Вода является основой жизни всех живых существ. Ей принадлежит важнейшая роль в жизнедеятельности и развитии организмов:
– вода составляет основу тел живых организмов;
– вода является средой и участницей идущих в телах живых организмов биохимических реакций;
– вода является средой, в составе которой организмы получают многие необходимые им вещества и избавляются от продуктов обмена (шлаков);
– у растений вода участвует в фотосинтезе – на него расходуется 5% всей потребляемой ими воды, а 95% ее уходит на транспирацию (испарение листьями, что создает восходящий ток минеральных солей) и поддержание тургора (упругости) тканей;
– вода является средой жизни водных организмов;
– высокая теплоемкость воды позволяет теплокровным животным поддерживать постоянство температуры их тел;
– медленное нагревание и медленное охлаждение воды смягчают колебания температур, из-за чего климат побережий называют «мягким», или морским;
– высокая температура испарения воды дает возможность организмам избавляться от излишков тепла;
– другие важные функции.
Ввиду важности биологических функций воды она очень часто является лимитирующим фактором и наряду с температурой и составом почв определяет типы экосистем (степи, саванны, сухие леса, влажные леса).
Наибольшее количество осадков выпадает в тропическом поясе. Это объясняется максимальным поступлением туда энергии Солнца. Благодаря высокой температуре тропический воздух вбирает в себя намного больше воды, чем прохладный в более высоких широтах. Таким образом, влажный климат тропиков обусловлен большим количеством энергии Солнца.
На количество осадков оказывает влияние соотношение площадей суши и моря: в Южном полушарии, где больше площадь океанов и меньше площадь материков, осадков выпадает больше, чем в Северном.
Важное значение имеет не только общее количество осадков, выпадающих на местности, но и их интенсивность и распределение во времени.
Очень сильные дожди, особенно при отсутствии растительного покрова, вызывают эрозию почвы, гибель проростков растений и мелких животных. Сильнейшее повреждающее действие имеют осадки в виде града, размер частиц которого может быть с куриное яйцо. Длительные периоды моросящих дождей неблагоприятны для насекомых и насекомоядных птиц, особенно в период выкармливания ими птенцов. При отсутствии осадков организмам приходится переносить длительные периоды засухи.
В тропическом поясе режим выпадения осадков служит фактором, определяющим сезонную активность организмов – их биологические ритмы. В умеренных широтах главными сигналами смены сезонов года являются длительность светового дня (фотопериод) и режим температур.
Влажность воздуха
Показатель влажности воздуха характеризует степень его насыщенности водяными парами.
Абсолютной влажностью воздуха называют количество водяных паров на единицу его массы, а относительной – отношение количества имеющихся водяных паров к максимально возможному при данной температуре (в %).
Влажность воздуха имеет большое экологическое значение.
От количества влаги в воздухе зависит интенсивность ее испарения с поверхностей тел организмов. При низкой влажности испарение идет очень сильно и может привести к дегидратации (обезвоживанию) организмов. Для защиты от обезвоживания многие из них приобрели специальные адаптации:
– растения — толстую кутикулу, способность сбрасывать листья в сухой сезон, способность сворачивать листья, утрату (редукцию) листьев, опушенность и восковой налет на листьях, погруженные в ткань листа устьица — отверстия, через которые испаряется вода;
– животные — роговые чешуи, хитиновые покровы и др.
Иссушающие свойства воздуха зависят от дефицита его насыщения водяными парами — разницы между абсолютной и максимально возможной влажностью при данной температуре.
Адаптации организмов к разным уровням увлажнения
Адаптации растений. В зависимости от потребности в воде все растения делят на три экологические группы.
1. Гидрофиты (от греч. hydor – вода, влага) – влаголюбивые растения, ими являются:
– растения, полностью находящиеся в воде, — элодея;
– растения, у которых в воду погружены только корни, — камыш, рогоз, осоки, папирус;
– растения, произрастающие во влажных местах, — мхи, папоротники, плауны и др.
2. Мезофиты (от греч. mesos – средний, промежуточный) — растения умеренно влажных мест (полей, лесов, лугов) имеют приспособления для добывания воды — развитую корневую систему, покровные и проводящие ткани, механизмы регуляции уровня испарения.
3. Ксерофиты (от греч. xeros – сухой) — растения сухих мест (сухих степей, саванн, полупустынь, пустынь) способны переносить недостаток влаги.
Ксерофиты преодолевают недостаток влаги следующими способами:
– повышают ее поглощение с помощью мощного развития корневых систем: у некоторых растений пустынь масса корней превышает массу наземных органов в 9—10 раз;
– сокращают потери воды снижением испарения листьями;
– накапливают воду в мясистых стеблях (кактусы и африканские молочаи) или в листьях (алоэ, агавы);
– вырабатывают механизмы, позволяющие переносить недостаток воды.
Растения, накапливающие воду в мясистых стеблях или листьях, называют стеблевыми и листовыми суккулентами (от лат. succulentus – сочный). Для защиты от испарения они имеют толстую покровную ткань, а кактусы – устьица (отверстия, через которые происходит испарение), глубоко погруженные в ткань листа и открывающиеся только ночью, когда температура воздуха снижается. В то же время корневые системы суккулентов развиты слабо, поскольку они произрастают в местностях хотя и с редкими, но обильными осадками.
Растения, не накапливающие влагу, а добывающие ее с больших глубин и имеющие строение для максимального снижения испарения, называют склерофитами (от греч. skleros — твердый, жесткий). Склерофиты имеют жесткие сухие стебли, мелкие жесткие листья, которые часто сбрасывают во время сухого сезона. У многих склерофитов листья редуцированы (саксаул) или представляют собой колючки.
Адаптации животных. Существуют три вида адаптации животных к засухе.
1. Поведенческие – миграции в места, где есть вода, посещение водопоев, ночной образ жизни, укрытие в норах.
2. Морфологические - наличие защитных покровов.
3. Физиологические:
– наличие механизмов обратного всасывания воды в пищеварительной и выделительной системах;
– выделение высококонцентрированной или твердой мочи;
– синтез метаболической воды;
– способность переносить сильное обезвоживание.
Список основной литературы
1.Чебышев Н.В., Филиппова А.В. Основы экологии. – Москва, 2004 г.
2.Национальный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Казахстан, МООС РК, Алматы, 2007 г.
3. В.Г.Игнатов, А.В.Кокин. Экология и экономика природопользования., Р-на-Д, 2003 г.
4. Л.И.Губарева, О.М.Мизирева, Т.М. Чурилова. Экология человека. М., 2005 г.
5. Г.С.Оспанова, Г.Т.Бозшатаева. Экология. – Алматы, 2002 г.
6. Под редакцией А.С.Степановских . Общая экология. М., 2001 г.