ВАЖНЕЙШИЕ АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ Влажность

Роль воды для организма Вода – основная среда биохимических реакций. Питательные вещества транспортируются в организме в виде водных растворов. Продукты распада также выносятся из организма в виде водных растворов.

Вода составляет основную массу организмов животных и растений Содержание воды в организмах в % к массе тела: Водоросли – 98 Листья трав – 85 Медуза - 99 Земноводные – 90 Млекопитающие – до 83

Вода в человеке Тело человека на 65% состоит из воды, то есть в человеке среднего веса содержится л воды. Для поддержания водного баланса необходимо выпивать около 2 л воды в сутки.

Адаптация растений к поддержанию водного баланса Низшие наземные растения поглощают воду из субстрата талломом, а влагу из воздуха– всей поверхностью. Высшие растения поглощают воду из почвы ризоидами (мхи), а большинство других – корнями.

Сосущая сила корня Между клеточным соком корня и почвенным раствором возникает осмотичешский градиент. Вода поступает в растение, когда концентрация клеточного сока превышает концентрацию почвенного раствора.

По мере снижения влажности осмотическое давление клеточного сока увеличивается Водные растения – 5-12 атм. Тундра – 8-20 атм. Лесостепь – атм. Пустыня – атм.

Классификация корневых систем по типу ветвления 1) экстенсивная: охватывает большой объем почвы, но слабо ветвится (верблюжья колючка, сосна, береза) 2) интенсивная: охватывает небольшой объем почвы, но сильно ветвится (степные злаки, рожь, пшеница).

Различные виды корневых систем: А. Верблюжья колючка Б. Пшеница По Горышиной Т.К. «Экология растений»,1979

Корневые системы растений из засушливых областей и тундры

По отношению растений к колебаниям водоснабжения различают виды: - пойкилогидрические - гомойогидрические

Пойкилогидрические растения не могут регулировать транспирацию и поэтому содержание воды в тканях непостоянно и сильно зависит от степени увлажнения окружающей среды. в сухом состоянии находятся в анабиозе

Пойкилогидрические растения К этой группе относятся низшие растения и грибы, а из высших многие мхи, некоторые папоротники и отдельные цветковые. При высыхании клетки сжимаются без необратимых изменений и после дождя быстро набирают воду.

Лишайник сосновых лесов Cetraria islandica – типичный пойкилогидри- чешский организм

Лист сфагнума с клетками двух типов: зеленых с хлоропластами и бесцветных водоносных

Гомойогидрические растения Поддерживают постоянство обводненности тканей благодаря следующим приспособлениям: побеги покрыты малопроницаемой для воды кутикулой; транспирация регулируется устьичным аппаратом; хорошо развитая корневая система непрерывно поглощает влагу из почвы.

Среди последней группы растений выделяют несколько классов по способности регулировать водный обмен.

Гидрофиты Водные растения (элодея, валлиснерия, убрать, кувшинка и др.). устьица редуцированы; механические ткани слабо развиты, хорошо развита аэренхима.

Поперечный срез стебля крути Myriophyllum verticillatum

Гидрофиты Апоногетон

Гидрофиты Роголистник

Гидрофиты

Кувшинка

Гелофиты Наземно-водные растения, частично погруженные в воду (тростник, стрелолист). Растут только при интенсивном поглощении воды. Развиты механические ткани.

Гелофиты Тростник

Гигрофиты Наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности (тропические травы, папирус, рис) Не переносят даже кратковременной засухи.

Гигрофиты Рогоз

Гигрофиты Рис

Гигрофиты Калужница

Гигрофиты Папирус

Гигрофиты Росянка

Мезофиты Наземные растения, живущие при среднем увлажнении (деревья саванн, субтропиков и умеренного пояса, большинство культурных растений). Могут переносить непродолжительную засуху.

Мезофиты Пырей

Ксерофиты Растут в местах с недостаточным увлажнением (пустыни, степи). Переносят продолжительную засуху, причем в активном состоянии. По характеру адаптации к нехватке воды делятся на суккулентов и склерофитов.

Суккуленты Сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой (кактусы, алоэ, агавы). Устьица днем закрыты, что помогает сохранять влагу.

Суккуленты (эхеверия и хавортия)

Суккуленты (агава и динтерантус)

Суккуленты (аспарагус)

Суккуленты Толстянка

Склерофиты Сухие на вид, с узкими и мелкими листьями, иногда свернутыми в трубочку. Мощная корневая система. При недостатке воды резко снижают транспирацию.

Склерофиты Ковыль

Поперечный срез листа ковыля: при засухе (лист свернут); во влажную погоду (пластинка листа развернута)

Склерофиты Опунция

Водный баланс наземных животных Источники воды для животных: Питье. В составе пищи. В результате метаболизма (окисление жиров, белков и углеводов).

Способы регуляции водного баланса у животных Поведенческие. Морфологические. Физиологические.

Поведенческие приспособления поиски водопоев; рытье нор; преимущественно ночная активность.

Виды, получающие воду в основном через питье, сильно зависят от наличия водопоев

Морфологические приспособления Образования, способствующие задержанию воды в теле: - раковины наземных улиток; - ороговевшие покровы рептилий; - развитие эпикутикулы у насекомых.

Семейство Сцинковые

Строение кутикулы членистоногих: 1– мучной хрущ; 2 – циклоп

Физиологические приспособления Экономия воды при выделении продуктов распада: - у человека моча концентрированнее плазмы в 4,2 раза, у овец – в 7,6, у верблюда – в 8, у тушканчиков – в 14 раз; - на 100 г сухого помета у коров приходится 566 г воды, тогда как у верблюдов – 109 г.

Физиологические приспособления Развитие выносливости к обезвоживанию организма: Для человека потеря воды, превышающая 10 % массы тела, смертельна. Верблюды переносят потери воды до 27 %, овцы – до 23%, собаки – до 17 %.

Физиологические приспособления Жизнь за счет метаболической влаги наблюдается у пустынных видов: песчанок, тушканчиков, прыгунчиков. Экспериментально установлено, что из 100 г сухой крупы, потребляемой зверьками, образуется около 54 г воды.

Животные, способные жить за счет метаболической влаги: 1 – пустынный прыгун; 2 – карликовая песчанка; 3 – жирнохвостый тушканчик

Прыгунчик. Способен жить за счет метаболической воды