A páratartalom mint környezeti tényező és az élőlények hidroozmotikus adaptációi. Fény, hőmérséklet és páratartalom, mint környezeti tényezők

A víz jelentőségét a növények életében nehéz túlbecsülni. Fenn kell tartani a sejtek, szövetek és az egész test szerkezeti integritását. A növényekben minden életfolyamat vízi környezetben zajlik. A víz részt vesz a fotoszintézis folyamatában és az ásványi anyagok szállításában. 1 rész szerves anyag előállításához a növény körülbelül 400 rész vizet költ el. A növényekbe áramló víz mennyisége meghatározza az anyagcsere teljes folyamatát, biztosítva nemcsak a biomassza növekedését, hanem a növény anatómiájának és morfológiájának jellemzőit is. Az algák számára a víz élőhely, a szárazföldi növények számára pedig fontos környezeti tényező.

A természetben, mint ismeretes, a víz légköri gőz, cseppfolyós és szilárd-kristályos halmazállapotban fordul elő. A páratartalom nem azonos a világ különböző részein. A legtöbb csapadék az egyenlítői zónába esik (a déli szélesség 10°-tól az északi szélesség 10°-ig). Jellemzően a csapadék mennyisége ebben a zónában változó, de a heves csapadékos területek dominálnak. Különösen sok csapadék esik az Amazonas felső szakaszán és a Maláj-szigetcsoport szigetein (Délkelet-Ázsia). Itt a csapadék mennyisége néha eléri az évi 12 000 mm-t. Európában a legcsapadékosabb hely az Adriai-tenger partján fekvő Crkvice (évente 4620 mm), Oroszországban a Batumi régió (2500 mm évente), Ukrajnában a Kárpátok (évente 1000-1200 mm). Ugyanakkor a trópusokon vannak olyan területek, ahol a csapadék mennyisége nagyon kicsi - még a talaj felszínét sem tudja nedvesíteni. Így a perui sivatagban és a líbiai sivatagban egyáltalán nincs csapadék.

A csapadék eloszlását befolyásoló fontos feltétel a hőmérséklet. Ahogy a hőmérséklet az Egyenlítőtől a sarkig csökken, a párolgás intenzitása és a levegő nedvességkapacitása csökken. Hideg területeken a levegő nem tartalmazhat sok vízgőzt. A meleg éghajlaton éppen ellenkezőleg, az eső formájában lehulló vízből nagy mennyiségű gőz lecsapódhat. A nagy kiterjedésű víz jelenléte nagy szerepet játszik a csapadék földfelszíni újraeloszlásában. Minél közelebb van a tenger vagy az óceán, annál több csapadék esik. Ugyanezt az újraelosztást befolyásolja a hegyi rendszerek jelenléte. Tegyük fel, hogy a Csendes-óceán partján Peruban és részben Chilében található az Atacama-sivatag, ahol évek óta nem esik az eső. Az óceán felől érkező esőfelhőket csapdába ejtő hegyláncok miatt alakult ki. Valami hasonlót figyelnek meg itt Ukrajnában Kárpátalján, ahol valamivel több eső esik, mint a keleti Kárpátok térségében. Ez persze nem vezet sivatagok kialakulásához, de bizonyos nedvességvisszatartás jelentkezik, ami bizonyos mértékig a hegységtől keletre elhelyezkedő növénytársulások kialakulásában is megmutatkozott.

Amikor a föld egy adott régiójában a növények ökológiáját tanulmányozzuk, emlékezni kell az év során különböző csapadékmennyiségekre. Az egyenlítői övezetben két esős időszak van: március-április és október-november. De Afrikában, a Kongó-folyó medencéjében, ahol nagyon sok éves csapadék esik (akár 2230 mm-ig), vannak nagyon száraz évszakok (július-augusztus), amikor nem esik az eső. A középső szélességi körökben, beleértve Ukrajnát is, a maximális csapadék gyakran július-szeptember és január-február hónapokban fordul elő.

A növények a vegetációs időszakban másképp szívják fel a vizet. Legnagyobb mennyisége nedves talaj, jól kiépített átszivárgó felület és meleg, száraz levegő jelenlétében szívódik fel. Példa erre a magas homokdűnéken termő fenyvesek mérsékelt éghajlaton. Ilyen környezeti körülmények között csak az eső utáni tenyészidőszakban figyelhető meg magas fokú párologtatás. A nyári záporok után nagy mennyiségű nedvesség szívódik fel, de ez a folyamat néhány nappal azután leáll, hogy a gravitáció és a gyökerek nedvszívó képessége együttesen véget ér, ami folyamatos csökkenés pontja.

Azt a talajnedvességet, amelynél a növények elkezdenek kiszáradni, hervadó nedvességnek nevezzük. A folyamatos csökkenés után megmaradt vízkészletek nehezen hozzáférhetők, holt készletnek nevezzük.

Homokos talajok esetében a holt tartalék 1-3%, homokos vályog - 5-7%, agyagos - 12-15%. Polesie homokos talajain, ahol a talajvíz szintje 3-5 m alatt van, az erdeifenyő a gyökérrendszer szálait a kapilláris emelkedő zónába süllyeszti és nedvességgel látja el. A fa növekedése főként rövid nyári időszakokban történik. A legtöbb erdőben azonban a víz hosszabb ideig megmarad a talajban. Felhalmozódik az olvadó hó és az eső miatt. Ezenkívül a fák gyökérrendszerei képesek elérni a talajvíz szintjét. Ezért ilyen körülmények között a transzspiráció, valamint a fa növekedése hosszabb ideig is megtörténhet.

A jól felmelegedett óceán felett kialakuló ciklonok nagy mennyiségű vízgőzt vesznek fel, és eljuttatják azt a kontinentális területekre, így ránk is. Ez télen történik. Nyáron a ciklonális aktivitás csökken. A kontinentális régiókban a hőmérséklet emelkedik, erős felhajtó áramlatok keletkeznek, amelyek nedvességet is hordoznak.

Az óceán a Föld fő víztározója, mert a földi víz 91,55%-át tartalmazza (5.1. táblázat). Az élő szervezetek (főleg a termelők, vagyis a növények) jelentős mennyiséget tartalmaznak belőle - 1,1 x kg milliárd tonnát, de a bolygó teljes mennyiségéből ez kevesebb, mint 0,0001%.

M. szerint. I. Budyko szerint az óceánból évi 448 ezer km3 víz, a szárazföldről pedig, különösen a növényzet párolgása miatt, 71 ezer km3 víz párolog. A csapadék hatására 109 ezer km3 víz jut a szárazföldre, 411 ezer km3 az óceánba. A szárazföldi összes csapadékból egyébként 37 ezer km3 folyik vissza az óceánba. Így a természetben folyamatos a víz körforgása, amely más tényezőkkel együtt meghatározza a területek klímáját, és életfeltételeket teremt a növények számára (5.1. ábra).

5.1. táblázat

A hidroszférában lévő víz tömege és összetevői

a hidroszféra összetevői	A víz tömege (10 3 milliárd tonna)	Része (%):		idő teljes felépülés (Évek)	Hagyományosan réteg a Föld felszínén (m)
		édesvíz tartalékok	Tábornok tömegek
világ-óceán
A talajvíz
beleértve a frisset is
Hó- és jégképződmények
Kis alkatrészek:
tavak		(kovásztalan)		(kovásztalan)
talajnedvesség
mocsarak
légköri nedvesség
folyók
biológiai
TELJES	1500496,3

Rizs. 5.1. Víz körforgása szárazföldi biogeocenózisokban

(A. A. Molchanov, 1964 szerint)

A földfelszínről történő párolgást a csapadékkal együtt kell figyelembe venni. Bármely terület vízháztartása szempontjából nem annyira a csapadék és a párolgás abszolút értéke a fontos, hanem a köztük lévő arány.

Ha az éves csapadék mennyisége meghaladja a párolgás mértékét ugyanabban az időszakban, akkor ez a terület a nedves zónába tartozik, ellenkező esetben a száraz zónába.

A földfelszín mintegy 1/3-a vízhiányos, a terület fele pedig rendkívül száraz, 250 mm alatti évi csapadékkal és 1000 mm-t meghaladó párologtatással. A csekély mennyiségű csapadék önmagában még nem jelzi a terület szárazságát: a hideg sarki zónák is csapadékszegények, de nem szárazak, mivel itt nagyon alacsony a párolgás. A rendkívül nedves, magas csapadéktartalmú területek a szárazföld felszínének kevesebb mint 9%-át borítják. A jelentős száraz területek főleg az északi és déli szélesség 15° és 30° között, valamint a magas hegyláncok mögött helyezkednek el. A tengertől való távolság növekedésével a nedves zónákból a száraz zónákba fokozatos átmenet figyelhető meg (5.2. ábra). Ez utóbbira a szárazság és a talajok és vizek sótartalma jellemző. Az éves csapadék és párolgás aránya azonban meglehetősen durva mutatója a terület páratartalmának vagy szárazságának. Fontos, hogy a növények pontosan akkor kapják meg a nedvességet, amikor a legnagyobb szükségük van rá, vagyis a tenyészidőszakban. Egy adott terület éghajlatának objektívebb megállapításához az év során végzett meteorológiai megfigyelések alapján éghajlati diagramokat kell készíteni.

Rizs. 5.2. Az éghajlat, a növényzet és a talaj változásainak sémája egy profil mentén Rosa európai részének fő tájain északnyugattól délkeletig

(G. M. Viszockij és G. F. Morozov szerint, 1934)

Megjegyzés: a humuszhorizont feketével, az iluvium horizont csíkokkal van jelölve.

A nedvesség párolgás csapadékkal szembeni túlsúlyára példaként szolgálhatnak Közép-Ázsia sivatagai, amelyek Kazahsztán egy részét, az Aral-Kaszpi-tengeri síkság déli felét fedik le, és keleten a magashegységig terjednek. Délen belépnek Afganisztánba. Csapadék a közép-ázsiai sivatagok déli részén főként télen esik, nyáron pedig egyáltalán nem. Az éves csapadékmennyiség nem haladja meg a 250 mm-t, de nagy területeken 100 mm-re vagy az alá csökken. A téli alacsony hőmérséklet alacsony párolgáshoz kapcsolódik: 1000-1400 (akár 2500) mm, aminek köszönhetően a növényzet kialakul, és észrevehető a homokos sivatagokban, még ott is, ahol a talajvíz nagyon mélyen fekszik. Közép-Ázsia sivatagaiban bizonyos növényi képződmények a csapadék mennyiségével és az egész éves eloszlásának jellemzőivel, valamint talajképző szubsztrátumokkal függnek össze:

Múlékony sivatag löszszerű, agyagos talajokon;

Sziklás gipszsivatag növénycsoportjai

Halofita képződmények agyagos talajokon;

Pszamofita sivatag homokos talajon.

Például az efemer sivatagok hatalmas területeket foglalnak el a Balkhash-tótól (Éhes sztyeppe) nyugatra (5.2. táblázat). Márciusban és áprilisban a térségben 4-5 naponta esik az eső, ami jól átnedvesíti a felső talajhorizontokat. Május végén a talaj kiszárad, és 10 cm és + 30 ° C közötti mélységig felmelegszik. Tavasszal gyorsan kifejlődnek itt a föld alatti évelő szerveket alkotó növényfajok (klubok, hagymák, rizómák). Ez a gazdasás (Carex hostii) bluegrass bulbastiya ( Poa bulbosa L.), muskátli bulbasta (Geranium tuberosum L.), valamint a szülés vagy a kígyó típusai (Scorzonera), csillagok (Gagea) tulipán (Tilira) stb. A tavaszi sivatag virágzó réthez hasonlít - a növénytakaró teljesen zárt, és a növények nem rendelkeznek xeromorf tulajdonságokkal. Néhol látható az esernyőcsaládba tartozó óriás lágyszárú növény - büdös ferula (Ferula foetida), amely eléri a 2 m magasságot A virágok ezen a növényen 6-7 évvel a mag csírázása után jelennek meg. Termés után elpusztul. De éppen a ferula gyökér tulajdonságaiban nyilvánul meg ennek a fajnak a száraz körülményekhez való alkalmazkodása. A növény erőteljes, 17-29 cm átmérőjű csapgyökeret képez, amely csak 20 cm mélységig hatol, majd számos oldalgyökérre oszlik, amelyek viszont vízszintesen 2 m hosszúságig nőnek. majd függőlegesen 80 - 100 cm-re mélyítse el Így egy növény gyökerei akár 4 m3 talajba is behatolnak. Ez a gyökérstruktúra lehetőséget ad a növénynek, hogy a felszínről vizet nyerjen, és a nedvesebb mélyebb talajhorizontokat, az erőteljes csapgyökér pedig segít elviselni az év száraz időszakait. A száraz éghajlathoz való alkalmazkodás másik példája a kékfű bulbastiya, amelynek hagymái még 8 év száraz állapotban történő tárolás után is elveszítik csírázási képességüket. Ám április végétől a következő 9 hónapban a sivatag teljesen kihaltnak tűnik. A kivétel az Aphanopleura pilosa két kis lágyszárú faja. (Aphonopleura capillifolia) és binomiális hólyagos (Diarthron vesiculosum). Virágaik akkor jelennek meg, amikor a nap minden élőlényt kiégetett, és a víz nélküli talaj kőkemény lesz. Ugyanakkor a kéttagú vesicularis csak őszig szárad ki (ezt az ökológiai jelenséget nem vizsgálták kellőképpen).

5.2. táblázat

A Golodnaya sztyeppe talajának víztartalmának dinamikája tavasszal (nedvesség, %)

A közép-ázsiai sivatagok tipikus példája egyértelműen mutatja, hogy növényeinek fitomassza nagy része a talajban koncentrálódik. Ez még a meglehetősen nagy fákra is jellemző. Az efemereknél a gyökérrendszer gyenge és a talaj felső rétegében található. Más fajok gyökerei vízszintesen oszlanak el, és olyanok, amelyek mélyen behatolnak és elérik a talaj alsó horizontját, és nyáron is tartalmazzák a növények számára elérhető nedvességet. Így ezeknek a fajoknak bizonyos vízellátása egész évben garantált. A sivatagi növények transzspirációjának intenzitását pontosan az elnyelt víz mennyisége határozza meg. Elegendő nedvesség esetén a növények erőteljesen átpárolognak, ami már önmagában is az intenzív gázcsere és az intenzív fotoszintézis, valamint a szervesanyag-termelés jele. A növények júliusban költik a legtöbb nedvességet a párologtatásra. A nyár folyamán a vízellátási feltételek romlásával és a vízhiány fokozódásával a párolgás mértéke csökken. Ez abban nyilvánul meg, hogy minden faj a levél egy részének leválásával csökkenti az átszellőző területet.

Által a nedvességellátás mértéke és jellege A sivatagi növényeket négy csoportra osztják:

hidrofiták, a felszíntől viszonylag magasan fekvő, vagy akár a felszínre kerülő talajvízhez kapcsolódik;

featofiták, amelyek különböző, alacsonyabb talajvízzel rendelkező területeken fejlődnek ki;

trichohidrofiták, amelynek gyökérrendszere nem éri el a talajvíz szintjét, hanem áthatol a kapilláris szélén;

ombrofiták, amelyeket kizárólag esővíz táplál.

Így a talajnedvesség nagyon fontos szerepet játszik a növények vízrendszerében. Ebből kapják a növények a legtöbb vizet.

A talaj nedvességtartalma és elérhetősége meghatározza a növények számos élettani folyamatának lefolyását, fejlődési ritmusát, befolyásolja megjelenésüket.

A növények talajvízfogyasztása függ gyökérrendszerük felvevő képességétől, a talaj nedvességtartalmától, valamint a talajban lévő víztartó erőktől. Az összes talajnedvesség elérhető és a növények számára hozzáférhetetlen részekre oszlik:

Rendelkezésre áll gravitációs (kitömi a talajrészecskék közötti réseket) és kapilláris (a talaj kapillárisaiban található). Ez utóbbi látja el a növények legnagyobb részét a vízzel;

A hozzáférhetetlen talajnedvesség közé tartozik: film (adszorpció), amely lefedi a talajrészecskéket, higroszkópos és kolloid.

A különböző talajok eltérően tartják a nedvességet. Az agyagos talajok a legnagyobb nedvességkapacitásúak, a homokos talajok a legkevésbé (5.3. táblázat). A kapilláris emelkedés sebessége ellentétes kapcsolatban áll a részecskék méretével: minél kisebbek, annál nagyobb magasságot ér el a kapilláris emelkedés, de annál lassabban megy végbe. A talajnedvesség elérhetőségét több tényező korlátozza:

Alacsony talajhőmérséklet;

Könnyen oldódó sók magas koncentrációja;

Magas talaj savasság;

a talaj levegőjének hiánya;

Oxigénhiány a talajvízben.

5.3. táblázat

A vízemelkedés magasságának függősége a talaj mechanikai összetételétől

(A. A. Rode, 1963 szerint)

Talaj szemcseméret, mm	Vízemelkedés magassága, mm

A víz ökológiai szerepének vizsgálatakor mindig szem előtt kell tartani a vízellátás és a vízfogyasztás egyensúlyát. A behatolás gyakran a gyökérrendszeren keresztül történik, a károsodás pedig a transzspiráción keresztül történik. Ha a nedvességellátás nem kompenzálja a költségeket, a növény elpusztul. Ez akkor fordul elő, ha nedvességhiány van a talajban, növényi betegségek, megnövekedett hőmérséklet vagy száraz szél. Az egyik vagy másik negatív tényező hatásának időtartamától függően a növényekben különféle változások következnek be, amelyek először fejlődésük lelassulásához, majd halálához vezetnek:

A sejtturgor csökken:

A sejtosztódás és a növekedés leáll; a sztómák bezáródnak, és a CO2 áramlása a növények felé leáll;

A fotoszintézis intenzitása csökken;

A légzés intenzitása nő;

Szerves anyagokat fogyasztanak;

A párologtatás nagyon lassú;

A talaj tápanyagellátása lelassul és teljesen leáll;

A szoptató gyökerek elhalnak és hasonlók.

Különböző életszakaszokban a növények eltérően tolerálják a nedvességhiányt, az ilyen időszakot nevezzük kritikusnak. A legtöbb növény a legsérülékenyebb a generatív szervek kialakulása során. A különböző növények azonos körülmények között eltérően tolerálják a talajnedvesség hiányát. Ez a gyökérrendszer sejtjeinek szívóképességétől függ. Például a szikes talajon és száraz területeken termő tundra növényeket a gyökérsejtek magas ozmotikus nyomása jellemzi. Ugyanaz a faj, amely a tundrában és a középső szélességeken nő, északon 10-20%-kal nagyobb szívóerővel rendelkezik. A gyökérrendszer mérete számít. Így az egynyári tölgy palánták teljes gyökérhossza 114 m, a kőris 186 m, míg a föld feletti részek hossza 20-25 cm Egyes búzanövényeknél a magérés időszakában a teljes gyökérhossz eléri a 64-et - 80 km. Szintén fontos a talajba való gyökérbehatolás mélysége. Például a tevetövis gyökereinek hossza (5.3. ábra) a lucerna mögött elérheti a 18 méteres mélységben lévő víztartó rétegeket is.

Rizs. 5.3. A teve gyökérrendszere tövis és erdei fenyő (a - sphagnum láp, b - homokos talajon)

A növények vízháztartását meghatározó másik tényező a párologtatás során fellépő ráfordítás. A növények védőeszközöket fejlesztettek ki a magas hőmérséklet és a vízhiány ellen:

A sztómák bezáródási képessége vízhiány esetén vagy mélyen elhelyezkedő levelekben;

Lehulló levelek és egyedi hajtások (juzgan, saxaul)

A párologtatási terület csökkentése (tollfűben a levelek csőbe görbülnek)

A levelek részleges vagy teljes leszorítása (kaktuszok és teve tövisek tüskéi, fehér szaxaulban csíra alakúak, kozák borókában pikkelyek)

Olyan eszközök megjelenése, amelyek csökkentik a párolgást vagy visszatartják a párolgási nedvességet (vastag szőrszálak az ökörfarkkóró levelein, a vörösáfonyában a levelek fényes felülete, ezüst jávorszarvasban fényes pikkelyek, illóolaj elpárologtatása a levél felmelegedésének csökkentésére, ásványi sók kristályai a solyankában viaszos és gyantaszerű bevonat kialakulása a párolgás csökkentésére, sűrű fedőszövetek kialakulása)

A párolgás szabályozása a hajtások és levelek napi mozgásával (vad molokan)

Az életritmusok átszervezése (efemeroidok)

A növekedés időszakos felfüggesztése és többszöri újraindítása a tenyészidőben (egyes sásfajták)

A nedvesség felhalmozódásának képessége vegetatív szerveikben (aloe, kaktuszok).

Így az evolúció során a növények különféle alkalmazkodást fejlesztettek ki a nedvességgel kapcsolatos életkörülményekhez. Ezért elkezdték felosztani bizonyos nedvességigény szerinti csoportok.

A hidrofiták (a görög Higros - víz, phiton - növény) olyan növények, amelyek vízi környezetben nőnek.

Ezek olyan növények, amelyek részben vagy teljesen elmerülnek a vízben, például a békalencse, a gyékény, a nyílhegy, a tavirózsa és a kancsó. Mióta a vízben meghatározott hőmérsékleti rendszer, világítási rendszer és gázokkal és tápanyagokkal való telítettség jön létre, hidrofiták fejlődtek ki. konkrét eszközök:

Fejlett viszonylag nagy levélfelület;

Minden szervet nyálka borít, hogy megakadályozza a sók kimosódását;

Gyengén fejlett mechanikai szövetek;

Minden szervnek van légtérfogata;

A gyengén fejlett belső szövetek elősegítik a gázok és tápanyagok vízből történő felszívódását;

A vízbe merített levelek jellegzetes árnyékszerkezetűek, míg a felszínen elhelyezkedők világos szerkezetűek;

A gyökérrendszer gyenge fejlődése a teljes eltűnésig;

A vegetatív szaporítás igen fejlett.

Higrofiták - (a görög Hidros - nedves, phiton - növény) - szárazföldi növények, amelyek magas páratartalmú (talaj vagy levegő) körülmények között nőnek.

Túlnyomóan vékony, nagy levéllemezeik fejletlen kutikulával, fejletlen gyökérrendszerrel és vékony szárral rendelkeznek. Vizes élőhelyeken, nedves erdőkben, ártereken, folyók és tározók partján nőnek. A számunkra ismerős növények közül a fekete éger, a mocsári áfonya, a háromlevelű karóra (óra), a mocsári körömvirág, a mocsári ibolya, a sás, a mocsári fűz. Mivel rosszul szabályozzák a párolgást, nagyon nehéz ellenállni a szárazságnak. A vízelvezető helyreállítás a halálukhoz vezet.

A mezofiták (a görög Mesos - átlagos, köztes, phiton - növény) olyan ökológiai növénycsoport, amely átlagos nedvességtartalmú körülmények között nő.

Különböző formáik különböztetik meg őket, és nem rendelkeznek olyan specifikus morfológiai és anatómiai jellemzőkkel, mint a xerofiták és a higrofiták. Ebbe a csoportba sok növény tartozik: lucfenyő, bükk, vörösáfonya, télizöld, patás pázsitfű, timothy, csenkesz, gyöngyvirág, nyárfa, nyír, hárs, juhar, zab, burgonya, almafák stb. Ezek a növények dominálnak a mérsékelt éghajlaton körülmények.

A xerofiták (a görög Xeros - száraz, köztes, phiton - növény) száraz helyek növényei, amelyek alkalmazkodtak a hosszú távú vagy szezonális talaj és a légköri szárazság körülményeihez.

Speciális eszközökkel rendelkeznek, amelyek megakadályozzák a víz elpárolgását és megakadályozzák a növények túlmelegedését. Sokáig érvényesült A. Schimper német tudós elmélete, miszerint a xerofiták gazdaságosan használják fel a vizet, vagyis alacsony párologtatási sebesség jellemzi őket. De 1952-ben a szovjet tudós, N. A. Maksimov bebizonyította, hogy a mezofiták és a xerofiták közötti fő különbség nem a transzspiráció intenzitása, hanem a szárazságtűrő növények azon képessége, hogy ellenálljanak a kiszáradásnak aszály alatt. Sztyeppeken és sivatagokban nőnek. E növénycsoport ismerős fajai közé tartozik a molyhos tölgy, a krími fenyő, a tollfű, az üröm és a kékfű. Észak-Ukrajnában a xerofiták a homokdűnék felső szakaszán találhatók (zsálya, különféle üröm). A xerofiták két csoportra oszthatók:

pozsgás növények(a görög Succulentus szóból - lédús)

szklerofiták(a görög Skleros szóból - kemény, kemény).

A hőmérséklet, mint környezeti tényező jellemzésekor a pozsgás növények néhány jellemzőjét tárgyaltuk. Egyes pozsgás növények levelei tüskévé vagy pikkelysé változtak. Az asszimilációs funkciókat a zöld szárak látják el. A levélformákban éppen ellenkezőleg, nincsenek szárak. A pozsgás növények hajtásai és levelei gyakran csupaszok, vastag, vágásos hámréteggel és viaszos filmréteggel borítják. Gyökereik gyorsan nőnek, jelentős méretet érnek el, és eloszlanak a talaj felszíni rétegében. A pozsgások gyökér felszívódási ereje alacsony. E csoportba tartozó növényeket sajátos anyagcsere jellemzi. A légzés során a cukrok nem bomlanak le CO2-ra és H2O-ra, mint a legtöbb növényben, hanem a köztes anyagok - szerves savak - felhalmozódnak. A nap folyamán ezek a savak lebomlanak, szén-dioxid szabadul fel, amit azonnal magába szív a növény. Az asszimilációs szöveteket főleg tubuláris parenchima képviseli, amelynek közepén víztároló parenchima található.

A szklerofiták közé tartozik a szaxaul, a különböző típusú tollfű és üröm, valamint a teve tövis. A mechanikai szövetek nagy száma miatt ezek a növények kemények, és nedvességük 25%-át is elveszíthetik. A gyökérrendszer nagy felszívóképességű. Változó szerkezetű, de gyakrabban nagyon mélyen behatol a talaj víztartó rétegeibe. Egy tipikus szklerofita alacsony növekedésű növény, hosszú gyökerekkel. Például a teve tövis legfeljebb 1 m magas, gyökérrendszere pedig akár 30 m hosszú. A levelek vagy kicsinyek, sűrű héjjal vannak borítva, gyakran felpöndörödhetnek. A xerofiták meleg, de párás éghajlaton történő termesztése intenzívebb növekedéshez és a levélméret növekedéséhez vezet. A tüskék helyett puha levelek alakulhatnak ki. Ez azt jelzi, hogy ezeket a növényeket más fajok kiszorították, amikor a növekedési feltételek kedvezőtlenek voltak.

Egy természetes éghajlati zónán belül és meghatározott fitocenózisokon belül a növényeket nedvességigényük szerint is csoportokba sorolják. Példa lehet az ukrajnai sztyeppei övezet erdei fitocenózisainak fajösszetétele. Magába foglalja:

Xerophytes - erdeifenyő, sáska, fehér akác, olajka, molyhos tölgy, krími fenyő, ailanthus;

Mesoxerophytes - nyírfa kéreg (parafa forma), csipkebogyó, mandula, sloe;

Xeromezofiták - közönséges tölgy, nadálytő, közönséges kőris, körte, almafa;

Mezofiták - gyertyán, mogyoró, szil, közönséges hárs, norvég juhar, szibériai vörösfenyő, platán juhar;

Mezohigrofiták - fehér és fekete nyár, nyárfa, molyhos nyír, törékeny homoktövis, viburnum, fekete bodza;

Higrofiták - fehér fűz, törékeny fűz, fekete éger, madárcseresznye.

Ukrajna Polesie erdőiben gyakori fafaj - az erdeifenyő - érdekes ökológiai jellemzőkkel rendelkezik. (Pinus sylvestris). Sikeresen növekszik különböző (talajnedvesség és talajvízmélység szempontjából) ökológiai körülmények között - a homokdűnék tetejétől a felszín alatti síkságokon az oligotróf és mezotróf mocsarakig (5.4. ábra). Vagyis ott, ahol a talajvíz szintje 4-5 m vagy annál nagyobb mélységben van, és ott, ahol a felszínre kerül. Az erdei fenyőt általában a xerofiták közé sorolják, ami azzal magyarázható, hogy képes jelentős száraz levegőt tolerálni és száraz talajon nőni. Például ez a fa sikeresen hoz létre ültetvényeket Ukrajna sztyeppei körülményei között. De mivel még a legtápanyagszegényebb talajviszonyok között is (fúrásokban) és változatos nedvességviszonyok között is megterem, a fenti növénycsoportok szinte bármelyikébe besorolható. A fenyő azonban akkor a legtermékenyebb, zárt ültetvény, ha a talajszint 1,5-2 m-rel közelebb van a talajfelszínhez, mint a tipikus xerofiták növekedésének körülményei között.

Rizs. 5.4. A fenyő növekedésének függése a homoktalajtól és a talajvíz mélységétől

(P. S. Pogrebnyak szerint)

A1 - zuzmó fenyves (Pinetum cladinosum) zuzmótakaróval

A2 - zöld moha fenyves ( Pinetum hylocomiosum) vörösáfonyával (Vaccinium vitis-idaea)

A3 - áfonyás fenyőerdő (Pinetum myrtillosum) nyírfa keverékével 1-2 m talajvízmélységgel A4 - buyakhovo-bagnovy fenyőerdő (Pinetum uligino-ledosum) tőzeges-gley-podzolos talajon A5 - magasláp ritka fenyőkkel tőzeges "részeg talajon"

A növények nemcsak a terület általános páratartalmához, hanem a szezonális és rövidebb ingadozásokhoz is alkalmazkodnak. A vízellátási és párolgási feltételek rövid távú ingadozásaihoz való alkalmazkodás alapján G. Walter a szárazföldi növényeket két csoportra osztotta:

Poikilohydric, változó víztartalommal a szövetekben;

Homoyohydric. amelyek képesek viszonylag állandó víztartalmat fenntartani a szövetekben.

Az első csoportba tartoznak a baktériumok, kék-zöld algák, zuzmók, bizonyos mohák és spórás edényes növények, valamint kis számú zárvatermő. Ezek prokarióták vagy eukarióták, amelyek kis sejtekkel rendelkeznek központi vakuólum nélkül. Szárításkor összehúzódnak anélkül, hogy megváltoztatnák a protoplazma ultrastruktúráját, és így életképességük elvesztése nélkül. A víz elvesztésével a különféle létfontosságú funkciók, például a fotoszintézis és a légzés gyengülnek. Ezek a növények nedves szubsztrátumról vagy esővel, harmattal és köddel történő nedvesítés után kapilláris módszerrel felszívják a vizet, és megduzzadnak. Amikor a növény megduzzad, a normál anyagcsere-folyamatok helyreállnak.

A legtöbb növény a második csoportba tartozik. sejtjeikben nagy központi vakuólum található, és a belső vizes környezet jelenléte miatt a protoplazma kevésbé függ a külső körülményektől. De egy ilyen sejt, és így a növény egésze elvesztette a kiszáradás képességét. Az ebbe a csoportba sorolt ​​növényeknek többé-kevésbé állandó nedvességforrású területeken kell növekedniük.

Amikor a páratartalomról mint környezeti tényezőről beszélünk, figyelni kell arra, hogy nem csak a nedvesség hat a növényekre, hanem a növények is nagymértékben meghatározzák a fitocenózis páratartalmát. Régóta ismert, hogy az erdők befolyásolják a levegő páratartalmát a fitocenózisban és a szomszédos területeken, a talaj nedvességtartalmát és a talajvíz szintjét.

Ha esik, nedvesség marad a leveleken, a hajtásokon és a fatörzseken. Enyhe esőben a lucfenyők koronája visszatartja a csapadék 80%-át, a fenyők pedig 60%-át %. A lombhullató fák sokkal kevésbé tartják meg az eső nedvességét. Még egy sűrű bükkösben is a csapadékvíz mintegy 50%-a jut el a talajba. A füves fitocenózisok is elég sok nedvességet visszatartanak. Például a szentpétervári régió rétjein a csapadéknak csak egyharmada jut el a talajba. A nedvesség egy része a növények vegetatív szerveinek nedvesítésére megy el, egy része pedig cseppek formájában koncentrálódik a felületükön.

Az erdei fitocenózisokban a levegő páratartalma valamivel magasabb, mint a szomszédos területeken, a növények jelentős nedvesség-transzspirációja, a szélerő csökkenése, a magas hőmérséklet csökkenése és a talajfelszínről történő párolgás csökkenése miatt. Nyáron sűrű lombhullató ültetvényekben a talajfelszín páratartalma magasabb, mint a vágási területen, közel 15-20%-kal (Molchanov, 1961). A lágyszárú közösségekben ez a jelenség csak részben, a talaj felszínéhez közeli kis levegőrétegben figyelhető meg. A levegő páratartalma az erdő típusától függően jelentősen változik. Így a tiszta fenyvesekben nyáron, homokos vályog talajon 10-12%-kal magasabb, mint a munkatölgyesekben. Az erdőben a levegő relatív páratartalma a magassággal csökken, a koronákban eléri az állandó értéket és a legalacsonyabb értékeket a koronák elhagyásakor. A trópusi erdők erdei fitocenózisaiban a levegő páratartalmának sajátos viszonyai (egyéb környezeti feltételek mellett) magyarázzák az epifiták jelenlétét.

A tápanyagok és a víz környezetből való kinyerésére alkalmas adaptációik vannak (például szivacsos gyökértakarók, amelyek könnyen felszívják a vizet, speciális képződmények a levelekből és hajtásokból a víz visszatartására stb.).

A fitocenózisok nagyon nagy mennyiségű nedvességet vezetnek le. Egy erdő bizonyos körülmények között több vizet tud elpárologtatni, mint amennyire szüksége van az év során. Például egy érett bükkösben hektáronként 3600-5400 tonna víz kerül a légkörbe a vegetációs időszakban. Ez egyfajta szivattyú, amelynek működése nemcsak a termőterület, hanem a környező területek hidrológiai állapotát is befolyásolja. Például az eukaliptusz számos képviselője megkülönbözteti azt a képességét, hogy intenzíven felszívja és elpárologtatja a nedvességet. Még "faszivattyúknak" is hívják őket. Becslések szerint az év során egy eukaliptuszfa akár 14 tonna vizet is elpárologtat. Ezt a képességet a mocsaras területek lecsapolására használják. A leghíresebb példa az eukaliptuszfák ültetése a Colchis-alföld (a Fekete-tenger kaukázusi partvidéke) lecsapolására a Szovjetunióban a malária elleni küzdelem során.

A száraz éghajlati övezetekben az erdei ültetvényeket a hó visszatartására és a felszíni lefolyás felszín alatti lefolyásává alakítására használják, ezáltal növelve a talaj nedvességtartalmát.

Ukrajnában nagyszámú mocsarak és vizes élőhelyek találhatók (különösen Polesie-ban), ahol sajátos fitocenózisok képződnek, és különféle higrofita növények nőnek.

A mocsár a föld felszínének olyan területe, amelyet a túlzott nedvesség, a fel nem bomlott szerves anyagok felhalmozódása és a nedvességet kedvelő növényzet jelenléte jellemez.

Mocsarak akkor keletkeznek, amikor a víztestek benőnek, az erdők és erdőtüzek elmocsarasodnak, íjak és hasonlók. Az előfordulás domborzati körülményei és a víz-ásványi táplálkozás alapján a mocsarak a következőkre oszthatók:

alföld (eutróf)

átmeneti (mezoronok)

lovaglás (oligotróf).

Alacsony fekvésű (eutróf) mocsarak a leggazdagabb talajok jellemzik. Gazdag és változatos a növénytakaró, melyben molyhos nyír, ragacsos éger (fekete), bokorfüzek, nád, Kugi, zsurló, sás, óra, cincér, zöld hipnotikus moha stb. Magas (oligotróf) lápokásványi tápanyagban szegény, főleg az erdőzónán belül fejlődnek. A gyakori higrofiták közé tartozik az erdei fenyő, a molyhos nyír, bizonyos sásfajták, gyapotfű, áfonya és szivacsmoha. Ez utóbbiak a magaslápok alapjai. A sphagnum mohák képesek felszívni a vizet. A sphagnumsejtek körülbelül fele üres. Tele vannak vízzel, 20-50-szeresére növelve a növény tömegét. Ennek a mohanak a szára felfelé növekszik, eléri a 150 cm-t is. A sphagnum folyamatos növekedése és nagy nedvességtartalma fontos környezeti tényező. A magaslápok virágos növényeit alkalmazkodni kényszeríti a láp magassági növekedéséhez. Itt csak azok a növények képesek növekedni, amelyek rizómái is magasra nőhetnek, vagy azok, amelyek hajtásaikon további gyökereket tudnak kialakítani (5.5. ábra). A magaslápokban kialakult fitocenózist azonban alacsony biomassza és csekély növényi diverzitás jellemzi. A növények, beleértve a fás szárúakat is, csökevényesek, a növénysűrűség az átlag alatti. Átmeneti (mezotróf) lápok mérsékelt ásványi táplálkozás jellemzi, és közbenső helyet foglalnak el a síkság és a hegyvidék között. A növénytakarót molyhos nyír, fenyő, néhány sás, iszap, áfonya, gyapotfű és szivacsmohák jellemzik.

Rizs. 5.5. A magaslápi növények szerkezetének sajátosságai

(Po veszi, 1927)

a - kerek levelű napharmat a sphagnum borításból, rozettájának szintje évente 3 cm-rel növekszik

b - lucfenyő 9 évesen, melynek törzse 20 cm mélyen moha alá van temetve

A fitocenózisok eloszlása ​​a földgömbön bizonyos mintáknak van kitéve, amelyek a környezeti tényezők kapcsolatától függenek. Egy bizonyos területen a növényzet nedvességellátásáról meglehetősen teljes képet adnak különböző együtthatók, amelyek számos éghajlati mutatót figyelembe vesznek, beleértve a csapadék mennyiségét vagy a páratartalmat. Ezek tartalmazzák hidrotermális együttható G. T. Selyaninova (GTK), amelyet a tenyészidőszakban lehullott csapadék mennyiségének az aktív hőmérsékletek (+10 °C feletti) mennyiségéhez viszonyított arányaként határoznak meg ugyanabban az időben:

ahol R az időszak csapadékmennyisége, kódja t °> 10 °C;

Σ (t °> 10 ° C) - a 10 ° C feletti aktív hőmérsékletek összege.

Vagyis Selyaninov hidrotermikus együtthatójának kiszámításakor a környezeti feltételek két jellemzőjét veszik figyelembe - a csapadék mennyiségét és a levegő hőmérsékletét. Tegyük fel, hogy a sztyepp északi határa egybeesik a GTK = 1 értékkel, a sivatagnál GTK = 0,5, a lombhullató erdőknél GTK = 1,5. Így a HTC > 1,5 nedvességtartalmú zónában, amikor a GKV 1 és 1,5 közötti tartományban ingadozik, elegendő párásítási feltételek jönnek létre; 0,7 és 1 közötti GKT értékeknél nedvességhiány érezhető.

Összefoglalva a páratartalom, mint környezeti tényező jellemzőit, meg kell jegyezni, hogy a Földön szinte azonos földrajzi viszonyok között száraz sivatagok és trópusi erdők egyaránt megtalálhatók (5.6. ábra). A különbségek a területre az év során lehulló csapadék mennyiségében mutatkoznak meg, a sivatagban 0,2-200 mm-től a trópusokon 900-2000 mm-ig. Az első esetben a növénytakarót a fajok kis száma és alacsony termőképessége jellemzi, a második esetben összetett szerkezetű, faji diverzitású és hatalmas biomasszával rendelkező fitocenózis jön létre.

Rizs. 5.6. A vegetációtípusok függése az éghajlati viszonyoktól

(M. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikin, A. P. Melekhov szerint, 2004)

Így a páratartalom az egyik olyan környezeti tényező, amely meghatározza a növénycsoport típusát. Az evolúció során a növények számos speciális adaptációt fejlesztettek ki, amelyek mind a vízfelhasználás, mind annak feleslegének vagy hiányának maximalizálását célozzák. Ezenkívül a vízi környezet alacsonyabb szintű alganövények nagy és fontos csoportjának ad otthont.

Abiotikus tényezőként

Víz. Az élőlények életében a víz a legfontosabb környezeti tényező. Víz nélkül nincs élet. A Földön nem találtak olyan élő szervezetet, amely ne tartalmazna vizet. A sejtek, szövetek, növényi és állati levek protoplazmájának fő része. Az asszimilációs és disszimilációs biokémiai folyamatok, a gázcsere a szervezetben víz jelenlétében történik. A benne oldott anyagokat tartalmazó víz meghatározza a sejt- és szövetnedvek ozmotikus nyomását, beleértve a sejtközi cserét is. A növények és állatok aktív életének időszakában szervezetük víztartalma általában meglehetősen magas (4.8. táblázat).

4.8. táblázat

a testtömeg %-a (B. S. Kubantsev, 1973 szerint)

Növények		Állatok
Hínár sárgarépa gyökerei Gyógynövény levelek Falevelek Burgonya gumók Fatörzsek		Kagylófélék Rovarok Lancelet Kétéltűek Emlősök

A szervezet inaktív állapotában a víz mennyisége jelentősen csökkenhet, de még a pihenőidő alatt sem tűnik el teljesen. Például a száraz mohák és zuzmók a teljes víztömeg 5-7%-át, a levegőn szárított gabonafélék pedig legalább 12-14%-ot tartalmaznak Az állandó vízveszteség miatt a szárazföldi élőlények rendszeres utánpótlást igényelnek.

Az állatokban fontos szerepet játszik a bőrszövet áteresztőképessége és a vízanyagcserét szabályozó mechanizmusok. Itt illik jellemezni alapvető páratartalom mutatók. A páratartalom a levegőben lévő vízgőz (gáznemű víz) tartalmát jellemző paraméter. Különbséget teszünk abszolút és relatív páratartalom között. Abszolút nedvesség- a levegőben lévő gázhalmazállapotú víz mennyisége, az egységnyi levegőtömegre jutó víz tömegében kifejezve (például grammban 1 kg vagy 1 m 3 levegőre vonatkoztatva). Relatív páratartalom- Ez a levegőben lévő gőz mennyiségének a telített gőzmennyiséghez viszonyított aránya adott hőmérsékleti és nyomási feltételek mellett. Ezt az arányt a következő képlet határozza meg:

ahol r a relatív páratartalom;

R és PS - abszolút és telítési (maximális) páratartalom adott hőmérsékleten.

A relatív páratartalmat általában két hőmérő - egy nedves és egy száraz hőmérő - hőmérsékletének összehasonlításával mérik. Ezt az eszközt pszichrométernek hívják. Tehát, ha mindkét hőmérő ugyanazt a hőmérsékletet mutatja, akkor a relatív páratartalom 100%. Ha a „nedves” hőmérő alacsonyabb hőmérsékletet mutat, mint a „száraz” (általában ez történik), akkor a relatív páratartalom kisebb lesz, mint. 100% A pontos érték speciális referenciakönyvek táblázataiból származik. A higrográf a relatív páratartalom mérésére is hasznos. A készülék a relatív páratartalomtól függően az emberi haj rövidülési vagy meghosszabbítási képességét használja fel, ami lehetővé teszi a leolvasások folyamatos rögzítését.

A környezeti vizsgálatok során a relatív páratartalmat meglehetősen gyakran mérik. Az élőlények számára is nagy jelentősége van telítettségi deficit levegő vízgőz által vagy a maximális és abszolút páratartalom különbsége egy bizonyos hőmérsékleten. A levegőtelítettség hiánya betűvel jelölhető, és a következő képlettel határozható meg:

d = PS - P. (4.5)

Ez a mutató jellemzi legvilágosabban a levegő párolgási erejét, és kiemelt szerepet játszik a környezettanulmányokban.

Tekintettel arra, hogy a levegő párolgási ereje a hőmérséklet emelkedésével növekszik, különböző hőmérsékleteken a telítési hiány nem azonos azonos páratartalom mellett. Ennek növekedésével a levegő szárazabbá válik, és intenzívebb a párolgás és a párolgás. A telítési hiány csökkenésével a relatív páratartalom nő. A környezet hőmérséklete befolyásolja legjelentősebben a nedvesség hatásának jellegét. Az élőlények életében fontosak a jellemzők egy év alatt. Télen vagy nyáron esik-e csapadék? Mekkora a napi ingadozása? Bolygónk északi vidékein tehát a hideg évszakban lehulló heves csapadék a növények számára többnyire elérhetetlen, ugyanakkor a nyári kis csapadék is létfontosságúnak bizonyul. Fontos figyelembe venni a csapadék jellegét - szitálás, eső, hó, és ezek időtartamát. Például a nyári szitáló eső jól nedvesíti a talajt, és hatékonyabb a növények számára, mint a hatalmas esőzés, amely hatalmas vízfolyamokat hordoz. Esővihar idején a talajnak nincs ideje felszívni a vizet, gyorsan lefolyik, magával viszi a termékeny részét, a rosszul gyökerező növényeket, és gyakran kis állatok, különösen rovarok pusztulásához vezet.

A hosszan tartó szitáló esők azonban károsan befolyásolhatják az állatok, például a rovarevő madarak életét a fiókák etetésének időszakában.

A hideg és mérsékelt éghajlaton hóként hulló téli csapadék hótakarót hoz létre, amely kedvezően befolyásolja a talaj hőmérsékletét, és ezáltal növeli a növények és állatok túlélését. Ezzel szemben a téli csapadék eső formájában kedvezőtlenül hat a növényekre, azok túlélésére, és növeli a rovarok elhullását.

A levegő és a talaj vízgőzzel való telítettsége nagy jelentőséggel bír. Gyakran előfordul, hogy az állatok és növények elpusztulnak az aszály során, amelyet a túlzott száraz levegő vagy a forró szél okoz. Ez mindenekelőtt a párás helyeken élő szervezetek életét befolyásolja, mivel nem rendelkeznek olyan mechanizmusokkal, amelyek szabályozzák a párolgás és a párolgás útján történő vízveszteséget, miközben a test külső része nagyon áthatolhatatlan. A levegő páratartalma meghatározza az élőlények aktív életének gyakoriságát, az életciklusok szezonális dinamikáját, befolyásolja a fejlődés időtartamát, a termékenységet és a mortalitást. Például az olyan növényfajok, mint a tavaszi gyorskút, a homok nefelejcs, a sivatagi alissum stb., a tavaszi nedvességet felhasználva nagyon rövid időn belül (12-30 nap) képesek kicsírázni, generatív hajtásokat fejleszteni, virágozni, termést képezni. és magvak. Ezeket az egynyári növényeket ún tiszavirág életűek (a görög ephemeros szóból - múló, egynapos). Az efemerákat viszont tavaszra és őszre osztják. A fenti növények tavaszi efemerek. Az évelő növények bizonyos fajai, az ún efemeroidok vagy Kedvezőtlen páratartalom mellett fejlődésüket az optimálissá válásig késleltethetik, vagy az efemerekhez hasonlóan a kora tavaszi rendkívül rövid időszak alatt végigjárják teljes ciklusukat. Ide tartoznak a déli sztyeppek tipikus növényei - sztyeppei jácint, baromfinövények, tulipánok stb.

Az állatok is lehetnek efemerák. Ezek rovarok, rákfélék (pajzsok, amelyek tavasszal nagy számban jelennek meg az erdei tócsákban), és még a kis tározókban és tócsákban élő halak is, például a Cyprinodontiformes rendjébe tartozó afrikai ágak és aphiosemionok.

A páratartalommal kapcsolatban vannak euryhygrobiontÉs stenohygrobiont szervezetek.

Az Euryhygrobiont élőlények alkalmazkodtak a páratartalom különféle ingadozásaihoz. A stenohygrobiont szervezeteknél a páratartalmat szigorúan meg kell határozni: magas, közepes vagy alacsony. Az állatok fejlődése nem kevésbé szorosan összefügg a környezet páratartalmával. Az állatok azonban, a növényektől eltérően, képesek aktívan keresni az optimális páratartalmú körülményeket, és fejlettebb mechanizmusokkal rendelkeznek a vízanyagcsere szabályozására.

A környezet páratartalma befolyásolja az állat szöveteinek víztartalmát, így közvetlen hatással van viselkedésére és túlélésére. Ám közvetett hatása is lehet táplálékon és egyéb tényezőkön keresztül. Például a növényzet súlyos égetésével járó aszályok idején a fitofág állatok száma csökken. Az állatok szakaszos fejlődéséhez szigorúan meghatározott páratartalom szükséges. Ha a levegőben vagy az élelmiszerben hiányzik a nedvesség, az állatok termékenysége jelentősen csökken, és elsősorban nedvességet szerető formákban. Az elégtelen mennyiségű víz a takarmányban csökkenti a legtöbb állat növekedési ütemét, lassítja fejlődését, lerövidíti a várható élettartamot, növeli a mortalitást (4.15. ábra).

4.15. ábra A páratartalom hatása az alapéletre

Folyamatok állatokban (N. P. Naumov, 1963 szerint):

A-higrofilek;

B-xerofilek; 1 - halandóság 2 - hosszú élettartam 4 - fejlődési arány; Ennélfogva,

vízjárás, azaz a külső környezet vízellátásának, állapotának és víztartalmának egymást követő változásai (eső, hó, köd, levegő pára telítettsége, talajvíz szintje, talajnedvesség) jelentős hatással van az élőlények életére. A vízjárással kapcsolatban a szárazföldi élőlényeket három fő ökológiai csoportra osztják: higrofil(nedvességszerető), xerofil(mérsékelt páratartalmat részesít előnyben). A növények között előforduló higrofil példák közé tartozik a mocsári körömvirág, a közönséges sóska, a kúszó boglárka, a boglárka stb.; az állatok között vannak szúnyogok, rugófarkúak, szúnyogok, szitakötők, földi bogarak, füves kígyók stb. Mindegyikük nem tolerálja a jelentős vízhiányt és még a rövid távú szárazságot sem.

Az igazi xerofilek a sötétbogarak, a tevék és a monitorgyíkok. A vízanyagcsere szabályozásának és a testben és a sejtekben történő vízvisszatartáshoz való alkalmazkodás különféle mechanizmusai széles körben képviseltetik magukat, ami a higrofilekben gyengén expresszálódik.

Ugyanakkor az élőlények három csoportra való felosztása bizonyos mértékig relatív, hiszen sok fajnál a nedvességigény mértéke különböző körülmények között változó, és az élőlények különböző fejlődési szakaszaiban nem azonos. Így számos fafaj palántái és fiatal növényei a mezofil típusnak megfelelően fejlődnek, a felnőtt növények pedig nyilvánvaló xerofil tulajdonságokkal rendelkeznek.

A vízrendszer szabályozásának módszere szerint a szárazföldi növényeket két csoportra osztják: poikihidridÉs homeo-hidrid. A poikihidrid növények olyan fajok, amelyek nem képesek aktívan szabályozni vízrendszerüket. Nincsenek olyan anatómiai jellemzőik, amelyek hozzájárulnának a párolgás elleni védelemhez. A legtöbbnek hiányzik a sztóma. A transzspiráció egyenlő az egyszerű párologtatással. A cellák víztartalma egyensúlyban van a levegő gőznyomásával, vagy annak páratartalma határozza meg, annak ingadozásaitól függően. A poikilohidrid növények közé tartoznak a gombák, szárazföldi algák, zuzmók, néhány moha, a magasabb rendű növények közül pedig a trópusi erdők vékony levelű páfrányai. Egy kis csoportot sztómákkal rendelkező virágos növények alkotnak, a Gesneriaceae család képviselői, amelyek a Balkánon és Dél-Afrikában sziklahasadékokban élnek. Ide tartozik a közép-ázsiai sivatagi sás - Cagexphysodes is.

A homeohidrid növények bizonyos határok között képesek szabályozni a vízveszteséget a sztómáik lezárásával és a levelek összehajtásával. A sejthártyákban vízálló anyagok (suberin, cutin) rakódnak le, a levelek felületét kutikula borítja, stb. Ez lehetővé teszi, hogy a homeohidrid növények fenntartsák a sejtek víztartalmát és a vízgőznyomást a sejtközi terekben viszonylag állandó szinten. A transzpiráció nagysága, napi és szezonális dinamikája jelentősen eltér a nedvesített fizikai test szabad párolgásától (4.16. ábra).

4.16. ábra A transzpiráció napi ciklusának sémája

a növények különböző vízellátása (T.K. Goryshina, 1979):

1 - Korlátozás nélküli transzspiráció a sztómák szűkülése miatti délben 3 - a sztóma teljes záródása esetén 4 - a sztóma elhúzódó záródása miatti transzspiráció; maradványok); A lefelé mutató nyilak a sztóma záródását jelzik; a felfelé mutató nyilak a sztómanyílást jelzik. A szaggatott vonal a szabad vízfelületről történő párolgás napi menetét mutatja. A kutikuláris párologtatási terület

Ez a csoport alkotja a magasabb edényes növények többségét, és alkotja a Föld növénytakaróját. Ellenkező esetben a zöld erdők és rétek helyett még a mérsékelt szélességi körökben is csak az esőzések után találnának friss zöldet.

Az élőlényekben a vízcsere feltételeit az élőhely páratartalma határozza meg. Ettől függően alakítják ki az élethez való alkalmazkodás jellemzőit elegendő vagy alacsony vízellátás mellett. Ez leginkább a növényekben nyilvánul meg. A szabad mozgás képessége nélkül másoknál jobban alkalmazkodnak a nagy vagy kis nedvességtartalmú élőhelyek életéhez.

Az élőhelytől függően a következő ökológiai csoportokat különböztetjük meg a szárazföldi növények között: higrofiták, mezofitákÉs xerofiták.(a görög "hygros" - nedves és "phyton" - növény) - olyan növények, amelyek nedves helyeken élnek, nem tolerálják a vízhiányt és alacsony a szárazságállóságuk. Az ebbe a csoportba tartozó növények általában nagy, vékony, finom levéllemezekkel rendelkeznek, kis számú sztómával, gyakran mindkét oldalon. A sztómák többnyire tágra nyíltak, így a transzspiráció alig különbözik a fizikai párolgástól. A gyökerek általában vastagok és enyhén elágazóak. A gyökérszőrszálak gyengén jelennek meg vagy hiányoznak. Minden szervet vékony egyrétegű epidermisz borít, gyakorlatilag nincs kutikula. Széles körben kifejlesztett aerenchyma(levegőt szállító szövet), amely a növényi test levegőztetését biztosítja. A higrofiták elsősorban a trópusi növényeket foglalják magukban, amelyek magas hőmérsékleten és páratartalom mellett élnek. A higrofiták gyakran az erdő lombkorona alatti árnyékban (például páfrányok) vagy nyílt tereken élnek, de mindig vizes vagy vízzel borított talajokon. Mérsékelt és hideg éghajlaton tipikus higrofiták árnyék az erdők lágyszárú növényei. Nyílt területeken és nedves talajokon nő fény higrofiták.

Ilyen például a körömvirág (Caltapalustris), a sírófű (Lythrum salicaria), a napharmat (Drosera), a termesztett növények közül sok gabonafélék és sás, a könnyű higrofiták közé tartozik a vízzel elárasztott táblákon termesztett rizs.

Általánosságban elmondható, hogy az élőhelyek, a vízrendszer jellemzői, valamint az anatómiai és morfológiai jellemzők meglehetősen sokfélesége miatt az összes higrofitát egyesíti a vízfogyasztást korlátozó eszközök hiánya és az, hogy még enyhe vízveszteséget sem képesek elviselni.

Például a könnyű higrofitákban a levelek nappal a levél tömegének 4-5-szörösét veszíthetik el egy óra alatt. Köztudott, hogy a tározók partján összegyűjtött virágok milyen gyorsan hervadnak el a kezedben. A szubletális vízhiány kis értékei a higrofitákra is utalnak. Az erdei sóska és a mynika esetében a vízkészlet 15-20%-ának elvesztése már visszafordíthatatlan és halálhoz vezet. Ezek mérsékelten nedves élőhelyű növények. Jól fejlett gyökérrendszerrel rendelkeznek. A gyökereken számos gyökérszőr található. A levelek mérete változó, de általában nagyok, puhák, nem vastagok, laposak, mérsékelten fejlett, ép, vezetőképes, mechanikus, oszlopos és szivacsos szövetekkel. A sztómák a levéllemezek alsó oldalán helyezkednek el. A sztóma transzpiráció szabályozása jól kifejezett. A mezofiták közé tartozik számos réti fű (réti lóhere, timothy, gyümölcsös fű), a legtöbb erdei növény (gyöngyvirág, zöldfű stb.), a lombos fák jelentős része (nyír, nyárfa, juhar, hárs), sok mezei növény (rozs, burgonya, káposzta) és gyümölcs- és bogyósgyümölcs (alma, ribizli, cseresznye, málna) növények és gyomok.

Ugyanazok a mezofil fajok, ha különböző vízellátási feltételeknek vannak kitéve, bizonyos plaszticitást mutatnak, nedves körülmények között több higromorf, száraz körülmények között pedig xeromorf tulajdonságot szereznek.

A mezofitákat átmenetek kötik össze más ökológiai növényfajtákkal a vízhez képest, ezért gyakran nagyon nehéz egyértelmű határt húzni közöttük. Például a réti mezofiták között vannak fokozott nedvességszerető fajok, amelyek az állandóan nyirkos vagy átmenetileg elöntött területeket részesítik előnyben (réti rókafarkkóró, közönséges beckmánia, nádifű stb.). A higromezofiták átmeneti csoportjává egyesülnek néhány nedvességet kedvelő erdei gyógynövényekkel, amelyek az erdei szakadékokat, vizes vagy legnedvesebb erdőket kedvelik, mint például a lépfű, a páfrányok, néhány erdei moha stb.

Az időszakos vagy állandó (de alacsony) nedvességhiányos élőhelyeken a szárazsággal szemben fokozott élettani ellenálló képességű és bizonyos xeromorf jellemzőkkel rendelkező mezofiták találhatók. Ezt a mezofiták és xerofiták közötti átmeneti csoportot ún xeromezofiták. Ez magában foglalja az északi sztyeppék sok növényét, száraz fenyőerdőket, homokos élőhelyeket - fehér lóhere, sárga alma stb., kultúrnövényekből - lucerna, szárazságtűrő búzafajták és néhány más. Xerofiták(a görög "xeros" - száraz és "phyton" - növény) olyan száraz élőhelyek növényei, amelyek elviselik a nedvesség jelentős hiányát - a talajt és a légköri szárazságot. A xerofiták a forró és száraz éghajlatú területeken a legbőségesebbek és legváltozatosabbak. Ide tartoznak a sivatagok, száraz sztyeppék, szavannák, tüskés erdők, száraz szubtrópusok stb. növényfajai.

A száraz élőhelyeken a növények kedvezőtlen vízjárása a talajban való hiány miatti korlátozott vízellátásból, valamint a nagyon száraz levegő és magas hőmérséklet melletti párologtatáshoz szükséges nedvességfelhasználás növekedéséből adódik. Így a nedvességhiány leküzdése többféleképpen lehetséges: a felszívódás növelése és a fogyasztás csökkentése, valamint a nagy vízveszteségek elviselésének képessége. Ugyanakkor két fő módja van a szárazság leküzdésének: a szövetek kiszáradásának ellenálló képességgel, vagy a vízháztartás aktív szabályozásával, valamint a súlyos kiszáradásnak való ellenálló képességgel.

A nedvességhiányos körülményekhez való különféle szerkezeti alkalmazkodás fontos a xerofiták számára.

Például az erős gyökérfejlődés segít a növényeknek növelni a talajnedvesség felszívódását. A közép-ázsiai sivatagok lágyszárú és cserjefajaiban a föld alatti tömeg gyakran 9-10-szer nagyobb, mint a föld feletti tömeg.

A xerofiták gyökérrendszere gyakran extenzív típusú, vagyis a növényeknek hosszú gyökerei vannak, amelyek nagy mennyiségű talajon terjednek, de rosszul elágazóak. A nagy mélységig behatoló gyökerek lehetővé teszik, hogy például a sivatagi cserjék felhasználják a mély talajok nedvességtartalmát, és bizonyos esetekben a talajvizet is. Más fajok, mint például a sztyeppfüvek, intenzív gyökérrendszerrel rendelkeznek. Kis mennyiségű talajt borítanak, de a sűrű elágazódás miatt a lehető legtöbb nedvességet felhasználják (4.17. ábra).

A xerofiták szárazföldi szerveit sajátos jellemzők különböztetik meg, amelyek a nehéz vízellátási körülmények nyomát viselik. Erősen fejlett vízvezető rendszerrel rendelkeznek, amely jól látható a levelekben lévő erek hálózatának sűrűségén, amelyek vízzel látják el a szöveteket (4.18. ábra).

Ez a funkció megkönnyíti a xerofiták számára a párologtatáshoz használt nedvességtartalékok pótlását.

A xerofitákban a vízfogyasztás csökkentését célzó strukturális védelmi adaptációk a következőkben foglalhatók össze:

1. Az átfolyó felület általános csökkenése a kis keskeny, erősen redukált levéllemezek miatt.

4.17. ábra Különféle gyökérrendszerek:

A-extenzív (tevetövis);

B-intenzív (búza

A fent felsorolt ​​levélszerkezet legkifejezettebb xeromorf jellemzőivel rendelkező xerofiták egyedi megjelenésűek (bogáncs, sztyeppei és sivatagi üröm, tollfű, szaxaul stb.), ezért kapták a nevet. szklerofiták. A szklerofiták (a görög „skleros” szóból - kemény, kemény) nem halmozzák fel a nedvességet, hanem nagy mennyiségben elpárologtatják, folyamatosan kivonva a talaj mély rétegeiből. Ezeknek a növényeknek a teste kemény, száraz, néha fás, nagy mennyiségű mechanikai szövettel. Ha a vízellátás hosszú ideig leáll, a levelek vagy a hajtások egy része leeshet, ami a párolgás csökkenéséhez vezet. Sok xerofita kényszernyugalmi állapotban viseli el a száraz évszakot.

4.18. ábra: Különbség a szellőzésben (A), a sztómák méretében és számában (B)

Xerofitákban és mezofitákban (A. P. Shennikov, 1950):

1 - sivatagi xerofita -Psoraleadrupaceae;

2 -erdei mezofita-Paris quadrifolia

A xerofiták egy másik csoportja képes nagy mennyiségű vizet felhalmozni szöveteiben, és „szukkulenseknek” nevezik (a latin „succulentus” szóból - lédús, zsíros). Víztároló szöveteik szárban vagy levélben alakulhatnak ki, így szárszukkulensekre (kaktuszokra, tejesfű) ill. leveles pozsgások(aloe, agave, fiatal). A pozsgás növények testét általában vastag, vágásos hám és viaszos bevonat borítja. A test felszínén szinte nincsenek sztómák. És ha vannak, akkor kicsik, lyukakban helyezkednek el és az idő nagy részében zárva vannak. Csak éjszaka nyitnak. Mindez rendkívüli mértékben csökkenti a párologtatást. A pozsgás növények jellemző tulajdonsága a nagy felszívóképességük. Az esős évszakban bizonyos fajok nagyobb mennyiségű vizet szívnak fel. A felgyülemlett nedvességet ezután lassan elfogyasztják a pozsgások. A pozsgás növények forró, száraz éghajlatú területeken nőnek. Ahol rövid ideig tartó, de heves, özönvízszerű esőzések vannak legalább időnként.

Általánosságban elmondható, hogy a növények és állatok vízrendszeréhez való alkalmazkodásának különféle, az evolúció során kialakult formáit a 4.9. táblázat tükrözi.

4.9. táblázat

Alkalmazkodás a száraz körülményekhez növényekben és állatokban

(N. Green et al., 1993 szerint)

Alkalmazkodás	Példák
Csökkentse a vízveszteséget
A levelek tűvé vagy tüskévé változtak Elmerült sztóma A levelek hengerbe tekerve Vastag viaszos kutikula Vastag szár nagy térfogat/felület aránnyal Szőrös levelek Levelehullás szárazság idején A sztómák éjjel nyitva vannak, nappal pedig zárva vannak A CO 2 hatékony rögzítése éjszaka, amikor a sztómák nincsenek teljesen nyitva A nitrogén felszabadulása húgysav formájában Henle hosszúkás hurka a vesékben A szövetek elviselik a magas hőmérsékletet a csökkent izzadás vagy párologtatás miatt Az állatok lyukakba bújnak A légzőnyílásokat szelepek borítják	Cactaceae, Euphorbiaceae (euphorbia), tűlevelűek Pinus, AmmophilaAmmophila A legtöbb xerofita, rovar levelei Cactaceae, Euphorbiaceae ("szukkulensek") Sok alpesi növény Fouguieriasplendens Crassulaceae(vastag) C-4 növények, mint például a Zeamays Rovarok, madarak és néhány hüllő Sivatagi emlősök, pl. teve, sivatagi patkány Sok sivatagi növény, teve Sok kis sivatagi emlős, például a sivatagi patkány Sok rovar
Fokozott vízfelvétel
Kiterjedt felületes gyökérrendszer és mélyen behatoló gyökerek Hosszú gyökerek Átjárók ásása a vízhez	Néhány kaktuszfélék, mint például az Opuntia és az Euphorbiaceae Számos alpesi növény, mint például a havasi rózsa (Leontopodium alpinum)
Víztárolás
A nyálkahártya sejtjeiben és sejtfalaiban Speciális hólyagban Zsír formájában (a víz oxidációs termék)		Cactaceae és Euphorbiaceae sivatagi béka sivatagi patkány
Fiziológiai ellenállás a vízveszteséggel szemben
Az életképesség a látható kiszáradás ellenére is megmarad Jelentős testsúlycsökkenés és gyors felépülés a rendelkezésre álló vízzel		Néhány epifita páfrány és moha, sok moha és zuzmó, sagekh sás physoides Lumbricusterrestris (akár 70%-ot veszít), teve (akár 30%-ot veszít)

A táblázat vége 4.9

Alkalmazkodás	Példák
"A probléma elkerülése"
Túlélni egy kedvezőtlen időszakot magok formájában Túlélnek egy kedvezőtlen időszakot hagymák és gumók formájában Magvak szétszórása abban a reményben, hogy néhányan kedvező feltételeket találnak Elkerülő magatartások Nyári hibernáció nyálkás gubóban

Az élőlények életében a víz a legfontosabb környezeti tényező.

A sejtek, szövetek, növényi és állati levek protoplazmájának fő része. A szervezetben az asszimiláció és disszimiláció, a gázcsere összes biokémiai folyamata megfelelő vízellátással történik. A benne oldott anyagokat tartalmazó víz meghatározza a sejt- és szövetnedvek ozmotikus nyomását, beleértve a sejtközi cserét is. A növények és állatok aktív életének időszakában testük víztartalma általában meglehetősen magas.

A szervezet inaktív állapotában a víz mennyisége jelentősen csökkenhet, de még a nyugalmi időszakban sem tűnik el teljesen.

Például száraz mohákban és zuzmókban a teljes tömeg víztartalma 5-7%, a levegőn szárított gabonaszemekben pedig legalább 12-14%. Az állandó vízvesztés miatt a szárazföldi élőlények rendszeres utánpótlásra szorulnak. Ezért az evolúció folyamatában olyan eszközöket fejlesztettek ki, amelyek szabályozzák a vízcserét és biztosítják a gazdaságos nedvességfogyasztást. Az adaptációk anatómiai, morfológiai, fiziológiai és viselkedési jellegűek.

A levegő páratartalma meghatározza az élőlények aktív életének gyakoriságát, az életciklusok szezonális dinamikáját, befolyásolja a fejlődés időtartamát, a termékenységet és a mortalitást.

Például az olyan növényfajok, mint a tavaszi gyorskút, a homok nefelejcs, a sivatagi alissum stb., a tavaszi nedvességet felhasználva nagyon rövid időn belül (12-30 nap) képesek kicsírázni, generatív hajtásokat fejleszteni, virágozni, termést képezni. és magvak. Ezeket az egynyári növényeket efemereknek nevezik (a görög „ephemeros” szóból – múló, egynapos) bizonyos évelő növények, amelyeket efemeroidoknak vagy geoefemeroidoknak neveznek, szintén alkalmazkodnak a páratartalom szezonális ritmusához.

Kedvezőtlen páratartalom mellett fejlődésüket késleltethetik addig, amíg az optimálissá nem válik, vagy az efemerekhez hasonlóan a kora tavaszi rendkívül rövid időszak alatt végigjárják teljes ciklusukat. Ide tartoznak a déli sztyeppek tipikus növényei - sztyeppei jácint, baromfinövények, tulipánok stb.

Az állatok is lehetnek efemerák. Ezek rovarok, rákfélék (pajzsok, amelyek tavasszal nagy számban jelennek meg az erdei tócsákban), de még a kis tározókban és tócsákban élő halak is, például az afrikai ágak és aphiosemiones a Carpiformes rendjéből.

A páratartalom tekintetében az euryhigrobiont és a thenohigrobiont szervezeteket különböztetjük meg.

Az Euryhygrobiont élőlények alkalmazkodtak a különböző páratartalom-ingadozásokhoz. A stenohygrobiont szervezeteknél a páratartalmat szigorúan meg kell határozni: magas, közepes vagy alacsony.

táplálékon és egyéb tényezőkön keresztül. Például a növényzet súlyos égetésével járó aszályok idején a fitofág állatok száma csökken.

Az állatok szakaszos fejlődéséhez szigorúan meghatározott páratartalom szükséges. Az állatok levegőjének vagy táplálékának nedvességhiánya miatt a termékenység élesen csökken, és elsősorban a nedvességet szerető formák esetében. Az elégtelen mennyiségű víz a takarmányban csökkenti a legtöbb állat növekedési ütemét, lassítja fejlődését, lerövidíti a várható élettartamot és növeli a mortalitást.

Ebből következően a vízjárás, i.e. A külső környezet vízellátásának, állapotának és víztartalmának egymást követő változásai (eső, hó, köd, levegőgőztelítettség, talajvízszint, talajnedvesség) jelentős hatással vannak az élettevékenységre

élő organizmusok.

Az élőhelytől függően a következő ökológiai csoportokat különböztetjük meg a szárazföldi növények között:

higrofiták,

mezofiták,

xerofiták. Higrofiták

(a görög "hygros" - nedves, "phyton" - növények) - olyan növények, amelyek nedves helyeken élnek, nem tolerálják a vízhiányt és alacsony a szárazságállóságuk.Általában az élőhelyek, a vízrendszer jellemzői, valamint az összes higrofita anatómiai és morfológiai jellemzői meglehetősen széles választékát egyesíti a vízfogyasztást korlátozó eszközök hiánya és a jelentéktelen vízveszteség elviselésének képtelensége.

Xerofiták Mezofiták

- közepesen nedves élőhelyű növények, jól fejlett gyökérrendszerrel rendelkeznek.

A mezofiták közé tartozik számos réti fű (réti lóhere, timothy), a legtöbb erdei növény (gyöngyvirág stb.), a lombos fák jelentős része (nyárfa, nyír, hárs), számos mezei növény (rozs, káposzta stb.) , gyümölcs és bogyós növények (almafa, ribizli, málna, cseresznye stb.) és gyomnövények.

(a görög „xeros” szóból - száraz, „phyton” - növény) - száraz élőhelyek növényei, amelyek elviselik a nedvesség jelentős hiányát - a talajt és a légköri szárazságot.

A xerofiták a forró és száraz éghajlatú területeken a legbőségesebbek és legváltozatosabbak. Ide tartoznak a sivatagok, száraz sztyeppék, szavannák és száraz szubtrópusok növényfajai.
Tűvé változott levelei ill	Euforbiák, tűlevelűek
Elmerült sztóma	Pinus, Ammophila
A levelek hengerbe tekerve
Vastag viaszos kutikula	A legtöbb levelet
	xerofiták, rovarok
Vastag szár, nagy arányú	Cactaceae, Euphorbiaceae (ágak)
térfogatának csökkentése a felületre
Szőrös levelek	Sok alpesi növény
Levelehullás szárazság idején	Fouguieria splendens
A sztómák éjszaka nyitva vannak és zárva	Crassulaceae
A CO2 hatékony éjszakai rögzítése a	C-4 - növények, például Zea
Sztóma nincs teljesen nyitva
A nitrogén kiválasztása vizelet formájában	Rovarok, madarak és néhány
	hüllők
Henle hosszúkás hurka a vesékben	sivatagi emlősök,
	pl teve, sivatag
A szövetek ellenállnak a magas
	Sok sivatagi növény.
a hőmérséklet csökkenése miatt
izzadás vagy párologtatás.
Az állatok lyukakba bújnak.	Sok kis sivatag
	emlősök például
A légzőnyílások le vannak fedve	sivatagi patkány
	Sok rovar
Szelepek
Fokozott vízfelvétel
Kiterjedt felületes gyökér	Egyesek, mint például a kaktuszfélék,
Hosszú gyökerek	Opuntia és Euphorbiaceae
	Sok alpesi növény
Átjárók ásása a vízhez	(Edelweiss)

Víztárolás A nyálkahártya sejtjeiben és sejtfalaiban Speciális hólyagban Zsír formájában (a víz zsíroxidáció terméke)	Cactaceae és EuphorbiceaeSivatagi békaSivatagi patkány
Fiziológiai ellenállás a vízveszteség Az életképesség a látható kiszáradás ellenére is megmarad A testtömeg jelentős részének elvesztése és gyors helyreállítása a rendelkezésre álló vízzel	Néhány epifita páfrány és moha, sok moha és zuzmó, sás Földigiliszta (tömegének akár 70%-át is elveszíti), teve (tömegének akár 30%-át is elveszíti)
"A probléma elkerülése" Kedvezőtlen időszakot élnek át magok formájában Túléli a kedvezőtlen időszakokat hagymák és gumók formájában Magvak szórása abban a reményben, hogy egyesek kedvező feltételeket találnak majd elkerülő viselkedés Nyári hibernáció a gubóban	Eschscholzia californicaNéhány liliom Különféle növények Talajlények, atkák, giliszták, földigiliszták, tüdőhalak

A hőmérséklet és a páratartalom a vezető éghajlati tényezők, és szorosan összefüggenek egymással.

Ha a levegőben lévő víz mennyisége állandó marad, a relatív páratartalom a hőmérséklet csökkenésével nő. Ahogy felmelegszik, relatív páratartalma csökken. A hőmérséklet és a páratartalom kombinációja gyakran döntő szerepet játszik a növényzet és az állatok eloszlásában.

A hőmérséklet és a páratartalom kölcsönhatása nemcsak relatív, hanem abszolút értéküktől is függ. Például a hőmérséklet a kritikushoz közeli páratartalom mellett kifejezettebb hatással van az élőlényekre, pl. ha a páratartalom nagyon magas vagy nagyon alacsony, a páratartalom is kritikusabb szerepet játszik a hőmérsékletben, közel a határértékekhez. Ezért ugyanazok az organizmusok b

A különböző földrajzi területek más-más élőhelyet részesítenek előnyben.

Az abiotikus környezeti tényezők közé tartozik a szubsztrát és annak összetétele, a páratartalom, a fény és más természeti sugárzás, annak összetétele és a mikroklímája. Megjegyzendő, hogy a hőmérséklet, a levegő összetétele, a páratartalom és a fény feltételesen „egyedi”, a szubsztrátum, az éghajlat, a mikroklíma stb. pedig „összetett” tényezők közé sorolható.

Az aljzat (szó szerint) a rögzítési hely. Például a fás és lágyszárú növények esetében a talaj mikroorganizmusainál ez a talaj. Egyes esetekben a szubsztrát az élőhely szinonimájának tekinthető (például a talaj edafikus élőhely). A szubsztrátot egy bizonyos kémiai összetétel jellemzi, amely hatással van az organizmusokra. Ha a szubsztrátot élőhelyként értjük, akkor ebben az esetben jellegzetes biotikus és abiotikus tényezők együttesét jelenti, amelyekhez ez vagy az a szervezet alkalmazkodik.

A hőmérséklet, mint abiotikus környezeti tényező jellemzői

A hőmérséklet egy környezeti tényező, amely a részecskék mozgásának átlagos kinetikus energiájához kapcsolódik, és különböző skálákon fokokban fejeződik ki. A legáltalánosabb skála Celsius-fokban (°C), amely a víz tágulását veszi alapul (a víz forráspontja 100°C). Az SI abszolút hőmérsékleti skálát vesz fel, amelynél a víz forráspontja T bp. víz = 373 K.

A testhőmérséklet természete szerint minden élőlény két csoportra osztható: poikilotermikusra (testhőmérsékletük a környezeti hőmérséklettől függ, és majdnem megegyezik a környezeti hőmérséklettel) és homeotermikusra (testhőmérséklete nem függ a külső hőmérséklettől, ill. többé-kevésbé állandó: ha ingadozik, akkor kis határokon belül van - a fok törtrészein).

A poikiloterm organizmusok közé tartoznak a növényi szervezetek, baktériumok, vírusok, gombák, egysejtűek, valamint a viszonylag alacsony szervezettségi szinttel rendelkező állatok (halak, ízeltlábúak stb.).

A homeotermák közé tartoznak a madarak és az emlősök, beleértve az embereket is. Az állandó testhőmérséklet csökkenti az élőlények függőségét a külső környezet hőmérsékletétől, lehetővé téve, hogy több ökológiai résbe telepedjenek, mind szélességi, mind függőleges eloszlásban a bolygón. A homeotermia mellett azonban az élőlények alkalmazkodást fejlesztenek ki az alacsony hőmérséklet hatásainak leküzdésére.

Az alacsony hőmérsékletekkel szembeni tűrőképességük jellege alapján a növényeket hő- és hidegtűrőkre osztják. A hőkedvelő növények közé tartoznak a déli növények (banán, pálmafák, déli almafajták, körte, őszibarack, szőlő stb.). A hidegtűrő növények közé tartoznak a középső és északi szélességi fokok, valamint a magasan a hegyekben növő növények (például mohák, zuzmók, fenyő, lucfenyő, fenyő, rozs stb.). Közép-Oroszországban fagyálló gyümölcsfák fajtáit termesztik, amelyeket kifejezetten a nemesítők tenyésztenek. Az első nagy sikereket ezen a területen I. V. Michurin és más néptenyésztők érték el.

A test hőmérsékleti tényezőre adott reakciójának normája (az egyes szervezetek esetében) gyakran szűk, i.e. egy adott organizmus meglehetősen szűk hőmérséklet-tartományban tud normálisan működni. Így a tengeri gerincesek elpusztulnak, amikor a hőmérséklet 30-32 °C-ra emelkedik. De az élő anyag egészére nézve az élet fennmaradásának hőmérsékleti befolyásának határai nagyon tágak. Így Kaliforniában, meleg forrásokban él egy halfaj, amely normálisan 52 ° C-on működik, és a gejzírekben élő hőálló baktériumok akár 80 ° C-os hőmérsékletet is elviselnek (ez a „normális” hőmérséklet őket). Vannak, akik -44°C-os gleccserekben élnek stb.

A hőmérséklet, mint környezeti tényező szerepe abból adódik, hogy befolyásolja az anyagcserét: alacsony hőmérsékleten a bioorganikus reakciók sebessége nagymértékben lelassul, magas hőmérsékleten pedig jelentősen megnövekszik, ami a biokémiai folyamatok lefolyásának kiegyensúlyozatlanságához vezet. és ez különféle betegségeket, és néha halált okoz.

A hőmérséklet hatása a növényi szervezetekre

A hőmérséklet nem csupán egy adott területen élő növények előfordulásának lehetőségét meghatározó tényező, hanem egyes növények esetében a fejlődés folyamatát is befolyásolja. Így azok a téli búza- és rozsfajták, amelyek a csírázás során nem mentek át a „vernalizáció” (alacsony hőmérsékletnek való kitettség) folyamatán, nem termelnek magot, ha a legkedvezőbb körülmények között termesztik.

Az alacsony hőmérséklet hatásainak ellenálló képessége érdekében a növények különféle alkalmazkodással rendelkeznek.

1. Télen a citoplazma vizet veszít, és olyan anyagokat halmoz fel, amelyek „fagyálló” hatásúak (monoszacharidok, glicerin és egyéb anyagok) - az ilyen anyagok koncentrált oldatai csak alacsony hőmérsékleten fagynak meg.

2. A növények átmenete az alacsony hőmérsékletnek ellenálló stádiumba (fázisba) - a spórák, magvak, gumók, hagymák, rizómák, gyökerek, stb. stádiuma. A fás és cserjés formájú növények lehullatják a leveleiket, a szárakat parafa borítja , amely magas hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és fagyálló anyagok halmozódnak fel az élő sejtekben.

A hőmérséklet hatása az állati szervezetekre

A hőmérséklet eltérően hat a poikiloterm és a homeoterm állatokra.

A poikiloterm állatok csak az életükhöz optimális hőmérsékleten aktívak. Alacsony hőmérsékletű időszakokban hibernálnak (kétéltűek, hüllők, ízeltlábúak stb.). Egyes rovarok tojásként vagy bábként telelnek át. A hibernált szervezet jelenlétét a felfüggesztett animáció állapota jellemzi, amelyben az anyagcsere folyamatok nagyon gátolva vannak, és a szervezet hosszú ideig táplálék nélkül maradhat. A poikiloterm állatok magas hőmérsékletnek kitéve hibernálhatnak is. Így az alacsonyabb szélességi körökben élő állatok a nap legmelegebb szakaszában vannak odúkban, aktív élettevékenységük időszaka pedig kora reggel vagy késő este (vagy éjszakai élet) következik be.

Az állati szervezetek nem csak a hőmérséklet hatására, hanem más tényezők hatására is hibernálnak. Így a medve (homeoterm állat) télen élelemhiány miatt hibernált.

A homeoterm állatok élettevékenységük során kevésbé függnek a hőmérséklettől, de a hőmérséklet befolyásolja őket a táplálék elérhetősége (hiánya) tekintetében. Ezek az állatok a következő adaptációkkal rendelkeznek az alacsony hőmérséklet hatásainak leküzdésére:

1) az állatok hidegebb területekről melegebbre költöznek (madarak, emlősök vonulása);

2) módosítsa a burkolat jellegét (a nyári szőrzetet vagy tollazatot vastagabb télire cserélik; nagy zsírréteg halmozódik fel - vaddisznók, fókák stb.);

3) hibernálni (például medve).

A homeoterm állatok alkalmazkodnak a hőmérséklet (magas és alacsony) hatásainak csökkentésére. Így az embernek verejtékmirigyei vannak, amelyek emelt hőmérsékleten megváltoztatják a váladék jellegét (növekszik a váladék mennyisége), megváltozik a bőr ereinek lumenje (alacsony hőmérsékleten csökken, magas hőmérsékleten pedig nő) stb.

A sugárzás mint abiotikus tényező

Mind a növények, mind az állatok életében óriási szerepet játszanak a különféle sugárzások, amelyek vagy kívülről jutnak be a bolygóra (napsugarak), vagy a Föld bélrendszeréből szabadulnak fel. Itt elsősorban a napsugárzást fogjuk figyelembe venni.

A napsugárzás heterogén, különböző hosszúságú elektromágneses hullámokból áll, ezért eltérő energiájúak. Mind a látható, mind a láthatatlan spektrumú sugarak elérik a Föld felszínét. A láthatatlan spektrum sugarai közé tartoznak az infravörös és az ultraibolya sugarak, a látható spektrum sugarai pedig hét leginkább megkülönböztethető sugárzást tartalmaznak (a vöröstől az ibolyaig). A sugárzás mennyisége infravörösről ultraibolya sugárzásra növekszik (vagyis az ultraibolya sugarak a legrövidebb hullámokat és a legmagasabb energiát tartalmazzák).

A napsugárzásnak számos környezeti szempontból fontos funkciója van:

1) a napsugaraknak köszönhetően a Föld felszínén egy bizonyos hőmérsékleti rendszer valósul meg, amely szélességi és függőleges zónajellegű;

Emberi befolyás hiányában azonban a levegő összetétele a tengerszint feletti magasságtól függően változhat (a magassággal csökken az oxigén és a szén-dioxid tartalom, mivel ezek a gázok nehezebbek, mint a nitrogén). A tengerparti területek levegőjét vízgőzzel dúsítják, amely oldott állapotban tengeri sókat tartalmaz. Az erdő levegője a különböző növények által kibocsátott vegyületek szennyeződéseiben különbözik a mezők levegőjétől (például a fenyőerdő levegője nagy mennyiségben tartalmaz gyantás anyagokat és észtereket, amelyek elpusztítják a kórokozókat, így ez a levegő gyógyító hatású. tuberkulózisban szenvedő betegek).

A legfontosabb komplex abiotikus tényező az éghajlat.

Az éghajlat kumulatív abiotikus tényező, amely magában foglalja a napsugárzás bizonyos összetételét és szintjét, az ehhez kapcsolódó hőmérsékleti és páratartalmi hatást, valamint egy bizonyos széljárást. Az éghajlat függ az adott területen növekvő növényzet jellegétől és a tereptől is.

A Földön van egy bizonyos szélességi és függőleges éghajlati zóna. Vannak nedves trópusi, szubtrópusi, élesen kontinentális és más típusú éghajlatok.

Tekintse át a különböző éghajlattípusokról szóló információkat a fizikai földrajz tankönyvből. Vegye figyelembe annak a területnek az éghajlati jellemzőit, ahol él.

Az éghajlat, mint kumulatív tényező formálja a növényzet (flóra) egyik vagy másik típusát és egy ehhez szorosan kapcsolódó állatfajtát. Az emberi települések nagy hatással vannak az éghajlatra. A nagyvárosok klímája eltér a külvárosi területek éghajlatától.

Hasonlítsa össze annak a városnak a hőmérsékleti rendszerét, amelyben él, és annak a területnek a hőmérsékleti rendszerét, ahol a város található.

A városon belül (főleg a központban) általában mindig magasabb a hőmérséklet, mint a régióban.

A mikroklíma szorosan összefügg az éghajlattal. A mikroklíma kialakulásának oka egy adott területen a domborzati különbségek, a tározók jelenléte, ami az adott éghajlati övezet különböző területein a feltételek megváltozásához vezet. Még egy nyaraló viszonylag kis területén is, annak bizonyos részein a különböző fényviszonyok miatt eltérő feltételek adódhatnak a növények növekedéséhez.

A mikroorganizmusok fejlődését meghatározó legfontosabb fizikai tényezők a páratartalom, hőmérséklet, sugárzási energia, rádióhullámok, ultrahang, vízben oldott anyagok koncentrációja, nyomás.

A páratartalom mint abiotikus környezeti tényező jellemzői

A mikroorganizmusok fejlődéséhez szabad vízre van szükség, mivel a tápanyagok csak oldott állapotban hatolnak be a sejtbe. A víz, mint oldószer állapotát a termékben az Aw víz aktivitása fejezi ki - az oldat (szubsztrát) P és a tiszta oldószer (víz) P0 vízgőznyomásának aránya azonos hőmérsékleten. Így Aw=P/P0. A vízaktivitás számszerűen egyenlő az egyensúlyi relatív páratartalommal, egységnyinél kisebb törtrészben kifejezve. A desztillált víz aktivitása egységgel egyenlő, és 100%-os relatív páratartalomnak felel meg. Egy olyan oldat vízaktivitása, amelynek gőznyomása egyensúlyban van 97%-os relatív páratartalom mellett, 0,97.

A mikroorganizmusok létfontosságú aktivitását Aw 0,999 és 0,62 között végzik. Ezek a határok minden mikroorganizmus esetében pontosan meghatározottak, állandóak és függenek a hőmérséklettől, a környezet pH-jától, a tápanyagok elérhetőségétől stb. A nedvességigénytől függően a mikroorganizmusokat három csoportra osztják: hidrofiták - nedvességkedvelő, mezofiták - mérsékelten nedvességkedvelő, xerofiták - szárazon szerető.

A hidrofiták a leginkább igényesek a nedvesség jelenlétére a környezetben. Ezek közé tartozik az összes baktérium és élesztő. A legtöbb baktérium nem fejlődik ki, ha a szubsztrát Aw értéke 0,94-0,90 alatt van; élesztő esetében az Aw0,88 határérték 0,05. Sok gomba mezofita, bár vannak köztük xerofiták és hidrofiták is. Így az Aspergillus nemzetséghez tartozó gombák 0,75-0,62 szubsztráttal nőnek. A xerofiták nedvességhiányos körülmények között is képesek fejlődni.

A különböző mikroorganizmusok eltérően tolerálják az Aw változásait. Egyes mikroorganizmusok (Acetobacter és Acetomonas nemzetség, néhány rothadó és néhány patogén) nagyon nedvességigényesek, és amikor az Aw érték csökken (szárad), gyorsan elpusztulnak. Más mikroorganizmusok (a Lactobacterium, Mycobacterium, Salmonella, Staphylococcus és Micrococcus nemzetségek) meglehetősen hosszú ideig száraz állapotban maradhatnak. Sok élesztőgomba, különösen a baktériumok és mikroszkopikus gombák spórái, amelyek évtizedekig megőrzik csírázási képességüket, ellenállnak a kiszáradásnak. A halofil (sót szerető) baktériumok nem igénylik a víz tevékenységét.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete