С точки зрения эколога вода, т. е. ее количество и качество в окружающей среде, является лимитирующим физическим фактором как в наземных, так и в водных экосистемах.
· Вода представляет собой ресурс, относящийся ко всей экосистеме. Она составляет основную массу организмов животных и растений. Ткани большинства живых организмов на 50 - 80 % состоят из воды.
· У ряда организмов содержание воды еще выше: в теле медузы, например, содержится около 95 % воды, в тканях моллюсков - 92 %.
· Внутренняя среда практически всех известных организмов является водной, и все обменные процессы протекают именно здесь.
· Наиболее древний путь регуляции функций - гуморальный, т. е. "жидкостный"; нервная система и нервные пути регуляции появились в ходе эволюции позднее.
Водный обмен протекает в двух направлениях: поступление воды в организм и выделение воды из организма.
| Животные получают воду в виде питья и с пищей. Выводится вода с мочой и экскрементами, а также путем испарения. Многие организмы способны получать и отдавать воду через кожные покровы или специализированные участки кожи. В наземных экосистемах это многие растения, беспозвоночные животные, амфибии, получающие влагу из росы, тумана, дождя. В водных экосистемах этой способностью обладают практически все организмы. |
Выделяют следующие характеристики, важные для описания воды как лимитирующего фактора в экосистеме:
· влажность
· количество осадков
· доступная площадь водного запаса.
Влажность
· Влажность—это параметр характеризующий содержание водяного пара в воздухе.
· Абсолютная влажность—это количество водяного пара в воздухе и зависит от температуры и давления.
· Относительной влажностью - соотношение количества водяного пара в воздухе к насыщенному количеству пара при определенных условиях температуры и давления.
R отн = (R абс/R макс)*100%
Rабс-реальная абсолютная влажность,
Rмакс-максимально возможная влажность (при данных t и P)
Влажность -это количество водяного пара в воздухе. Его можно выразить в граммах на кубический метр. Относительная влажность воздуха - это процентное отношение реального давления водяного пара при той же температуре. Так, при +15° давление насыщенного пара равно 12,73 мм рт.ст., что соответствует приблизительно 11 г воды в 1 м3 воздуха. Относительная влажность, равная 75%. соответствует давлению водяного пара в 12,73х0,75=9,55 рт.ст., или примерно 8 г воды на 1 м3 воздуха. Относительную влажность воздуха определяют гигрометром или психрометром.
· Относительная влажность измеряется при сравнении температуры на двух термометрах — с влажным и сухим шариком; этот прибор называется психрометром. Если оба термометра показывают одинаковую температуру, тогда относительная влажность равна 100%, если влажный термометр показывает меньше, чем сухой, то относительная влажность менее 100%. Для точного определения относительной влажности имеется специальная справочная таблица.
· В природных условиях влажность меняется в течение суток: она повышается ночью и снижается днем. Кроме того, влажность сильно меняется также и в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Так, над самой поверхностью почвы, в гуще травянистого покрова относительная влажность часто составляет почти 100 %, а над травянистым ярусом - всего 50 %. Эти колебания являются причиной различного распределения биоты в экосистемах, а также появления различных приспособлений (компенсации факторов) к условиям влажности.
· Чтобы оценить большую или меньшую влажность климата, необходимо учитывать также и температуру. Во влажной среде идет медленное испарение и наоборот.
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.
Адаптации растений
| 1. У высших растений происходит насасывание воды из почвы корневой системой, проведение ее вместе с растворенными веществами к отдельным органам и клеткам и выведение путем транспирации. В водном обмене у высших растений около 5 % воды используется в ходе фотосинтеза, остальная часть идет на компенсацию испарения и поддержание осмотического давления. |
| 2. Вода, поступающая из почвы в растения, почти полностью испаряется через поверхность листьев. Это явление называется транспирацией. Транспирация - уникальное явление в наземных экосистемах, играющее важную роль в энергетике экосистем. Рост растений существенно зависит от транспирации. Если влажность воздуха слишком велика, как, например, в тропическом лесу, где относительная влажность приближается к 100 %, то деревья отстают в росте. В этих лесах большая часть растительности представлена эпифитами, по-видимому, из-за отсутствия "транспирационной тяги". |
| 3. Отношение роста растений (чистой продукции) к количеству транспирированной воды называется эффективностью транспирации. Она выражается в граммах сухого вещества на 1000 г транспирированной воды. Для большинства видов сельскохозяйственных культур и диких видов растений эффективность транспирации равна или менее 2. У засухоустойчивых растений (сорго, просо) она равна 4. У растительности пустынь она не намного больше, так как адаптация у них выражается не в уменьшении транспирации, а в способности прекращать рост при отсутствии воды. В сухой сезон эти растения сбрасывают листья или, как кактусы, закрывают на дневное время устьица. |
| 4. Растения сухого климата приспосабливается морфологическими изменениями, редукцией вегетативных органов, особенно листьев. |
адаптации животных
| 1. Животные теряют влагу с испарениями, а также путем выделения конечных продуктов обмена веществ. Компенсацией потерь воды у животных служит ее поступление с пищей и питьем. (например, большинство амфибий, некоторые насекомые и клещи). 2. Большая часть животных пустынь никогда не пьет, они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступившей с пищей 3. Другие всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразном состоянии. |
| 4. В неблагоприятных условиях животные часто сами регулируют свое поведение так, чтобы избежать недостатка влаги: переходят в защищенные от иссушения места, ведут ночной образ жизни. Многие животные не покидают пределов переувлажненных местообитаний. 5. Другие животные получает воду в процессе окисления жиров. Например, верблюд, и насекомые — рисовый и амбарный долгоносик и другие. |
Классификация организмов по отношению к влажности среды
Гидрофиты могут жить только в очень влажных средах. Например, амфибии, дождевые черви, большинство пещерных животных и другие.
Мезофиты — отличаются умеренной потребностью в воде или в средней влажности воздуха. Это организмы в основном умеренного пояса.
Ксерофиты произрастают на сухих местообитаниях. Они в основном населяют пустынные регионы.
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.
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 - это растения, имеющие мясистые наземные части (листья или редуцированные листья-колючки), предназначенные для запасания и экономного расходования воды. Суккуленты насасывают влагу из самых верхних горизонтов почвы. У многих суккулентов клетки содержат полисахариды, способствующие удержанию воды. Суккуленты - организмы, наиболее экономно использующие воду.
· Склерофиты приспособились к дефициту воды совершенно по-другому. В отличие от суккулентов, они не способны запасать воду, и их адаптации заключаются в развитии способности переносить обезвоживание. Это - жесткие, сухие растения, имеющие развитую корневую систему, насасывающую влагу из почвы. Осмотическое давление, развиваемое при этом, достигает 60 атм.
Осадки
Количество осадков зависит в основном от перемещения воздушных масс. Иллюстрацией может служить влияние приближения к западному краю Сьерра-Невады, зоны максимальных осадков на ее западном склоне и дождевая тень за двумя горными хребтами на континенте.
Влажные ветры, дующие с океана, оставляют большую часть своей влаги на обращенных к океану склонах, в результате за горами создается "дождевая тень", способствующая формированию пустыни. Как правило, чем выше горы, тем сильнее иссушается воздух. Двигаясь вглубь суши, воздух аккумулирует некоторое количество влаги, и количество осадков опять несколько увеличивается. Так, пустыни обычно расположены за высокими горными хребтами или вдоль тех берегов, где ветры дуют из обширных внутренних сухих районов, а не с океана.
| · Фактором лимитирования является сезонная периодичность выпадения осадков.Если осадки в течение года выпадают равномерно, то условия обеспечения влагой будут весьма благоприятными. |
| · Напротив, когда большая часть осадков выпадает за один сезон, растениям приходится переносить засуху. Неравномерное сезонное распределение осадков характерно для тропиков, где хорошо выражены влажный и сухой сезоны. · В Умеренных широтах в большинстве случаев осадки распределены более Равномерно. Однако биотическая составляющая экосистемы зависит не только от количества осадков, но и от равновесия между ними и потенциальной транспирацией. |
Метод климограмм.Зависимость количества осадков и температуры воздуха по месяцам в течение года. По осям откладываются температура и осадки.
Дата добавления: 2015-10-13; просмотров: 869;