важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов

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 40-50 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
осмотический 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 – 18-22 атм.
Пустыня – 70-90 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
пойкилогидрический
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, уруть, кувшинка и др.).
• устьица редуцированы;
• механические ткани слабо развиты,
хорошо развита аэренхима.
Поперечный срез стебля урути
Myriophyllum verticillatum
Гидрофиты
Апоногетон
Гидрофиты
Роголистник
Гидрофиты
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