Вы здесь

Вода в жизни организмов

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.

В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор ха­рактеризуется величиной количества осадков, влажности, ис­сушающими свойствами воздуха и доступной площадью вод­ного запаса.

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, т. е. в виде процента ре­ального давления водяного пара от давления насыщенного па­ра при той же температуре. Отсюда способность влажности из­менять эффекты температуры: понижение влажности по срав­нению с некоторым пределом при данной температуре ведет к иссушающему действию воздуха.

Иссушающее действие воздуха 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. Величина этой силы у корней умеренной зоны от 2 до 4106Па, а у растений сухих областей — до 6-106 Па. Как только выбрана доступная вода в данном объеме, корни растут далее вглубь и в стороны и корневая система может достигнуть, например, у злаков длины 13 км на 1000 см3 почвы (без корне­вых волосков)

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 ве-шеств рост растений пропорционален транспирации, а ее эф­фективность будет наивысшей. Эффективность транспира-ции это отношение прироста вещества (чистой продукции) к количеству транспирированной воды. Измеряется в граммах су­хого вещества на 1000 см3 воды. Для большинства растений она равна двум, т. е. на получение каждого грамма живого ве­щества тратится 500 г воды, даже для большинства засухоу­стойчивых. 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 лаже в период непродолжительной засу­хи, и т. д. 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 (рис, папи­рус); 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 — суккуленты (алоэ, кактусы и др.), а также обладающие большой всасывающей силой корней и способные снижать транспирацию с узкими мел­кими листьями — склерофиты;

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.

Доступный запас воды, т. е. такой воды, которую способ­на поглощать корневая система растений, зависит прежде все­го от количества осадков в данном районе и водопроницаемо­сти поверхностных отложений. Даже при большом количестве осадков, высокая проницаемость песчаных и песчано-гравийных отложений приведет к быстрой фильтрации воды в глуби­ну, осушая почву.

В случае, если естественный источник не обеспечивает дос­таточный запас доступной влаги, прибегают к искусственным способам его пополнения — орошению с помощью устройства ирригационных систем.

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 у 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.

 

Предмет: