величии.
Действие этих факторов зависит от свойства организмов. Каждый вид организма адаптирован к тому или иному спектру длиной волны света. Одни виды организмов адаптировались к ультрафиолетовым, а другие к инфракрасным.
Некоторые организмы способны различить длину волны. Они обладают специальными световоспринимаемыми системами и имеют цветное зрение, которые имеют огромное значение в их жизнедеятельности. Многие насекомые чувствительны к коротковолновому излучение, которое человек не воспринимает. Ночные бабочки хорошо воспринимают ультрафиолетовые лучи. Пчелы и птицы точно определяют свое местонахождение и ориентируются на местности даже ночью.
Организмы сильно реагируют и на интенсивность света. По этим признакам растения делятся на три экологические группы:
Светолюбивые, солнцелюбивые или гелиофиты - которые способны нормально развиваться только под солнечными лучами.
Тенелюбивые, или сциофиты - это растения нижних ярусов лесов и глубоководные растения, например, ландыши и другие.
При снижении интенсивности света замедляется и фотосинтез. У всех живых организмов существуют пороговые чувствительности интенсивности света, а также к другим экологическим факторам. У различных организмов пороговая чувствительность к экологическим факторам неодинакова. Например, интенсивный свет тормозит развитие мух дрозофилл, даже вызывает их гибель. Не любят свет и тараканы и другие насекомые. У большинства фотосинтетических растений при слабой интенсивности света идет торможение синтеза белков, а у животных тормозятся процессы биосинтеза.
Теневыносливые или факультативные гелиофиты. Растения которые хорошо растут и в тени и на свету. У животных эти свойства организмов называются светолюбивые (фотофилы), тенелюбивые (фотофобы), эврифобные - стенофобные.
2. Температура как экологический фактор
Температура является важнейшим экологическим фактором. Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры. Диапазон, т.е. пределы температур в которых может существовать жизнь, колеблется примерно от -200°С до +100°С, иногда обнаруживается существование бактерии в горячих источниках при температуре 250°С. В действительности, большинство организмов могут существовать при еще более узком диапазоне температур.
Некоторые виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре, близкой к точке кипения. Верхний температурный предел для бактерии горячих источников лежит около 90°С. Изменчивость температуры очень важна с экологической точки зрения.
Любой вид способен жить только в пределах определенного интервала температур, так называемые максимальной и минимальной летальной температурами. За пределами этих критических крайних температур, холод или жара, наступает смерть организма. Где-то между ними находится оптимальная температура, при которой жизнедеятельность всех организмов, живого вещества в целом идет активно.
По толерантности организмов к температурному режиму они делятся на эвритермные и стенотермные, т.е. способные переносить колебание температуры в широких пределах или узких пределах. Например, лишайники и многие бактерии могу жить при различной температуре, или орхидеи и другие теплолюбивые растения тропических поясов - являются стенотермными.
Некоторые животные способны поддерживать постоянную температуру тела, не зависимо от температуры окружающей среды. Такие организмы называются гомойтермными. У других животных температура тела меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Их называют пойкилотермными. В зависимости от способа адаптации организмов к температурному режиму они делятся на две экологические группы: криофиллы - организмы приспособленные к холоду, к низким темпера турам; термофилы - или теплолюбивые.
3. Влажность как экологический фактор
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:
Гидатофиты - это водные растения.
Гидрофиты - это растения наземно-водные.
Гигрофиты - наземные растения живущие в условиях повышенной влажности.
Мезофиты - это растения, произрастающие при среднем увлажнении
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 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.
Минеральные вещества, необходимые для питания растений, находятся в почве в виде растворенных в воде ионов. В почве можно обнаружить по крайней мере следы свыше 60 химических элементов. С02 и азот содержатся в большом количестве; содержание других, например никеля или кобальта, крайне незначительно. Некоторые ионы являются для растений ядом, другие, наоборот жизненно необходимым. Концентрация в почве ионов водорода - рН - в среднем близка к нейтральному значению. Флора таких почв особенно богата видами. Известковые и засоленные почвы имеют щелочной рН порядка 8-9; на сфагнумных торфяниках кислый рН может падать до 4.
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.
5. Различные среды жизни
По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизни на Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению мы находим не мало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма.
Пожалуй, главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде.
Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.
Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.
В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, "парящих" в водной толще.
Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.
Наземно-воздушная среда характеризуется огромным разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов.
Основными особенностями назмено-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.
Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это обстоятельство во многом лимитировало (ограничивало) возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.
Почва является результатом деятельности живых организмов.
Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав их экскретов (выделений).
Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезоный, разногодичный ход температур). Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, более консервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва отличается довольно устойчивыми условиями жизни.
Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света, естетсвенно, зависит от глубины.
Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела (округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия - поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.
Заключение
Выход одного из экологических факторов за пределы минимальных (пороговых) или максимальных (экстремальных) значений (свойственной виду зоны толерантности) грозит гибелью организма даже при оптимальном сочетании других факторов. Примерами могут служить: появление кислородной атмосферы, ледниковый период, засуха, изменение давления при подъеме водолазов и пр.
Каждый экологический фактор неодинаково влияет на разные виды организмов: оптимум для одних может быть пессимумом для других.
Организмы, на поверхности Земли подвергаются воздействию потока энергии, в основном солнечной энергий, а также и длинноволного теплового излучения космических тел. Оба эти фактора определяют климатические условия среды (температура, скорость испарения воды, движение воздуха и воды).
Температура является важнейшим экологическим фактором. Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры.
Важным экологическим фактором является иссушение воздуха. Особенно для наземных организмов, имеет огромное значение иссушающие действие воздуха.
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.
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.
Список использованной литературы
Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Изд-во МСЭ, 1990. - 406 с.
Новиков Г.А. Основы общей экологии и охраны природы. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979. - 352 с.
Радкевич В.А. Экология. - Минск: Вышейшая школа, 1983. - 320 с.
Реймерс Н.Ф. Экология: теория, законы, правила, принципы и гипотезы. -М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.
Риклефс Р. Основы общей экологии. - М.: Мир, 1979. - 424 с.
Степановских А.С. Экология. - Курган: ГИПП «Зауралье», 1997. - 616 с.
Христофорова Н.К. Основы экологии. - Владивосток: Дальнаука, 1999. -517 с.
Похожие рефераты:
Характеристика водной, наземно-воздушной, почвенной сред как основных составляющих биосферы. Изучение биотических, абиотических, антропогенных групп экологических факторов, определение их влияния на организмы. Описание энергетического и пищевого ресурсов.
Температура как экологический фактор
Температура является важнейшим экологическим фактором. Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры. Диапазон, т.е. пределы температур в которых может существовать жизнь, колеблется примерно от -200°С до +100°С, иногда обнаруживается существование бактерии в горячих источниках при температуре 250°С. В действительности, большинство организмов могут существовать при еще более узком диапазоне температур.
Некоторые виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре, близкой к точке кипения. Верхний температурный предел для бактерии горячих источников лежит около 90°С. Изменчивость температуры очень важна с экологической точки зрения.
Любой вид способен жить только в пределах определенного интервала температур, так называемые максимальной и минимальной летальной температурами. За пределами этих критических крайних температур, холод или жара, наступает смерть организма. Где-то между ними находится оптимальная температура, при которой жизнедеятельность всех организмов, живого вещества в целом идет активно.
По толерантности организмов к температурному режиму они делятся на эвритермные и стенотермные, т.е. способные переносить колебание температуры в широких пределах или узких пределах. Например, лишайники и многие бактерии могу жить при различной температуре, или орхидеи и другие теплолюбивые растения тропических поясов -- являются стенотермными.
Некоторые животные способны поддерживать постоянную температуру тела, не зависимо от температуры окружающей среды. Такие организмы называются гомойтермными. У других животных температура тела меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Их называют пойкилотермными. В зависимости от способа адаптации организмов к температурному режиму они делятся на две экологические группы: криофиллы -- организмы приспособленные к холоду, к низким темпера турам; термофилы -- или теплолюбивые.
Влажность как экологический фактор
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.
Экологический фактор – это определённое условие или элемент среды, которое оказывает специфическое воздействие на организм. Экологические факторы подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные. Влажность относится к абиотическим факторам. Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений (температура, влажность, свет и т.д.).
Вода физиологически необходима любой протоплазме и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местообитаниях, если там её количество подвержено резким изменениям (приливы, отливы) или происходит её потеря организмом в сильно солёной воде осмотическим путём.
В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется величиной количества осадков, влажности, иссушающими свойствами воздуха и доступной площадью водного запаса.
Количество атмосферных осадков обусловлено физико-географическими условиями и неравномерно распределено на земном шаре. Для организмов важнейшим лимитирующим фактором является распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах при достаточном количестве годовых осадков их неравномерное распределение может привести к гибели растений от засухи или, наоборот, от переувлажнения. В тропической зоне организмам приходится переживать влажные и сухие сезоны, регулирующие их сезонную активность при постоянной температуре.
Адаптированные к условиям пустыни растения содержат ингибитор прорастания, который вымывается при определенном количестве осадков, достаточном для вегетации, и только тогда прорастают. Начинается кратковременное «цветение пустыни» (обычно весной).
Влажность воздушной среды измеряется обычно в показателях относительной влажности, то есть в виде процента реального давления водяного пара от давления насыщенного пара при той же температуре. Отсюда возникает способность влажности изменять эффекты температуры: понижение влажности по сравнению с некоторым пределом при данной температуре ведёт к иссушающему действию воздуха.
Иссушающее действие воздуха наиболее важное экологическое значение имеет для растений. Большинство растений всасывает воду корневой системой из почвы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Адаптация растений к этим условиям – увеличение всасывающей силы и активной поверхности корней (увеличение корневой системы).
У растений 0,5% воды всасывается клетками, расходуя на фотосинтез, а 97 – 99% уходит на транспирацию – испарение через листья. При достатке воды и питательных веществ рост растений пропорционален транспирации, а ее эффективность будет наивысшей. Эффективность транспирации – это отношение прироста вещества (чистой продукции) к количеству транспирированной воды. Измеряется в граммах сухого вещества на 1000 см 3 воды. Для большинства растений она равна двум, то есть на получение каждого грамма живого вещества тратится 500 грамм воды. Форма адаптации для этого фактора – не снижение транспирации, а прекращение роста в период засухи.
Доступный запас воды, то есть такой воды, которую способна поглощать корневая система растений, зависит прежде всего от количества осадков в данном районе и водопроницаемости поверхностных отложений. Даже при большом количестве осадков высокая проницаемость песчаных и песчано-гравийных отложений приведёт к быстрой фильтрации воды в глубину, осушая почву. Если естественный источник не обеспечивает достаточный запас доступной влаги, прибегают к искусственным способам его пополнения (орошению).
Способы регуляции водного баланса у животных подразделяются на поведенческие, морфологические и физиологические.
К поведенческим способам относятся перемещение в более влажные места, периодическое посещение водопоя, переход к ночному образу жизни и прочее.
К морфологическим способам относится задерживание воды в теле: раковины наземных улиток, роговые покровы у рептилий.
Физиологические способы направлены на образование метаболической воды, являющейся результатом обмена веществ и позволяющей обходиться без питьевой воды. Она используется насекомыми и такими животными как, как верблюд, овца, собака, которые могут выдержать потерю воды в количестве, соответственно, 27, 23 и 17%. Человек погибает уже при 10%-ной потере воды. Пойкилотермные (хладнокровные) животные более выносливы, так как им не приходится использовать воду на охлаждение, как теплокровным.
Совместно с температурой влажность образуют климат того или иного пространства. Высокая влажность в течение года сглаживает сезонные колебания температур - это морской климат; высокая сухость воздуха приводит к резким колебаниям температур – континентальный климат. Разнообразие климата, к примеру, на просторах России создает большое разнообразие экологических условий, и как следствие, флора и фауна нашей страны отличаются широким видовым разнообразием.
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.