Биоэкология

Эффективным механизмом отдачи тепла служит испарение воды благодаря потоотделению или через влажные слизистые оболочки полости рта и верхних дыхательных путей. Человек при сильной жаре может выделить до 10 – 12 л пота в день, при этом выделяемая вода, естественно, должна возмещаться через питье. Регуляция температуры через испарение требует затраты организмом воды и поэтому не всегда возможна. Среди гомойотермных животных выделяют группу гетеротермных. Гетеротермностъ – адаптивная стратегия среди птиц и млекопитающих, при которой закономерно сочетается использование выгод как постоянства, так и перемены температуры тела. Эти виды в активном состоянии поддерживают постоянную температуру тела на высоком уровне, а в неактивном – пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Основные формы проявления гетеротермности – способность впадать в спячку или оцепенение.

Зимняя спячка характерна для некоторых млекопитающих. Впадая в спячку, животные прекращают борьбу за поддержание высокой температуры тела, снижая ее всего до нескольких градусов выше нуля. Это сберегает энергетические ресурсы организма.

1.4.3. Влажность

Вода – необходимый компонент клетки, ее количество определяет флору и фауну местности. У растений пустынь вода составляет лишь 30-65 % от общей массы, в дубравах доходит до 85 %, в ельниках достигает 90 %.

Области, в которых количество испаряемой воды превышает годовую сумму осадков, называют аридными, или засушливыми. Области, обеспеченные влагой, называют гумидными (влажными).

Жизнь человека зависит от воды. Вода составляет более половины массы тела человека (65%). Она входит в состав крови, пищеварительных соков, слез и других жидкостей. Человеческий мозг содержит почти 75% воды, сердце –74%, глаза–78%. Особенно богаты водой ткани молодого организма. С годами человек высыхает, теряет влагу. Суточная потребность воды до 10 литров. Представить себе, что человек пьет каждый день 10 литров воды, очень сложно! Оказывается, что 7–8 л наши ткани создают сами. Эта эндогенная жидкость рождается в организме при сжигании питательных веществ кислородом, строительстве новых молекул. Однако, 2 л воды человек должен получить извне – либо в чистом виде, либо с различной пищей.

Количество воды, которое может потерять живой организм без ущерба для себя, колеблется в широких пределах. Для млекопитающих эти величины составляют 10 – 15 % от их веса. При потере всего 5 % из положенного организму человека количества жидкости пульс тут же учащается, а температура повышается. Потеря 12–15% воды приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма.

Исключение среди млекопитающих составляет верблюд, который способен возместить потерю воды до 30 % и домовая мышь, выдерживающая потерю до 40 % воды, что позволяет мыши селиться в жилищах человека. Лидер обезвоживания – африканская двоякодышащая рыба протоптерус. К концу спячки, которую она проводит в иле, в некоторых организмах остается до 10 % начального веса!

Растения выработали различные приспособления к недостатку влажности (резкое сокращение вегетационного периода и длительный период покоя, когда растения переживают неблагоприятный период в виде семян, луковиц, клубней; сильно развитая корневая система).

Растения, приспособившись к условиям водного голодания, сильно сокращают листовую поверхность, ограничивают число устьиц и их способность испарять воду, у некоторых растений листья превращены в иглы или колючки (хвойные деревья, молочаи), опушены листья у многих альпийских растений, некоторые сбрасывают листья при засухе.

Растения подразделяют на несколько экологических групп, которые располагают по степени убывания влажности на территориях.

Гидадофиты (от греч. hydor, родительный падеж hydatos – вода и греч.phyton – растение) – полностью или большей своей частью погруженные в воду растения. К ним относятся такие обычные водные растения,как например кувшинка белая.

Иногда, выделяют в отдельную группу растения галофиты, среди которых есть виды способные существовать в морской воде.

Гидрофиты – растения, для которых менее важен влажный климат. К ним относятся пресноводные растения, которые меньше сталкиваются с проблемами осморегуляции.

Гидрофиты (от греч. hydor – вода и греч. phyton растение) – растения, погруженные в воду меньшей своей частью. Среди них тростник обыкновенный, рогоз узколистный и др.

Гигрофиты (от др.-греч. – влажный и phyton – растение) – растения, избыточно увлажненных местообитаний, где воздух насыщен водяными парами. Среди таких растений калужница болотная.

Мезофиты (от греч. mesos – средний и phyton – растение) – растения умеренно влажных местообитаний. В наших условиях это наиболее обширная экологическая группа растений – большинство цветковых растений, растущих в местах обеспеченных водой. Мезофиты имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, помогающих уменьшать потерю воды путем испарения (кутикула, защищенные устьица, сбрасывание листвы и др.). Среди них луговые травы (клевер, газонные травы), многие лесные травы (ландыш майский, майник двулистный), лиственные деревья (рябина, черемуха, осина, верба, береза, клен, ольха).

Ксерофиты (от греческого хеrоs – сухой) – растения сухих местообитаний (представители пустынь и полупустынь), которые способны переносить продолжительную засуху.

Некоторые растения переживают неблагоприятные условия в виде семян (после дождя быстро прорастают), другие – за месяц вырастают, зацветают и дают семена, третьи – обладают анатомическими и физиологическими приспособлениями, позволяющими им вегетировать во время засухи.

1.4.4.Соленость

В водной среде содержание солей оказывает влияние на все организмы. Если в окружающей среде соленость больше, чем в клетках, то организму грозит обезвоживание, и ему приходится поглощать воду. Когда вода содержит солей меньше, чем внутри организма, ее следует выводить, чтобы не погибнуть, так как по законам осмоса вода стремится проникнуть в тело.

Водоемы, очень богатые солями, в основном, для обитания живых организмов не пригодны, однако, некоторые виды приспособились к существованию в таких условиях (рачок артемия, жгутиковые и др.).

В наземных экосистемах засоление важный экологический фактор.

По отношению к солям все растения делят на гликофиты, или растения пресных мест обитания, не обладающие способностью к произрастанию на засоленных почвах, и галофиты – растения засоленных местообитаний, толерантные к высокой концентрации солей

У галофитов выделяют 3 вида адаптации к засолению. Галофиты первой группы – наиболее солеустойчивые растения. Они накапливают большое количество соли в клетке (до 7% сухого веса) и при этом нормально функционируют (например, солерос). Проницаемость мембран для солей у них повышена и их экологический оптимум – высокое содержание солей в почве.

Галофиты этой группы настолько приспособлены к произрастанию на засоленных почвах, что при нормальном содержании солей повышение уровня засоления оказывает благоприятное влияние на их рост.

Галофиты второй группы не накапливают засоляющих ионов в своих тканях, а выделяют соли через особые морфологические образования, расположенные на листьях и стеблях. Затем соль сдувается ветром или смывается водой, часть солей удаляется с опадающими листьями. Растения данной группы характеризуются очень высокой интенсивностью фотосинтеза, что создает у них высокую концентрацию клеточного сока. Эта особенность позволяет им поглощать воду из засоленных почв. Вместе с тем протоплазма их неустойчива и легко повреждается солями. Таким образом, экологические приспособления данной группы включают способы избегания засоления. Среди таких растений хрустальная травка.

Галофиты третьей группы (малопоглощающие) поддерживают в условиях засоления низкую концентрацию соли в своих тканях. Это достигается пониженной интенсивностью транспорта засоляющих ионов путем связывания их органическими кислотами и белками. Среди таких растений полынь и лебеда.