Влажность как фактор среды. Значение воды в организме

К абиотическим факторам среды относят субстрат и его состав, влажность, свет и другие виды излучений в природе, и его состав, и микроклимат. Следует отметить, что температуру, состав воздуха, влажность и свет можно условно отнести к «индивидуальным», а субстрат, климат, микроклимат и др. - к «комплексным» факторам.

Субстрат (буквально) - это место прикрепления. Например, для древесных и травянистых форм растений, для почвенных микроорганизмов это почва. В ряде случаев субстрат можно считать синонимом среды обитания (например, почва - это эдафическая среда обитания). Субстрат характеризуется определенным химическим составом, который оказывает влияние на организмы. Если субстрат понимается как среда обитания, то он в этом случае представляет собой комплекс характерных для него биотических и абиотических факторов, к которым приспосабливается тот или иной организм.

Характеристика температуры как абиотического фактора среды

Температура - это экологический фактор, связанный со средней кинетической энергией движения частиц и выражающийся в градусах различных шкал. Наиболее распространенной является шкала в градусах Цельсия (°С), в основу которой положена величина расширения воды (температура кипения воды составляет 100°С). В СИ принята абсолютная шкала температур, для которой температура кипения воды Т кип. воды = 373 К.

Очень часто температура является лимитирующим фактором, определяющим возможность (невозможность) обитания организмов в той или иной среде обитания.

По характеру температуры тел а все организмы разделяют на две группы: пойкилотермные (температура их тела зависит от температуры окружающей среды и является практически такой же, как и температура среды) и гомойотермные (температура их тела не зависит от температуры внешней среды и является более или менее постоянной: если и колеблется, то в небольших пределах - доли градуса).

К пойкилотермным относятся растительные организмы, бактерии, вирусы, грибы, одноклеточные животные, а также животные с относительно низким уровнем организации (рыбы, членистоногие и т. д.).

К гомойотермным относятся птицы и млекопитающие, включая человека. Постоянная температура тела уменьшает зависимость организмов от температуры внешней среды, дает возможность расселения по большему числу экологических ниш как в широтном, так и в вертикальном расселении по планете . Однако и помимо гомойотермности организмы вырабатывают приспособления для преодоления воздействия низких температур.

По характеру перенесения низких температур растения разделяют на теплолюбивые и холодостойкие. К теплолюбивым относят растения юга (бананы, пальмы, южные сорта яблонь, груш, персики, виноград и др.). К холодостойким относят растения средних и северных широт, а также растения, произрастающие высоко в горах (например, мхи, лишайники, сосна, ель, пихта, рожь и т. д.). В средней полосе России выращивают сорта морозостойких фруктовых деревьев, которые специально выводят селекционеры. Первые большие успехи в этой области были достигнуты И. В. Мичуриным и другими народными селекционерами.

Норма реакции организма на температурный фактор (для отдельных организмов) часто узка, т.е. конкретный организм может нормально функционировать в достаточно узком интервале температур. Так, морские позвоночные гибнут при повышении температуры до 30-32°С. Но для живого вещества в целом границы температурного воздействия, при котором сохраняется жизнь, очень широки. Так, в Калифорнии в горячих источниках живет вид рыб, нормально функционирующий при температуре 52°С, а термостойкие бактерии, обитающие в гейзерах, выдерживают температуру до 80°С (это «нормальная» температура для них). В ледниках при температуре -44°С обитают некоторые и т. д.

Роль температуры как экологического фактора сводится к тому, что она влияет на обмен веществ: при низких температурах скорость биоорганических реакций сильно замедляется, а при высоких - значительно увеличивается, что приводит к нарушению равновесия в протекании биохимических процессов, а это вызывает различные заболевания, а иногда и летальный исход.

Влияние температуры, на растительные организмы

Температура не только является фактором, определяющим возможность обитания растений на той или иной территории, но она для некоторых растений оказывает влияние на процесс их развития. Так, озимые сорта пшеницы и ржи, которые при прорастании не подверглись процессу «яровизации» (воздействию низких температур), не дают семян при их произрастании в самых благоприятных условиях.

Для перенесения воздействия низких температур растения имеют различные приспособления.

1. В зимний период цитоплазма теряет воду и накапливает вещества, обладающие эффектом «антифриза» (это моносахара, глицерин и другие вещества) - концентрированные растворы таких веществ замерзают только при низких температурах.

2. Переход растений в стадию (фазу), устойчивую к воздействию низких температур - стадия спор, семян, клубней, луковиц, корневищ, корнеплодов и т. д. Древесные и кустарниковые формы растений сбрасывают листья, стебли покрываются пробкой, обладающей высокими теплоизоляционными свойствами, а в живых клетках накапливаются вещества-антифризы.

Влияние температуры на животные организмы

Температура по-разному влияет на пойкилотермных и гомойотермных животных.

Пойкилотермные животные активны только в период оптимальных для их жизнедеятельности температур. В период низких температур они впадают в спячку (земноводные, пресмыкающиеся, членистоногие и др.). Некоторые насекомые перезимовывают или в виде яиц, или в виде куколок. Нахождение организма в спячке характеризуется состоянием анабиоза, при котором процессы обмена очень сильно заторможены и организм может длительное время обходиться без пищи. В спячку пойкилотермные животные могут впадать и под воздействием высоких температур. Так, животные в нижних широтах в жаркое время дня находятся в норах, а период их активной жизнедеятельности приходится на раннее утро или поздний вечер (либо они ведут ночной образ жизни).

В спячку животные организмы впадают не только за счет воздействия температуры, но и за счет других факторов. Так, медведь (гомойотермное животное) впадает в спячку зимой из-за недостатка пищи.

Гомойотермные животные в меньшей степени в своей жизнедеятельности зависят от температуры, но температура влияет на них с точки зрения наличия (отсутствия) кормовой базы. Эти животные имеют следующие приспособления к преодолению воздействия низких температур:

1) животные перемещаются из более холодных областей в более теплые (перелеты птиц, миграции млекопитающих);

2) изменяют характер покрова (летний мех или оперение заменяются на более густой зимний; накапливают большой слой жира - дикие свиньи, тюлени и др.);

3) впадают в спячку (например, медведь).

Гомойотермные животные имеют приспособления для снижения воздействия температур (как повышенных, так и пониженных). Так, у человека имеются потовые железы, которые изменяют характер секреции при повышенных температурах (количество секрета увеличивается), изменяется просвет кровеносных сосудов в коже (при низких температурах он уменьшается, а при высоких - увеличивается) и т. д.

Излучения как абиотический фактор

И в жизни растений, и в жизни животных огромную роль играют различные излучения, которые или попадают на планету извне (солнечные лучи), или выделяются из недр Земли. Здесь рассмотрим в основном солнечные излучения.

Солнечные излучения неоднородны и состоят из электромагнитных волн разной длины, а следовательно, обладают и различной энергией. Поверхности Земли достигают лучи как видимого, так и невидимого спектра. К лучам невидимого спектра относятся инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, а лучи видимого спектра имеют семь наиболее различимых лучей (от красного до фиолетового). квантов излучений увеличивается от инфракрасного до ультрафиолетового (т. е. ультрафиолетовые лучи содержат кванты наиболее коротких волн и наибольшей энергии).

Солнечные лучи имеют несколько экологически важных функций:

1) благодаря солнечным лучам на поверхности Земли реализуется определенный температурный режим, имеющий широтный и вертикальный зональный характер;

При отсутствии воздействия человека состав воздуха, тем не менее, может различаться в зависимости от высоты над уровнем моря (с высотой содержание кислорода и углекислого газа уменьшается, так как эти газы тяжелее азота). Воздух приморских районов обогащен парами воды, в которых содержатся морские соли в растворенном состоянии. Воздух леса отличается от воздуха полей примесями соединений, выделяемых различными растениями (так, воздух соснового бора содержит большое количество смолистых веществ и эфиров, убивающих болезнетворные микроорганизмы, поэтому этот воздух является целебным для больных туберкулезом).

Важнейшим комплексным абиотическим фактором является климат.

Климат - это совокупный абиотический фактор, включающий в себя определенный состав и уровень солнечной радиации, связанный с ним уровень температурного и влажностного воздействия и определенный режим ветров. Климат зависит также от характера растительности, произрастающей на данной территории, и от рельефа местности.

На Земле наблюдается определенная широтная и вертикальная климатическая зональность. Различают влажный тропический, субтропический, резко континентальный и другие разновидности климата.

Повторите сведения о различных видах климата по учебнику физической географии. Рассмотрите особенности климата той территории, на которой вы живете.

Климат как совокупный фактор формирует тот или иной тип растительности (флоры) и тесно связанный с ним тип фауны. Большое влияние на климат оказывают поселения людей. Климат больших городов отличается от климата пригородных зон.

Сравните температурный режим города, в котором вы живете, и режим температур области, где находится город.

Как правило, температура в черте города (особенно в центре) всегда выше, чем в области.

С климатом тесно связан микроклимат. Причиной возникновения микроклимата являются различия в рельефе на данной территории, наличие водоемов, что приводит к изменению условий на разных территориях данной климатической зоны. Даже на относительно небольшой территории дачного участка на отдельных его частях могут возникать различные условия для произрастания растений из-за разных условий освещения.

ВЛАЖНОСТЬ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР Биология. 11 класс Е.А. Белова, Г.Г. Юхневич 2012 Влажность как абиотический фактор среды Роль воды в жизни живых организмов является универсальным растворителем для гидрофильных веществ, поэтому участвует в обмене веществ как среда для биохимических реакций в клетке непосредственно участвует в некоторых биохимических реакциях как субстрат (гидролиз, фотосинтез) обусловливает тургор клеток, а у некоторых животных (круглые и кольчатые черви) служит гидростатическим скелетом выполняет транспортную функцию (передвижение веществ) в организме благодаря высокой удельной теплоемкости, теплопроводности и теплоте парообразования, обеспечивает поддержание теплового баланса в организме и предотвращает его перегрев служит средой обитания для водных организмов 1. Влажность как абиотический фактор среды 2 Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации Классификация наземных растений по отношению к влаге Гигрофиты живут на сильно увлажнённых почвах и при высокой влажности воздуха Мезофиты обитают в условиях умеренного увлажнения Ксерофиты обитают в засушливых местах Суккуленты запасают воду в своих тканях и органах, а затем экономно ее расходовать Склерофиты со сниженной транспирацией и способностью активно добывать воду при её недостатке в почве 2. Адаптации растений к различному водному режиму 3 тонкие листовые пластинки с постоянно открытыми устьицами, есть специфические «водяные устьица», через которые выделяется вода в капельно - жидком состоянии; слабо развита механическая ткань, кутикула и эпидермис (возможна кутикулярная транспирация); в мезофилле листьев имеются крупные межклетники, у некоторых видов в корнях и стеблях возможно наличие аэренхимы – ткани, запасающей воздух в межклетниках; слабо развита корневая система (корни тонкие, часто без корневых волосков); 2. Адаптации растений к различному водному режиму Особенности строения гигрофитов 4 Среди гигрофитов выделяют: теневые – это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах. Из - за высокой влажности воздуха у них может быть затруднена транспирация, поэтому для улучшения водного обмена на листьях развиваются гидатоды, или водяные устьица, выделяющие капельно - жидкую воду. Листья часто тонкие, с теневой структурой, со слабо развитой кутикулой, содержат много свободной и малосвязанной воды. При наступлении даже непродолжительной и несильной засухи в тканях создается отрицательный водный баланс, растения завядают и могут погибнуть. световым – это растения открытых местообитаний, растущие на постоянно влажных почвах и во влажном воздухе (папирус, рис, сердечники, подмаренник болотный, росянка и др.) . 5 2. Адаптации растений к различному водному режиму Примеры растений - гигрофитов Бодяк огородный - гигрофит Росянка является болотным растением и любит влажную почву и влажный воздух Многие папоротники и мхи являются не только тенелюбивыми, но и влаголюбивыми растениями 2. Адаптации растений к различному водному режиму 6 Во ́ дные расте ́ ния – растения, необходимое условие жизни которых – пребывание в воде. Одни из них погружены в воду полностью или большей своей частью (гидатофи ́ ты), они держатся на незначительных глубинах пресных и солёных вод или плавают на поверхности. Другие погружены в воду только нижней частью (гидрофи ́ ты), переживают временную засуху или требуют, чтобы только корни их были обильно увлажнены; это мелководные, прибрежные и болотные формы. Ряска малая и лилия водная являются гидатофитами. Рогоз широколистный является гидрофитом. 7 2. Адаптации растений к различному водному режиму Характеристика ксерофитов способны длительно выдерживать недостаточное увлажнение; ограничивают затраты воды на транспирацию; активно добывают воду при её недостатке в почве; запасают воду в тканях и органах на время засухи. 8 2. Адаптации растений к различному водному режиму Суккуленты (от лат. succulentus – сочный) – многолетние растения, способные запасать воду в своих тканях и органах, а затем экономно ее расходовать. Типы суккулентов в зависимости от того, в каких органах запасается вода листовые стеблевые корневые 2 . Адаптации растений к различному водному режиму 9 Листовые суккуленты можно встретить в засушливых областях Центральной Америки (агава), Африки и Средней Азии (алоэ), на сухих песчаных почвах в нашей республике (очиток, молодило) Агава Алое Молодило Очиток едкий и очиток скрипун 2 . Адаптации растений к различному водному режиму 10 Стеблевые суккуленты широко представлены в американских пустынях (виды сем. Кактусовые) и засушливых областях Африки (виды сем. Молочайные). У стеблевых суккулентов листья редуцированы до колючек (кактусы). Функция фотосинтеза перешла к стеблю, который приобрёл зелёный цвет. Кактусы Молочай трехгранный (эуфорбия) 2. Адаптации растений к различному водному режиму 11 Корневые суккуленты обычно встречаются в пустынях, где они не только приспособились переживать засуху, но и противостоят сильным ветрам и животным. Корневая система таких суккулентов обычно клубневидная или реповидная. Корни развиваются вблизи поверхности земли для того, чтобы до последней капли впитать даже самое малое количество попавшей на них влаги. Стебли и листья корневых суккулентов обычно недолговечны и засыхают при наступлении более засушливого сезона, тогда как их защищенные слоем почвы корни способны выжить и сохранить упругость тканей на протяжении длительного времени. 2. Адаптации растений к различному водному режиму Сейба мелколистная - небольшое дерево из баобабовых, растущее в Мексике, имеет на корнях вздутия диаметром до 30 см, губчатая паренхима которых накапливает влагу. 12 Склерофиты (от греч. scleros – твердый) – растения со сниженной транспирацией и способностью активно добывать воду при её недостатке в почве. Они не запасают влагу на период засухи, а добывают ее и экономно расходуют. Типичными представителями склерофитов являются ковыль, саксаул, а также полынь горькая, бессмертник песчаный, вереск. Ковыль Саксаул Полынь горькая Бессмертник песчаный Вереск 2. Адаптации растений к различному водному режиму 13 Существуют другие формы растений приспособленные расти при недостатке влаги в пустыне: однолетники, избегающие жару тем, что приспособлены расти только в период с достаточной влажностью; пустынные кустарники, сбрасывающие листья во время засушливого периода. 14 2. Адаптации растений к различному водному режиму Мезофиты – растения, обитающие в условиях умеренного увлажнения. Они способны переносить кратковременный недостаток влаги. К ним относится большинство лиственных древесных растений, луговые и многие лесные травы, злаки, сорняки, почти все культурные растения умеренной зоны. 2. Адаптации растений к различному водному режиму 15 Люпин Береза повислая Перец сладкий Яблоня домашняя 2. Адаптации растений к различному водному режиму Большинство культурных растений произрастающих в нашей стране являются мезофитами. 16 Пшеница мягкая и василек синий Гортензия метельчатая Цинния Флокс метельчатый Адаптации животных к различному водному режиму Типы адаптаций животных в зависимости от водного режима морфологические физиологические поведенческие 3. Адаптации животных к различному водному режиму 17 К морфологическим адаптациям относятся приспособления, задерживающие воду в теле животных. Насекомые, паукообразные имеют многослойную хитинизированную кутикулу Ящерица прыткая Жуки - бронзовки У рептилий есть роговой покров тела (роговые чешуи и пластинки) Паук 3 . Адаптации животных к различному водному режиму Морфологические адаптации животных 18 У наземных моллюсков есть раковины У птиц тело покрыто перьями У млекопитающих тело покрыто шерстью 3. Адаптации животных к различному водному режиму Морфологические адаптации животных 19 К физиологическим адаптациям относятся особенности процессов жизнедеятельности, восполняющие дефицит влаги в организме. Котята пьют воду Амфибии поглощают воду кожными покровами Грызуны в пустыне добывают воду, поедая растения с сочными побегами 3. Адаптации животных к различному водному режиму Физиологические адаптации животных 20 Некоторые животные могут получать воду за счёт окисления жиров. Поэтому обильные отложения жира (горб верблюда) служат своеобразными резервуарами химически связанной воды. Двугорбый верблюд 3. Адаптации животных к различному водному режиму Физиологические адаптации животных 21 Поведенческие адаптации заключаются в том, что большинство животных активны в поисках воды. Способность совершать далекие миграции к водопою характерна для антилоп, сайгаков, куланов. Некоторые животные в сухой период переходят на ночной образ жизни или впадают в летнюю спячку (суслики, сурки, черепахи) . Антилопы гну на водопое Черепахи впадают в спячку 3. Адаптации животных к различному водному режиму Поведенческие адаптации животных 22 Наземных животных по отношению к водному режиму разделяют на экологические группы: гигрофилы – влаголюбивые животные, нуждающиеся в высокой влажности среды (мокрицы, комары, наземные моллюски, амфибии); мезофилы – животные, обитающие в условиях умеренной влажности; ксерофилы – сухолюбивые животные, не переносящие высокой влажности (верблюд, пустынные грызуны, пресмыкающиеся и другие). 3. Адаптации животных к различному водному режиму 23 Животные в пустыне по разному приспособлены к недостатку влаги. У жуков - чернотелок наблюдается удивительная способность к усиленному образованию при недостатке влаги метаболической воды в результате расщепления углеводов. Питаясь пылевидными остатками растений, жуки - чернотелки извлекают из них метаболическую воду, что позволяет им существовать в условиях почти полного отсутствия воды. В ожидании капли конденсационной влаги жуки подолгу замирают в своеобразной позе, с поднятой вершиной брюшка. Жуки - чернотелки 3. Адаптации животных к различному водному режиму 24

Вода имеет большое значение. Об этом свидетельствуют следующие факты:

? жизнь зародилась в воде;
? многие биохимические процессы протекают в водных растворах;
? вода является реагентом (процесс фотосинтеза и др.);
? вода является средой обитания;
? от содержания воды зависит термоустойчивость растений;
? вода играет поглотительную роль и осуществляет транспорт веществ в организме;
? вода имеет формообразующее значение (тургор).

от 96% - медуза, 85-95% - «сочные» органы растений (плоды, листья, выполняющие водозапасающую функцию, корни) до 15-7% у спор, семян злаковых и некоторых масличных культур. Тело человека содержит около 64% воды, а головной мозг - более 70%. Сохранение жизни при потере воды в результате метаболических процессов различно: у млекопитающих - 10-15% общего веса (исключение составляет верблюд - 39% и домовая мышь - 40%), у ящерицы - до 46%, дождевых червей, улиток - 60-80%, а у лишайников - более 95%.

Основным источником для организмов являются осадки, важное значение имеет их характер. Так, снег регулирует тепловой и водный режим почв, оптимизирует существование большинства растений и животных при колебании температур, позволяет переносить холодный периоды куропаткам и грызунам под снегом. К числу вредных последствий следует отнести искривление и поломку стволов и ветвей деревьев, а при образовании наста приводит к ранениям животных.

Лед и град часто приводят к негативным последствиям. При образовании льда в межклеточниках происходит увеличение концентрации клеточного сока, обезвоживание и механическое повреждение клеток. Град приводит к уменьшению объема кроны, поломке ветвей, ранению и гибели животных. Ожеледь образуется после оттепели на поверхности древесных растений в виде ледяной корки, сдавливая и повреждая мягкие живые ткани коры. Роса и туман могут усваиваться некоторыми видами растений (вельвичия в пустыне Намиб, имеющая листья 10-12 м, усваивает ими влагу). Кроме этого, определяют интенсивность транспирации. Дождь играет большую роль в водоснабжении, омывает от пыли листовую поверхность, регулирует содержание влаги в почве, влияет на процессы деградации почв, роста овражно-балочной системы и т.д. Количество осадков и интенсивность испарения определяет тип климата: аридный (сухой) и гумидный (влажный). Низкое значение относительной влажности воздуха усиливает испарение.

Большое значение имеет характер распределения осадков в течение года, определяющий состав фитоценоза. Концентрация в почвенной влаге веществ, определяющая физиологическую сухость, фактическое количество воды, используемое растениями (крона сосны удерживает и испаряет до 14%, а ели - 36% влаги).

Выделяют следующие экологические группы растений по отношению к влаге.

Ксерофиты (от греч. xerox - сухой, phyton - растение) - растения, обитающие в условия недостаточного увлажнения (аридные местообитания, условия физиологической сухости и увлажненные местообитания с температурой ниже порога развития). Но комплексу приспособлений выделяют склерофиты (от греч. skleros - твердый) - растения засушливых местообитаний, экономно расходующие воду. Для них характерны адаптации: уменьшение площади листовой поверхности за счет расчлененности листовой поверхности (полынь) и сворачивании листьев в трубку (ковыль), ориентация листьев параллельно солнечным лучам (акация, сосна), уменьшение нагрева за счет повышения альбедо (отражательной способности) благодаря обилию мертвых, заполненных воздухом, кроющих волосков или кутикулы, устьица погруженного типа, разветвленная корневая система поверхностного типа, наличие у семян толстых покровов, пропитывающихся при продолжительном дожде. У некоторых растений в семенах водорастворимые ингибиторы вымываются основательно пропитывающем почву дождем. Период покоя семян может сильно варьировать, что увеличивает вероятность прорастания в оптимальный период увлажнения. Большая скорость прохождения вегетативного и, особенно, репродуктивного периода, что позволяет использовать кратковременный период увлажнения для обеспечения непрерывности существования, наличие большого количества мертвых механических тканей, повышение осмотического давления клеточного сока для увеличения сосущей силы корней.

Суккуленты (от греч. succulentes - сочный) - растения засушливых местообитаний, способные к запасанию влаги в органах: стеблевые - кактусы и кактусовидные молочаи, листовые - очиток, алоэ, агава. Характерные адаптации: корневая система поверхностного типа, уменьшение транспирации за счет уменьшения соотношения поверхности по сравнению с объемом (шарообразность), наличие кутикулы, эфиромасличных выделений, малого количества устьиц, закрытых днем (компенсация недостатка углекислого газа за счет «САМ-путь» фотосинтеза, наличие водозапасающей ткани и образование концентрированного клеточного сока, где вода находится в частично связанном состоянии, выработка биологически активных веществ, повышающих сопротивляемость организма.

Гемиксерофиты (от греч. hemi - половина) - растения имеющие относительно ксерофитный облик, потерю влаги компенсируют за счет корневой системы, достигающей уровня грунтовых вод (у верблюжьей колючки - 15 м, черного саксаула - 25 м, североафриканского тамариска - до 30 м).

Мезофиты (от греч. mesos - средний) - растения достаточно увлажненных местообитаний. Могут переносить кратковременную засуху. Адаптации представляют гамму промежуточных форм между ксерофитами и гигрофитами. В классификации А. Шинникова (1950) выделено пять групп мезофитов:

1) вечнозеленые мезофиты влажных тропических лесов: вегетатиру- ют круглый год, отсутствие сезонных адаптаций, крупные кожистые листья с гидатодами (выделяют избыток воды (филодендрон, фикус));
2) зимне-зеленые деревяннистые мезофиты или тропофиты (от греч. tropos - поворот): преимущественно растения тропических и субтропических саванн. Характерен период летнего покоя и листопад- ность, хорошо выражены покровные ткани (баобаб);
3) летне-зимние деревяннистые мезофиты: растения умеренного пояса, надземная масса которых отмирает. Характерно наличие почек возобновления. Проводящая и механические ткани развиты в средней степени, кутикула развита слабо или отсутствует (тимофеевка луговая, клевер луговой, ясменник душисты, копытень европейский);
4) летне-зеленые травянистые мезофиты (от греч. ephemeres - маленький);
5) эфемеры и эфемероиды (от греч. ephemeros - однодневный). К первым относятся однолетники (веснянка весенняя, бурячок маленький), ко вторым - двух- и многолетники (тюльпан, гусиный лук, ферула). Для них характерно наличие видоизмененных органов, контрактильных (втягивающих) корней.

Гигрофиты (от греч. hydros - влажный) - растения избыточно увлажненных местообитаний (побережья рек, влажные леса). К ним относятся:

? теневые, растущие под пологом леса (недотрога обыкновенная, цирцея пражская, кислица обыкновенная);
? световые, открытых местообитаний (папирус, росянка круглолистная, подмаренник болотный, калужница болотная);
? водно-наземные, произрастающие на мелководьях и в условиях переувлажненных мест суши (тростник обыкновенный, частуха подорожниковая, стрелолист, сусак зонтичный).

Для них характерны, как правило, крупные (с большой площадью) листовые пластинки, слабая, неглубоко уходящая корневая система, наличие гидатод (водяные устьица) и выделение воды при отсутствии испарения, что позволяет увеличить поступление минеральных веществ, высокая обводненность тканей (80%) и слабая регуляция при ее потере, что объясняет быструю увядаемость этих растений в букетах, редукция механических тканей, разнолистовость (гетерофилия) на одном растении у стрелолиста, поручейника. Также имеет место положительный водный баланс.

Гидрофиты (от греч. hydor- вода) - водные растения (плавающие (ряска, рдест плавающий) и укореняющиеся виды (телорез, водокрас, кувшинка белая, кубышка желтая)). Для них характерны следующие адаптации: поглощение воды и минеральных веществ осуществляются всей поверхностью тела, что приводит к редукции и изменению функции корневой системы (препятствует переворачиванию при волнении воды и ветре), редукции проводящих и механических тканей из-за большой плотности водной среды и приобретение растением пластичности, увеличение плотности расположения устьиц у плавающих (до 700 мм 2 у кувшинки и ряски) и отсутствие у погруженных листьев, наличие аэренхимы - запасающей ткани, в которой аккумулируется углекислый газ (0,4-0,6%) и кислород (до 26%), используемые в процессах метаболизма, явление гетерофилии или разнолистовости, преобладание вегетативного размножения над генеративным из-за сокращения благоприятного теплого периода.

Влажность воздуха и условия водоснабжения влияют на продолжительность жизни у животных, не способных экономно расходовать влагу (квакша) и не оказывают существенного влияния на ксерофилов (газель, жук-чернотелка). Влажность оказывает влияние на активность организма и поведение. Например, жуки-ксилофаги, дождевые черви и другие становятся более активными, срабатывает рефлекс «бегства» при уменьшении влажности среды.

Среди животных выделяют следующие экологические группы:

1) гидрофильные или водные, т.е. живущие в воде постоянно;
2) гигрофильные - животные избыточно увлажненных местообитаний с воздухом близким к насыщению водными парами. Адаптации к предотвращению потери влаги, как правило, отсутствуют (брюхоногие моллюски, дождевые черви);
3) мезофильные - способные переносить умеренно влажные условия и смену сухого и влажного сезонов года (большинство животных гумидных и умеренно-аридных зон умеренного пояса);
4) ксерофильные - животные сухих местообитаний, пустынь, прибрежных песчаных дюн, насекомые - обитатели зерновых амбаров, платяная моль и другие.

Приспособления к засушливым местообитаниям:

? наружные покровы (хитин членистоногих, кожа с чешуями у пресмыкающихся, перьевой покров у птиц, волосяной покров и сальные железы у млекопитающих);
? внутреннее расположение органов дыхания у млекопитающих (трахеи насекомых, легкие позвоночных) для уменьшения испарения;
? повышенная концентрация солей в моче (у кенгуровой крысы, обитающей в пустыне в 18 раз выше, чем в крови, что позволяет ей обходиться без питьевой воды;
? наличие особых солевых желез (рептилии, некоторые птицы);
? выделение аммиака, в отличии от водных животных, происходит не с мочой, а в связанном виде (мочевина у млекопитающих, а у рептилий и птиц более рентабельными соединениями - мочевой кислотой, выделяемой в виде кристаллов). Животные способны осуществлять длительные миграции на водопой (сайгак, калан, птицы рябка и саджа);
? отложения жира для получения метаболической воды в результате ее расщепления (верблюд, некоторые грызуны и др.);
? удовлетворение потребностей в воде за счет соков растений;
? способность впадать в состояние анабиоза во время сухого периода (улитка Helix desertorum способна в течение четырех лет сохранять жизнеспособность в спячке при повышенной сухости);
? потребление воды через кутикулу, причем даже из ненасыщенного парами воды воздуха (колорадский жук, постельный клоп, мучной хрущак).

Введение

1. Свет как экологический фактор. Роль света в жизни организмов

2. Температура как экологический фактор

3. Влажность как экологический фактор

4. Эдафические факторы

5. Различные среды жизни

Заключение

Список использованной литературы

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 1см 2 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 см 2 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 СО 2 - 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:

1. Светолюбивые, солнцелюбивые или гелиофиты - которые способны нормально развиваться только под солнечными лучами.

2. 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.

3. 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:

1. Гидатофиты - это водные растения.

2. Гидрофиты - это растения наземно-водные.

3. Гигрофиты - наземные растения живущие в условиях повышенной влажности.

4. Мезофиты - это растения, произрастающие при среднем увлажнении

5. Ксерофиты - это растения произрастающие с недостаточным увлажнением. Они в свою очередь делятся на: суккуленты - сочные растения (кактусы); склерофиты - это растения с узкими и мелкими листьями, и свернутыми в трубочки. Они также делятся на эуксерофиты и стипаксерофиты. Эуксерофиты - это степные растения. Стипаксерофиты - это группа узколистных дерновинных злаков (ковыль, типчак, тонконог и др.). В свою очередь мезофиты также делятся на мезогигрофиты, мезоксерофиты и т.д.

Уступая по своему значению температуре, влажность относится тем не менее к основным экологическим факторам. На протяжении большей части истории живой природы органический мир был представлен исключительно водными нормами организмов. Составной частью огромного большинства живых существ является вода, и для осуществления размножения или слияния гамет почти все они нуждаются в водной среде. Сухопутные животные вынуждены создавать в своем теле искусственную водную среду для оплодотворения, а это приводят к тому, что последнее становится внутренним.

Влажность - это количество водяного пара в воздухе. Его можно выразить в граммах на кубический метр.

4. Эдафические факторы

К эдафическим факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы. Они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Особенно зависят от эдафических факторов растения.

К основным свойствам почвы, сказывающимся на жизни организмов, относятся ее физическая структура, т.е. наклон, глубина и гранулометрия, химический состав самой почвы и циркулирующих в ней веществ - газов (при этом необходимо выяснить условия ее аэрации), воды, органических и минеральных веществ, находящихся в форме ионов.

Основной характеристикой почвы, имеющий большое значение как для растений, так и для роющих животных, является размер ее частиц.

Наземные почвенные условия определяются климатическими факторами. Даже на незначительной глубине в почве царит полная темнота, и это свойство – характерная черта местообитания тех видов, которые избегают света. По мере погружения в почву колебания температуры становятся все менее значительными: за суточные изменения быстро затухают, а начиная с известной глубины сглаживаются и ее сезоны различия. Суточные температурные различия исчезают уже на глубине 50 см. По мере погружения в почву содержание кислорода в ней уменьшается, а СО 2 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 СО 2 .

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. С0 2 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 0 3 , 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.

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).

Важным экологическим фактором является иссушение воздуха. Особенно для наземных организмов, имеет огромное значение иссушающие действие воздуха.

Список использованной литературы

1. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Изд-во МСЭ, 1990. - 406 с.

2. Новиков Г.А. Основы общей экологии и охраны природы. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979. - 352 с.

3. Радкевич В.А. Экология. - Минск: Вышейшая школа, 1983. - 320 с.

4. Реймерс Н.Ф. Экология: теория, законы, правила, принципы и гипотезы. -М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.

5. Риклефс Р. Основы общей экологии. - М.: Мир, 1979. - 424 с.

6. Степановских А.С. Экология. - Курган: ГИПП «Зауралье», 1997. - 616 с.

7. Христофорова Н.К. Основы экологии. - Владивосток: Дальнаука, 1999. -517 с.

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 формами организмов. Завоевав сушу, они не утратили зависимости от воды. К тому же составной частью огромного большинства живых существ является вода, и для осуществления размножения или по крайней мере его центрального события - слияния гамет почти все они нуждаются в водной среде. Показательно, что сухопутные животные вынуждены создавать в своем теле искусственную водную среду для оплодотворения, а это приводит к тому, что последнее становится внутренним.

В буквальном смысле слова влажность - это количество водяного пара в воздухе. Его можно выразить в граммах на кубический метр. Предпочитают, однако, более образную и показательную форму - относительную влажность воздуха как процентное отношение реального давления водяного пара f к давлению насыщенного пара F при той же температуре. Так, при + 15° давление насыщенного пара F равно 12,73 мм рт. ст. что соответствует приблизительно 11 г воды в 1 м 3 воздуха. Относительная влажность, равная 75%, соответствует давлению водяного пара в 12,73 X 0,75 = 9,56 мм рт. ст. или примерно 8 г воды на 1 м 3 воздуха.

Точно измерить относительную влажность воздуха трудно. Для этого пользуются волосяным гигрометром или психрометром, последний дает более точные показания, но сложнее в эксплуатации. Кроме того, подобно температуре влажность сильно варьирует, и в масштабе большого района ее измерение - дело довольно трудоемкое, поскольку определение влажности приходится одновременно производить во многих точках. В итоге приходится отказываться от этого показателя и для характеристики более или менее влажного климата. Вместо этого можно пользоваться данными, которые хотя и не имеют такого же значения и эффекта, но легко поддаются сбору и обработке. Самый простой показатель - это количество осадков в сантиметрах или миллиметрах, выпадающих в данном месте в течение года. Более точные данные дает разбивка этого количества по месяцам.

На практике количество осадков не всегда имеет одинаковое климатологическое и биологическое значение. Чтобы оценить большую или меньшую влажность климата, необходимо учитывать также и температуру. В самом деле, при одинаковом уровне осадков более холодная область окажется более влажной, поскольку в ней медленнее идет испарение. Для выражения большей или меньшей сухости климата предложено много способов, в которых одновременно учитываются как количество осадков (или относительная влажность), так и температура. Самый простой из них - индекс засушливости Мартонна :

где P - годовое количество осадков, мм; T - годовая температура, град.

Чем выше индекс засушливости, тем влажнее климат. Индекс засушливости можно вычислять отдельно для каждого месяца по следующей формуле: i = 12 p/(t + 10), где p - количество осадков за месяц, a t - средняя температура того же месяца. Чтобы результаты были сравнимы с годовыми показателями, их умножают на 12- число месяцев в году.

Госсен считает месяц сухим, если количество выпавших в нем осадков, выраженное в миллиметрах, ниже двойного значения температуры, выраженного в градусах. Он настоятельно

рекомендует пользоваться так называемыми омбротермическими диаграммами, вычерченными для определенной местности, как наиболее наглядным способом выражения. Для этого на ось абсцисс наносят месяцы года, а на ось ординат - количество осадков и удвоенные значения температуры. Если кривая температур проходит выше кривой осадков, то климат сухой, если соотношение обратное - климат влажный.

Известная степень влажности совершенно необходима для наземных животных и растений. Среди них очень многие для обеспечения нормальной жизнедеятельности нуждаются в относительной влажности 100%; наоборот, организм, находящийся в нормальном состоянии, не может жить долгое время в абсолютно сухом воздухе, ибо он постоянно теряет воду. Поскольку вода входит в качестве необходимой составной части в состав живого вещества, потеря ее в известном количестве приводит к гибели.

Растения извлекают нужную им воду из почвы при помощи корней. Лишайники, среди которых есть формы, довольствующиеся малым количеством воды, могут абсорбировать водяной пар. Низшие растения способны поглощать воду всей своей активной поверхностью. Растения сухого климата обладают рядом морфологических приспособлений, обеспечивающих минимальную потерю воды (погружение устьиц в глубь листа; сочность стебля; редукция листьев, превращающихся в иглы или шипы; способность листьев сворачиваться, прикрывая устьица, и тем уменьшать поверхность испарения).

Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счет испарения и выделения нуждаются в ее периодическом поступлении. Многие из них пьют воду, другие всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразном состоянии; к последним относится большинство амфибий, некоторые насекомые и клещи. Большая часть животных пустынь никогда не пьет; они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступающей с пищей. Наконец, есть животные, получающие воду еще более сложным путем - в процессе окисления жиров. Примерами могут служить верблюд и насекомые, специализировавшиеся на определенной пище - рисовый и амбарный долгоносики, гусеницы платяной моли Tineola biselliella и моли Aglossa pinguinalis, питающейся жиром. Воду, подчас добываемую с большим трудом, животные вынуждены экономить всеми возможными путями. Это достигается ночным образом жизни, непроницаемостью их покровов, уменьшающей испарение, погружением органов дыхания в глубину тела и узостью их отверстий. Большую часть воды сухопутные животные теряют вместе с продуктами выделения. Поэтому выброс этих продуктов в форме аммиака и мочевины, легко растворимых и токсичных, возможен только в том случае, если животное не испытывает недостатка в воде. В противном случае они удаляются преимущественно в форме почти нерастворимой мочевой кислоты. Это характерно для рептилий и многих насекомых.

Итак, вода для живых существ совершенно необходима. Нетрудно обнаружить, что, когда она имеется в наличии, виды распределяются по местообитаниям в зависимости от своих потребностей: водные организмы живут в воде постоянно; гидрофиты могут жить только в очень влажных средах (амфибии, дождевые черви, наземные брюхоногие моллюски, мокрицы и большинство пещерных животных); мезофиты отличаются умеренной потребностью в воде или в средней влажности воздуха; в основном это эвригигры, т. е. организмы, выдерживающие большие колебания влажности. Чаще всего они встречаются в областях умеренного пояса; ксерофиты предпочитают сухие местообитания, они обладают специальными приспособлениями, о которых говорилось выше. Организмы этого типа населяют пустынные области, но их можно встретить также в средней полосе в местах с особым микроклиматом - в дюнах, на южных склонах средиземноморских холмов и т. п. Существует много степеней ксерофилии. Виды, обитающие в условиях сухого микроклимата Средиземноморья, погибли бы в Сахаре.

С точки зрения экологической валентности, виды гидрофитов и ксерофитов следует отнести к группе стеногигров. Естественно, что степень стеногигрии бывает различной; это можно наблюдать и среди мезофитов, но случается нечасто.

В условиях небольшой разницы во влажности, наблюдаемой между соседними микроклиматами, виды - стеногигры, естественно, перебираются в тот микроклимат, который оказывается для них самым благоприятным. Мало видов, которых бы привлекала собственно сухость; скорее их удерживает в том или ином местообитании термофилия. Напротив, среди наземных форм очень много видов, предпочитающих повышенную влажность, так как сухость оказывается часто лимитирующим фактором. Некоторые виды, испытанные в лаборатории, проявляют предпочтение к той или иной влажности с исключительной точностью. Были подвергнуты обследованию, например, виды-близнецы комаров из группы Anopheles maculipennis. Оказалось, что Anopheles atroparvus предпочитает 100%-ную относительную влажность, Anopheles messeae - 97%-ную и Anopheles typicus - 95%-ную.

Эти формы способны улавливать различия во влажности с точностью до 1%. Интересно, что активность всех Anopheles повышается с уровня 94%-ной относительной влажности; при понижении влажности активность снижается. Как и в случае температуры, предпочитаемая влажность не всегда совпадает с оптимальной.

Влажность сильно влияет на жизненные функции организмов. Гамильтон, например, изучил это влияние на перелетной саранче Locusta migratoria, причиняющей вследствие налетов на посевы огромный экономический урон многим странам. Автор показал, что при 70%-ной относительной влажности скорость полового созревания и плодовитость самок достигали максимума.

При изучении распространения видов в зависимости от особенностей местного климата и прежде всего его влажности относительную влажность воздуха нельзя рассматривать как решающий показатель из-за ее большой изменчивости. Поэтому пользуются одним из упомянутых выше показателей, например показателем сухости. Для Французских Альп удалось составить шкалу из разных видов прямокрылых; последние становятся все более многочисленными по мере того, как климат меняется с влажного на сухой. Основой для классификации послужил показатель сухости. Выбор оказался весьма удачным, ибо данный показатель служит селективным фактором. И в этом нет ничего удивительного, так как июль в горах - жизненно важный период для прямокрылых, обладающих очень коротким циклом развития. Вот каково распределение основных видов по классам:

Гидрофиты - Tettigonia cantans, Chrysochraon dispar, Metioptera roeselii

Мезогигрофиты - Decticus verrucivorus, Omocestus viridulus

Мезофиты - Gryllus campestris, Tettigonia viridissima, Stenobotlrus lineatus

Мезоксерофиты - Stauroderus scalaris

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

Следует заметить, что данная сводка составлена применительно к общему климату. В ней не учитываются различия в микроклимате, сказывающиеся на распространении вида. Например, Mecostethus grossus не реагирует на относительно высокую влажность общего климата, поскольку этот вид держится исключительно на болотах с открытой водой. Местный климат мог бы влиять на его распространение, если бы он был достаточно сухим и существование болот на изучаемой территории было бы исключено. На этом примере видно, как трудно управлять экологическими факторами и насколько важно проводить различие между региональным климатом и микроклиматом, которые могут противоречить друг другу.

В некоторых случаях можно изучать большую или меньшую гигрофилию даже у водных видов. Имеется в виду стойкость организмов к высыханию во время отлива. Приливно-отливную прибрежную зону называют интеркотидиальной или лучше интертидальной. Поблизости от морской биологической станции Роскоф было описано несколько ярусов прибрежной растительности, начиная с самого верхнего, никогда не заливаемого водой и лишь орошаемого брызгами, и кончая самым нижним, который не выступает из воды даже во время максимального отлива.

В интертидальной зоне наблюдается также ярусность в распределении видов брюхоногих моллюсков рода Littorina, но менее четкая, чем у растений. Последнее обстоятельство не должно вызывать удивления, поскольку, несмотря на свою малую подвижность, эти моллюски все же способны перебираться во временно более благоприятный биотоп. Приуроченность некоторых видов такова:

Littoriпа neritoides обычно обитает выше верхней границы прилива, Littorina rudis занимает интертидальную зону, Littorina obtusata - более глубокую интертидальную зону и Littorina littorea встречается редко.

Ярусность в распределении флоры и фауны в интертидальной зоне выражена очень четко, но не следует забывать, что она может быть в той или иной степени нарушена очертанием-берега. Она также несколько различна в глубине бухты и у выступа мыса, в фациях спокойных вод и в фациях, подверженных воздействию прибоя. В этих случаях к ярусности, описанной выше, добавляются виды, свойственные различным фациям.