ТРЕНИНГ УМЕНИЙ
Студента 51 группы Исторического факультета Зубакина Сергея
Витебск, 2008 Важнейшим экологическим фактором в жизни наземных организмов является вода. Она служит основной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Только при наличии воды в организме могут осуществляться биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен. Вода с растворенными в ней веществами обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, а также межклеточный обмен.
Содержание воды в организме животных и растений в период их активной жизнедеятельности довольно высокое. Количество воды может значительно снижаться при недеятельном состоянии организма, но и в период покоя полностью не исчезает. Даже в сухих мхах и лишайниках содержится до 5—7% воды (по массе), а в воздушно-сухих зерновках злаков — не меньше 12—14%.
Наземные организмы постоянно теряют воду и нуждаются в регулярном пополнении ее. В процессе эволюции у них выработались многочисленные сложные приспособления, регулирующие водный обмен и обеспечивающие экономное расходование влаги. Эти приспособления носят анатомо-морфологический, физиологический и поведенческий характер.
Потребность растений в воде в различные периоды развития неодинакова, особенно у разных видов; меняется она и в зависимости от климата и типа почвы. Например, злакам в период прорастания семян и их созревания нужно меньше влаги, чем во время интенсивного роста. Для каждой фазы роста и стадии развития любого вида растений можно выделить критический период, когда недостаток воды особенно отрицательно сказывается на его жизнедеятельности. При этом почти повсеместно, кроме влажных тропиков, наземные растения испытывают засуху, временный недостаток воды. Атмосферная засуха особенно сильно проявляется при высоких летних температурах; почвенная — при уменьшении почвенной влаги, доступной растению. Дефицит влаги снижает прирост растений, является причиной их низкорослости, а также бесплодия из-за недоразвития генеративных органов. У злаков оказываются щуплыми и недоразвитыми зерна и их количество в колосе резко падает. Во всех проявлениях жизнедеятельности первостепенное значение имеет водный обмен между организмом и внешней средой. Влажность среды часто является фактором, лимитирующим численность и распространение организмов по земному шару. Например, бук может жить на сравнительно сухой почве, но очень чувствителен к влажности воздуха. Растения пустынь приспособились к низкой влажности, а степные и особенно лесные требуют повышенного содержания паров воды в воздухе.
У животных весьма важную роль приобретают проницаемость покровов и механизмы, регулирующие водный обмен.
Основные показатели влажности. Одной из основных характеристик климата и погоды является влажность воздуха. Наибольшее значение в жизни растений и животных имеют абсолютная и относительная влажность воздуха, а также дефицит насыщения (дефицит влажности воздуха).
Абсолютная влажность воздуха — это масса водяного пара в 1 м3 воздуха в граммах. (В Беларуси колеблется от 1,5 г/м3 зимой до 14 г/м3 летом.) Обычно она выражается через упругость водяного пара (давление водяного пара, которое удерживается в воздухе). Абсолютная влажность воздуха влияет на условия вегетации растений в теплую пору года, на испарение с поверхности почвы и транспирацию. Однако наиболее часто в экологических исследованиях учитывается относительная влажность воздуха. Это одна из основных характеристик влажности воздуха. Она характеризует степень насыщения воздуха водяными парами при определенной температуре и показывает в процентах соотношение абсолютной влажности и максимальной (масса водяного пара в граммах, способная создать полное насыщение 1 м3 воздуха).
В Беларуси среднегодовая относительная влажность воздуха — около 80% максимальная среднемесячная в ноябре — декабре — 88— 90%, минимальная в мае — 65—70%. При тумане она достигает 100%. Максимальное значение относительная влажность имеет перед восходом солнца, минимальное — в 15— 16 ч.
Наибольшее значение для организмов имеет дефицит насыщения воздуха водяными парами, т. е. разность между максимальной и абсолютной влажностью при определенных температуре и давлении. Дефицит насыщения наиболее четко характеризует испаряющую силу воздуха и для экологических исследований играет особую роль.
Так как испаряющая сила воздуха с повышением температуры увеличивается, то при разных температурах дефицит насыщения неодинаков при одной и той же влажности. Чем он больше, тем воздух суше и в нем интенсивнее происходит испарение и транспирация. Чем дефицит насыщения меньше, тем относительная влажность воздуха больше. Таким образом, температура среды самым существенным образом влияет на характер действия влажности. Как известно, холодный и влажный воздух
обладает хорошей теплопроводностью. В таких условиях у пойкилотермных организмов метаболизм замедляется, а у гомойотермных наоборот, усиливается. В холодной и сухой атмосфере охлаждение организмов протекает менее интенсивно, поскольку теплопроводность сухого воздуха меньше чем влажного. В сухой и жаркой атмосфере испарение с поверхности тела организма усиливается и, следовательно, возможна его терморегуляция. Во влажном же и жарком воздухе испарение с поверхности тела животных и растений практически не происходит, и это приводит к перегреву тела до температуры воздуха. Различные комбинации влажности и температуры среды влияют на продолжительность развития, состояние и плодовитость организмов. Для характеристики зависимости состояния организма от температуры и влажности строится график (рис. 12), из которого видно, что оптимальные условия температуры и влажности лежат соответственно в диапазоне 17—23 "С и 85—100%. Колебание этих показателей играет большую роль в формировании вспышек массового размножения вредных насекомых, в динамике численности многих животных и растений. Для изучения зависимости размножения насекомых или других животных от погодных условий часто пользуются климограммами.
Исключительную важность приобретает сезонное распределение влаги в течение года, а также суточное колебание ее.
Влажность воздуха обусловливает периодичность активной жизни организмов, сезонную динамику протекания жизненных циклов, влияет на продолжительность их развития, плодовитость и смертность.
В сухом климате у некоторых растений выработались своеобразные ритмы сезонного развития. Прежде всего это характерно для эфемеров — преимущественно однолетних растений с очень коротким вегетационным периодом, ограниченным сжатыми сроками весеннего или осеннего увлажнения. Среди них различают весенние и осенние эфемеры. Так, бурачок маленький (Alyssum minimum), крупка весенняя (Eriophyla verna), незабудка песчаная (Myosotis arenaria), вероника весенняя (Veronica verna) и многие другие весенние эфемеры начинают развиваться в конце февраля — середине марта и успевают пройти весь цикл за 15—30 дней, т. е. за то время, когда в почве много весенней влаги. Четко выраженную приспособленность к сезонному ритму влажности проявляют и некоторые многолетние растения, называемые эфемероидами или геоэфемероидами. Они могут задержать свое развитие в случае неблагоприятных условий влажности до техТтор, пока она не станет оптимальной, или, как эфемеры, пройти весь цикл его в чрезвычайно сжатые ранневесенние сроки. Это типичные растения южных степей — тюльпаны (Tulipa), гиацинт степной (Hyacinthus leucophacus), птицемлечники (Ornithogalum) и др.
По отношению к влажности различают эври-гигробионтные и стеногигробионтные организмы. Первые приспособились жить при различных колебаниях влажности, а для вторых она должна быть строго определенной: либо высокой, либо средней, либо низкой. Нередко в период длительных засух отмечается массовая гибель растений. К гибели может привести и переувлажнение среды, что часто наблюдается в период выпадения обильных дождей, при разливах рек. Однако переувлажнение растения, как правило, переносят легче, чем длительные засухи.
Развитие животных не менее тесно связано с влажностью среды. Но они в отличие от растений, кроме того, что имеют возможность активно отыскивать условия с оптимальной влажностью, обладают более совершенными механизмами регуляции водного обмена. Тем не менее и среди животных можно обнаружить организмы, легко переносящие дефицит влаги, и организмы, не выносящие сухости. Эти специфичные группы, приспособленные к строго определенному режиму влажности, сформировались в результате исторического развития.
Влажность среды влияет на содержание воды в тканях животного и поэтому имеет непосредственное отношение к его поведению и выживаемости. Она может оказывать и косвенное действие, например через пищу или другие факторы. Так, во время засух при сильном выгорании растительности сокращается численность животных-фитофагов.
Каждая фаза развития животного требует строго определенных условий влажности. При недостатке влаги в пище или в воздухе у животных резко сокращается плодовитость, особенно у влаголюбивых форм. Недостаточное количество воды в корме приостанавливает деятельность гонад у многих грызунов, снижает интенсивность роста практически у всех животных, замедляет их развитие, сокращает продолжительность жизни, увеличивает смертность. Таким образом, водный режим, т. е. последовательные изменения в поступлении, состоянии и содержании воды во внешней среде (дождь, снег, туман, уровень грунтовых вод, насыщение водяными парами воздуха, влажность почвы), оказывает существенное влияние на жизнедеятельность живых организмов.
Экологические группы растений и животных по отношению к водному режиму. По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяются на три основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюбивые) и мезофильные, предпочитающие умеренную влажность. Однако это деление относительно и в значительной степени условно, поскольку между указанными группами имеется множество переходных форм.
Наиболее четко особенности приспособления к тому или иному водному режиму выражены у растений, так как они не могут передвигаться и активно отыскивать необходимую среду. Гигрофиты — растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью. К ним прежде всего относят тропические растения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха. У таких растений устьица всегда открыты и очень слабо выражена регуляция интенсивности транспирации. Некоторые из гигрофитов обитают в тени под пологом леса (разнообразные папоротники), другие, наоборот, на открытых пространствах, но на почвах пересыщенных или покрытых водой. В умеренном и холодном климате типичными гигрофитами являются теневые травянистые растения лесов. На открытых местах гигрофиты растут на влажных почвах. Это калужница (Caltha pa-lustris), росянки (Drosera), многие злаки и осоки сырых местообитаний. Эти световые гигрофиты при понижении содержания воды в почве или воздухе быстро проявляют признаки угнетения. Характерной особенностью гигрофитов являются, как правило, толстые слаборазветвленные корни с незначительным количеством или полным отсутствием корневых волосков. Кроме того, во всех их органах имеются большие воздушные полости, обеспечивающие хорошую аэрацию тканей.
Мезофиты — это растения умеренно увлажненных местообитаний. Способность переносить почвенную и атмосферную засухи у них ограничена. К типичным мезофитам относится значительное количество луговых трав, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков. У мезофитов обычно хорошо развита корневая система, имеются многочисленные корневые волоски. Устьица у мезофитов, расположенные на нижней стороне листьев, могут закрываться и открываться, что обеспечивает регуляцию интенсивности транспирации. Ксерофиты — растения сухих местообитаний. Они способны хорошо переносить почвенную и атмосферную засухи. Наиболее обильны и разнообразны ксерофиты в областях с жарким и сухим климатом. По характеру анатомо-морфологических и физиологических адаптации, обеспечивающих активную жизнь этих растений при дефиците влаги, ксерофиты разделяются на две основные группы: суккуленты и склерофиты.
Суккуленты способны накапливать в тканях большое количество воды. Этим объясняется мясистость и сочность их стеблей и листьев. Типичными представителями могут служить кактусы (Cactales). Листья у них превращаются в колючки. У алоэ (Aloe) и агавы (Agave) листья значительно утолщаются. Особенно много суккулентов в пустынях Центральной Америки и Южной Африки, где выпадает много осадков. Во время дождей они интенсивно собирают в себе воду, которую затем в период засух очень экономно расходуют. Отдельные виды суккулентов достигают огромных размеров и сосредоточивают в себе столько влаги, что становятся основным источником ее для животных. Так, в Мексике кандепябровидная карнегия (Cereus giganteus) достигает 15 м высоты и содержит до 95% воды. В нашей флоре суккулентов мало: на сухих склонах встречаются молодило (Sempervivum), очитки (Sedum).
Склерофиты — это сухие, жесткие кустарники или травы. В отличие от суккулентов они не сосредоточивают в себе влагу, а, наоборот, интенсивно ее испаряют. Наиболее типичными являются такие пустынные, полупустынные и степные растения, как саксаулы, верблюжья колючка, полыни (Artemisia), астрагалы (Astragalus), ковыли (Stipa). Обычно склерофиты низкорослы, но обладают мощно развитой корневой системой. Корни их либо поверхностные, широко разветвленные и хорошо улавливающие атмосферные осадки, либо стержневые, проникающие на большую глубину до грунтовой воды. Листья у многих склерофитов мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуи. На них много устьиц, которые при недостатке воды закрываются. Большие листья (например, у ковыля, типчака) могут свертываться устричной стороной внутрь. У других растений листья сильно рассечены, стебли часто покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти приспособления обеспечивают четкую регуляцию водного обмена. Но основной эколого-физиологической особенностью склерофитов является способность их плазмы выдерживать сильное обезвоживание и высокое осмотическое давление, благодаря которому корневая система интенсивно поглощает почвенную влагу.
В северных широтах или высоко в горах многие растения в холодный период времени также испытывают недостаток влаги из-за физиологической недоступности почвенной воды при низких температурах. Растения, обитающие в холодных и влажных местах, называются психрофитами, а в холодных и сухих — криофитами.
Иногда выделяют своеобразную экологическую группу растений-тропофитов, живущих в областях с чередованием влажного и засушливого сезонов. Это деревья и кустарники, теряющие листву в неблагоприятные периоды. Тропофиты, сбрасывающие листву на время летней засухи, называются зимне-зелеными. Например, баобабы (Adonsonia) и другие растения в Африке в сухой летний период приостанавливают все жизненные процессы подобно тому, как наши деревья и кустарники зимой.
По отношению к колебаниям водоснабжения и испарения растения подразделяют на пойкилогидрические и гомойогидрические. У первых количество воды в тканях непостоянно и зависит от условий влажности среды (многие мхи, водоросли, папоротники). Вторые способны поддерживать относительное постоянство содержания воды в тканях и менее зависят от увлажнения окружающей среды (большинство высших растений).
Среди наземных животных по отношению к водному режиму также можно выделить три экологические группы, но они выражены менее четко, чем у растений. ТРЕНИНГ УМЕНИЙ Ответьте на поставленные вопросы и найдите решение приведенных задач. 1. Проведите маркетинговое исследование и заполните аналитическую таблицу по выявлению влияния факторов маркетинговой среды на деятельность отрасли и вашей организации. Пояснение к решению ситуационной задачи. Используйте методику составления и анализа экспертных оценок. Далее в таблицу профиля среды вписываются отдельные факторы. Каждому фактору экспертным путем дается оценка: ♦ его важности для отрасли по шкале: 3 — сильная важность, 2 — умеренная важность, 1 — слабая важность. ♦ влияния на организацию по шкале: 3 — сильное, 2 — умеренное, 1 — слабое, 0 — не влияет. ♦ направленности по шкале: +1 — позитивное влияние, +1 — негативное влияние. Далее все три экспертные оценки перемножаются, и получается интегральная оценка, показывающая степень важности данного фактора. После заполнения таблицы можно сделать выводы о наибольшем положительном и отрицательном влиянии на деятельность организации отдельных переменных факторов маркетинговой среды. Изучение экономической среды позволяет понять, каким образом формируются и распределяются ресурсы общества. Пример заполнения таблицы по выявлению влияния экономической среды на деятельность организации рассмотрен ниже для отрасли по производству полиграфической продукции (табл. 1.1).
Таблица 1.1
|
