16. Вода в жизни организмов. Распределение осадков по сезонам года. Экологические группы растений и животных по отношению к влаге.

Вода физиологически необходима любой протоплазме и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местообитаниях, если там ее количество подвержено резким изменениям (приливы, отливы) или происходит ее потеря организмом в сильно соленой воде осмотическим путем.

Количество атмосферных осадков обусловлено физико-географическими условиями и неравномерно распределено на земном шаре. Но для организмов важнейшим лимитирующим фактором является распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах даже 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 почти круглый год температуре. Адаптированные к условиям пустыни растения содержат ингибитор прорастания, который вымывается лишь при определенном количестве осадков, достаточном для вегетации (например, 10 мм) и тогда только прорастает. Начинается кратковременное «цветение пустыни» (обычно весной).

Влажность воздушной среды измеряется обычно в показателях относительной влажности и выражается в процентах. Влажность способна изменять эффекты температуры: понижение влажности ведет к иссушающему действию воздуха. Это явление наиболее важное экологическое значение имеет для растений. Подавляющее большинство растений всасывает воду корневой системой из почвы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Адаптация растений к этим условиям — увеличение всасывающей силы и активной поверхности корней. Вода расходуется на фотосинтез, всего около 0,5% всасывается клетками, а 97-99% ее 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. Основная форма адаптации — не снижение транспирации, а прекращение роста в период засухи. В нижних ярусах тропических дождевых лесов, где 100%-ная относительная влажность, есть растения с приспособлениями для потери воды, а в пустынях у некоторых растений водный баланс не нарушается даже в период непродолжительной засухи.

В зависимости от способов адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп, например: гигрофиты — наземные растения, живущие в очень влажных почвах и в условиях повышенной влажности; мезофиты — переносят незначительную засуху (древесные растения различных климатических зон, травянистые растения дубрав, большинство культурных растений и др.); ксерофиты — растения сухих степей и пустынь, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях; склерофиты — растения, обладающие большой всасывающей силой корней и способные снижать транспирацию посредством узких мелких листьев; суккуленты (алоэ, кактусы и др.). Среди суккулентов наблюдается явление конвергенции — растения, относящиеся к разным видам, имеют практически одинаковую форму: у африканского молочая и кактуса шарообразная форма, обеспечивающая наименьшую поверхность испарения.

У животных по отношению к воде выделяются свои экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые) и ксерофилы (сухолюбивые), а также промежуточная группа — мезофилы.

Способы регуляции водного баланса у них поведенческие, морфологические и физиологические.

К поведенческим способам относятся перемещение в более влажные места, периодическое посещение водопоя, переход к ночному образу жизни и др.

К морфологическим адаптациям — приспособления, задерживающие воду в теле: раковины наземных улиток, роговые покровы у рептилий, и др.

Физиологические приспособления направлены на образование метаболической воды, являющейся результатом обмена веществ и позволяющей обходиться без питьевой воды. Она широко используется насекомыми и часто такими животными, 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 животные более выносливы, так как им не приходится использовать воду на охлаждение, как теплокровным.

17) Совместное действие экологических факторов на биоту

Совместное действие экологических факторов на биоту представляет собой сложный и многогранный процесс, который оказывает значительное влияние на структуру и функционирование экосистем. Биота включает в себя все живые организмы в данной экосистеме, и их взаимодействие с абиотическими факторами (температура, влажность, свет, почва и т.д.) формирует уникальные условия для существования и развития.

Основные аспекты совместного действия экологических факторов:

Синергетические эффекты:

Некоторые экологические факторы могут усиливать или ослаблять влияние друг друга. Например, повышение температуры может увеличить испарение воды, что, в свою очередь, усиливает засуху и влияет на растительность и животных.

Адаптация организмов:

Организмы адаптируются к комбинации экологических факторов, что может привести к эволюционным изменениям. Например, растения могут развивать более глубокие корни в условиях засухи и высоких температур, чтобы достигать воды на больших глубинах.

Биотические взаимодействия:

Взаимодействия между организмами (конкуренция, хищничество, симбиоз и т.д.) также зависят от абиотических факторов. Например, изменение температуры может изменить скорость метаболизма у хищников и их жертв, что влияет на динамику популяций.

Экосистемные услуги:

Совместное действие экологических факторов влияет на предоставление экосистемных услуг, таких как очистка воды, почвообразование и регулирование климата. Например, изменение осадков и температуры может влиять на производительность лесов и их способность поглощать углекислый газ.

Устойчивость и восстановление экосистем:

Экосистемы могут быть устойчивыми или уязвимыми к изменениям в зависимости от комбинации экологических факторов. Например, экосистемы с высоким биоразнообразием могут быть более устойчивыми к изменениям климата, так как различные виды могут заполнять разные экологические ниши.

Примеры совместного действия экологических факторов:

Лесные экосистемы:

В лесах температура, влажность и почвенные условия взаимодействуют, чтобы поддерживать разнообразие растений и животных. Изменение одного из этих факторов может привести к изменению всей экосистемы. Например, повышение температуры может увеличить частоту лесных пожаров, что, в свою очередь, изменяет структуру леса и его биоразнообразие.

Морские экосистемы:

В морских экосистемах температура воды, соленость и наличие питательных веществ влияют на распределение и выживание морских организмов. Изменение температуры воды может привести к изменению течений и, следовательно, к изменению распределения питательных веществ, что влияет на планктон и высшие трофические уровни.

Пустынные экосистемы:

В пустынях ограниченная влажность и высокие температуры создают экстремальные условия для жизни. Организмы, обитающие в пустынях, адаптированы к этим условиям, но изменение одного из факторов (например, увеличение осадков) может привести к значительным изменениям в биоте.

18. Физические факторы воздушной среды

Физические факторы — это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая, вызовет ожог, если очень низкая — обморожение. На действие температуры могут повлиять и другие факторы: в воде — течение, на суше — ветер и влажность, и т. п.

Воздушная среда имеет малые плотности и подъемную силу, незначительную опорность. Поэтому в ней нет постоянно живущих организмов и все ее обитатели связаны с поверхностью Земли.

К физическим факторам воздушной среды относятся: движение воздушных масс и атмосферное давление.

Движение воздушных масс может быть в виде их пассивного перемещения воздушных масс или в виде ветра — вследствие циклонической деятельности атмосферы Земли.

В первом случае обеспечивается расселение спор, пыльцы, семян, микроорганизмов и мелких животных, которые имеют специальные для этого приспособления — анемохоры: очень мелкие размеры, парашютовидные придатки и др. Всю эту массу организмов называют аэропланктоном.

Во втором случае ветер также переносит аэропланктон, но на значительно большие расстояния, при этом может перенести и загрязняющие вещества в новые зоны, и т. п.

Ветер, подобно течениям в реках, может оказывать и прямое воздействие на растения, например на их рост, угнетающе действовать на активность животных, например птиц.

Низкая сопротивляемость воздуха движению различных тел в ходе эволюции была использована для перемещения многими животными, вплоть до рептилий.

Сейчас около 75% наземных видов различными способами (мускульные усилия, планирование) приспособлены к полету. Для птиц, летучих мышей и других полет ­­­ - это поиск добычи.

Атмосферное давление оказывает весьма существенное экологическое воздействие в особенности на позвоночных животных, которые из-за этого не могут жить выше 6000 м над уровнем моря.