Влияние среды на организм

Среди основных адаптаций растений в отношении к водному фактору можно выделить следующие: 1) уменьшение потери воды (толстая восковая кутикула, опушенные листья, листья превращены в колючки или иглы, погруженные устьица, сбрасывание листьев); 2) увеличение поглощения воды (длинные корни, обширная корневая система); 3) запасание воды; 4) переживание неблагоприятного периода (в виде семян, луковиц или клубней).

Животные получают воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма (окисление и расщепление жиров, белков и углеводов). Некоторые животные (главным образом почвенные) могут впитывать воду через покровы (личинки насекомых). Удаление (потери) воды происходят путем испарения также через покровы или со слизистых оболочек дыхательных путей, а также путем выведения с продуктами метаболизма. Величина испарения воды зависит от влажности воздуха.

Многие животные могут совершенно обходиться без питьевой воды, получая влагу другими способами. К этой группе относятся, например, многие пустынные животные: антилопы, суслики, тушканчики, черепахи, различные насекомые - воду им заменяют зеленые растения.

Выделяют несколько экологических групп животных по отношению к влаге - гигрофилы, ксерофилы и мезофилы.

Гигрофилы - влаголюбивые виды (многие лесные, околоводные); ксерофилы - сухолюбивые виды (открытых пространств, главным образом пустынные); мезофилы - виды, занимающие промежуточное положение по отношению к влажности между гигро- и ксерофилами.

Регулирование водного баланса осуществляется поведенческими, морфологическими и физиологическими адаптациями.

К числу поведенческих приспособлений относятся: поиски водопоев, рытье нор и зарывание в грунт (почва, песок), выбор благоприятных местообитаний. К морфологическим адаптациям относятся особенности строения наружных покровов: ороговевшие покровы рептилий, раковины наземных моллюсков, эпикутикула у насекомых. Степень развития эпикутикулы зависит от режима влажности местообитаний насекомых и определяет их способность противостоять иссушению. Личинки, живущие в воде, почве, древесине и других влажных субстратах, как правило, полностью или частично лишены эпикутикулы. Возникновение ороговевшего эпидермиса у рептилий способствовало завоеванию ими суши. К физиологическим адаптациям относятся - образование метаболической воды, экономия воды при выделении продуктов метаболизма, выносливость к обезвоживанию, потоотделение и удаление воды со слизистых оболочек.

В условиях недостатка влаги большое значение у животных имеет использование метаболической воды, образующейся в результате окисления жиров и некоторых других веществ. При полном "сгорании" 1 г жира образуется 1,07 г воды. Жир откладывается у животных в специально предназначенных местах: у верблюда - в горбах; у тушканчиков, песчанок, мышиных лемуров - в основании хвоста; у варана в хвосте. Запасы жира иногда значительны (у верблюда - до 110-120 кг). Верблюд может прожить без воды 45 дней.

Экономия воды при выведении продуктов метаболизма достигается за счет всасывания как можно большего количества воды в пищеварительной и выделительной системах (в зависимости от условий среды). Испарение воды (потоотделение через потовые железы или через слизистую), связанное с терморегуляцией, также обеспечивает регулирование водного обмена, но может быть причиной истощения водных ресурсов организма. Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у животных, подвергающихся тепловым перегрузкам. Для человека потеря воды, превышающая 10% массы тела, смертельна. Верблюды переносят потери воды до 27, овцы - до 23, собаки - до 17%.

Воздух

Амосферный воздух имеет важнейшее значение для живых организмов, в первую очередь, как источник кислорода для дыхания и углекислого газа для фотосинтеза. Озоновый слой атмосферы защищает живые организмы от вредного космического излучения.

Для существования наземных организмов особую важность имеют физические (плотность) и химические (газовый состав) особенности воздушной среды.

Газовый состав воздуха в приземном слое довольно однороден (азот - 78,1%, кислород - 21,0%, аргон - 0,9%, углекислый газ - 0,03% по объему).

Потребность в кислороде считается фундаментальным свойством всего живого. Он поглощается через дыхательные поверхности (жабры, легкие, трахеи, поверхность тела) и в организме используется для окисления органических субстратов с выделением энергии, необходимой для обеспечения процессов метаболизма и терморегуляции. Однако жизнь зародилась в безкислородной среде и некоторые организмы и сейчас функционируют по анаэробному типу. Эволюция автотрофов способствовала повышению содержания кислорода в атмосфере и стимулировало развитие более эффективной (с точки зрения скорости метаболизма) аэробной жизни. Образовавшийся озоновый экран обеспечил выход организмов на сушу.

В ряде случаев возникает недостаток свободного кислорода или даже его отсутствие (апоксия). Дефицит кислорода (гипоксия - низкая доступность кислорода) характерен для сильно загрязненных водоемов, скоплений разлагающихся растительных остатков и др. Некоторые животные реагируют на это перестройкой вентиляции и кровообращения.

Обитатели водной среды используют для дыхания кислород, поступающий в воду путем диффузии из атмосферного воздуха и за счет фотосинтетической деятельности водорослей. В насыщенной кислородом воде содержание кислорода примерно в 21 раз ниже, чем в воздухе. Растворимость кислорода в воде - 34,1 мл на 1 мл воды (при 15oС и давлении 1 атм). Растворимость кислорода в воде повышается при понижении температуры и солености, и повышении давления.

Высокое содержание углекислого газа является условием нормального протекания фотосинтеза. В природе основным источником углекислого газа является почвенное дыхание, связанное с интенсивным дыханием почвенных микроорганизмов и животных. В современных условиях дополнительным источником углекислого газа является хозяйственная деятельность человека.

Азот для большинства наземных организмов представляет инертный газ, но некоторые прокариоты - азотфиксирующие бактерии и сине-зеленые водоросли используют азот для синтеза аммиака и затем аминокислот, а денитрифицирующие бактерии возвращают азот из нитратов почвы в атмосферу.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность, поэтому обитатели наземно-воздушной среды обладают собственной опорной системой, поддерживающей тело: растения - механическими тканями, животные - твердым или гидростатическим скелетом. В качестве опоры служит и поверхность земли.

Малая плотность воздуха определяет низкую сопротивляемость перемещению, что способствовало развитию полета в некоторых группах животных. К активному полету способны 75% видов всех наземных животных.

Почва и рельеф

Свойства грунта и рельеф местности влияют на условия жизни наземных организмов, в первую очередь растений. Свойства земной поверхности, оказывающие воздействие на ее обитателей, объединяют названием эдафические факторы среды (от греч. эдафос - основание, почва). Среди свойств почвы, влияющих на существование наземных организмов, важнейшее значение имеют: кислотность, структура, соленость, количество зольных элементов.

Рельеф местности, или топография, влияет на горизонтальное и вертикальное распределение живых организмов. Важнейшим топографическим фактором является высота с изменением которой меняются физические условия обитания организмов (температура, давление, концентрация газов и др.).

Погода и климат

Живые организмы находятся в значительной зависимости от погоды. Погода - состояние атмосферы в определенном месте в определенный момент или в ограниченный промежуток времени (сутки, месяц). Характеризуется метеорологическими элементами и их изменением. К метеорологическим элементам относятся: температура, давление, влажность воздуха, ветер, облачность и осадки, продолжительность солнечного сияния и т.д. Погодные условия оказывают влияние на суточную активность животных, фотосинтетическую активность растений, размножение, рост и др.

Многолетний режим погоды называется климатом. Климат определяется географическими условиями района. Разнообразие климатических условий создает необычайное разнообразие условий жизни на суше.

Локальные особенности климата в приземном слое воздуха называются микроклиматом. Выделяют микроклимат цветков, лесов, полян, опушек, полей и др. Различия в микроклимате между разными типами местообитаний определяют различия в фауне и флоре. Например между лесными и открытыми экосистемами в одной местности. Кроме того, в пределах одной экосистемы, например леса, микроклимат также неоднороден (опушка, центр леса, просека, вырубка, поляна, овраг, характер древесной растительности).

Среди других абиотических факторов, влияющих на жизнедеятельность организмов, можно выделить магнитное поле Земли, ионизирующее излучение и шум.

Литература

1. Экология. (Учебник) Коробкин В.И., Передельский Л.В. (2007, 602с.)

2. Экология. (Учебное пособие) Лебедева М.И., Анкудимова И.А. (2002, 80с.)

3. Экология. (Учебник) Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. (2004, 3-е изд., 624с.)

4. Экология. (Учебник) Степановских А.С. (2001, 703с.)

5. Экология. (Учебник) Под ред. Тягунова Г.В., Ярошенко Ю.Г. (2005, 504с.)

6. Экология. dtv-Atlas. Гейнрих Д., Гергт М. (2003, 287с.)

7. Экология. В 2-х томах. Юджин Одум (1986; 328с., 376с.)

8. Экология. Курс лекций. Тихонов А.И. (2002г.)

9. Экология и безопасность жизнедеятельности. (Учебное пособие) Кривошеин Д.А., Муравей Л.А. и др. (2000, 447с.)

10. Экология Москвы и устойчивое развитие. Учебное пособие. для 10 (11) классов. Под ред. Ягодина Г.А. (2008, 352с.)

11. Экология общая, социальная, прикладная. (Учебник) Воронков Н.А. (1999, 424с.)

12. Экология. Особи популяции и сообщества. В 2-х томах. М. Бигон, Дж. Харпер, К. Таунсенд (1989; 667с., 477с.)

13. Экология. Практикум. 10-11классы. Зверев А.Т. (2004, 176с.)

14. Экология. Природа - Человек - Техника. (Учебник) Акимова Т.А, Кузьмин А.П, Хаскин В.В. (2001, 343с.)

Размещено на Allbest.ru