Дослідження адаптацій живих організмів до змін вологості середовища

Скачати

Вода необхідна для життя і може бути важливим лімітуючим фактором у наземних екосистемах. Вода надходить з атмосфери у вигляді опадів. Розподілення по суші  залежить від гідрологічного циклу – кругообігу води. Важливе значення має вологість повітря. Вологість здатна змінювати ефекти температури: зниження вологості нижче деякої межі при даній температурі приводить до висушуючої дії повітря, що особливо впливає на рослини.
Якщо для водних організмів вода є середовищем їх життя, то для наземних рослин і тварин - надзвичайно необхідною умовою існування, оскільки без неї неможливі процеси метаболізму. Вода як екологічний фактор одночасно належить до групи кліматичних та едафічних факторів, бо багато організмів особливо рослини одночасно використовують вологу з атмосфери і грунту.
Тіла живих організмів, рослин і тварин містять багато води. Втрата тілом тварин і рослин вологи призводить до падіння життєдіяльності, а згодом - і до гибелі. Витривалість до зневоднення тканин залежить від екології виду, його пристосованості до тих чи іних умов місцезростання. В зв’зку з цим усі наземні організми поділяють на три групи: гігрофільні-вологолюбні; мезогігрофільні-помірно вологолюбні; ксерофільні - сухолюбні. Рослини і тварини повинні постійно підтримувати баланс між споживанням води організмом і випаровуванням, з одного боку, і наявністю вологи в оточуючому середовищі і її фактичним надходженням до організму - з іншого. Ця екологічна рівновага залежить від адаптивності виду і характеру місцезростання. Водні організми, як правило, забезпеченні водою, тоді як наземні часто відчувають її нестачу. Тому наземні організми виробили такі адаптивні механізми, які мають добру пластичність щодо волого забезпечення, значно ширшу, ніж стосовно температури.
Рослини одержують основну масу води з грунту. Кількість вологи в грунті, її доступність визначають перебіг багатьох фізіологічних процесів рослин, ритм їх розвитку впливає на їх вигляд. Тому при вивченні екологічної ролі води важливо враховувати не просто її кількість, доступні для рослин, але і співвідношення між її надходженнями і витратою. Прибуткова частина балансу вологи у рослин представлена, головним чином, водою, поглиненою з грунту з участю коріння і, частково, через поверхню надземних органів (листя, стебла). Витрата вологи  здійснюється через транспірацію, і, якщо надходження води не перевищує її витрат, то рослина може скоро засохнути. Це часто буває при суховіях або ж  у сухі спекотні дні. Наслідок – зів’яле листя, виляглі стебла. Нічна більш інтенсивна робота коріння може допомогти клітинам відновити тургор, і рослини відновлять свій попередній стан. Якщо ж цього не станеться, рослини загинуть.
Посуха може бути атмосферною або ґрунтовою. Спекотні вітри висушують і рослину, і грунт. Під час ґрунтової посухи у грунті різко зменшується вміст води, яка може настати або внаслідок сильної атмосферної засухи, або через відсутність дощу. Водний дефіцит, який настає під час посухи, порушує всі біохімічні і фізіологічні процеси у рослин. Перша ознака ­­- послаблення тургору і пов’язана з цим в’ялість тканин, внаслідок чого порушуються процеси фотосинтезу і нагромадження органічної речовини.
Як відомо, всмоктувальна сила клітин коріння являє собою різницю між осмотичним тиском і тургор ним. Як правило, осмотичний тиск клітин коріння вищий за осмотичний тиск ґрунтового розчину, а тому коріння всмоктує воду .
Особливо високий він у рослин, що ростуть на засолених грунтах. У тундрі він вищий, ніж у теплих районах лісостепу, тобто залежить від природно - кліматичних умов. У суху погоду він вищий, ніж у дощову. Чим ширша амплітуда коливання величини всмоктувальної сили, тим краще рослина витримує зміни коливання вологості грунту.
Гідростабільні види характеризуються досконалою регуляцією продихової радіації. Гідролабільні види здатні витримувати різкі зміни температур. У першому випадку випаровування води досягає свого максимуму до встановлення максимальної температури. У другому- спостерігається одновершинний добовий хід транспірації з максимумом опівдні. Вночі в обох випадках транспірація мінімальна.
Актуальність роботи полягає в тому, що вологість має важливе значення у житті живих організмів та відіграє важливу роль в творенні всього живого на Землі.
Метою курсової роботи є дослідження пристосування живих організмів до змін вологості середовища.
Об’єктом вивчення у даній роботі є живі організми та дія на них вологості.

1 ВОДА ЯК ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР

Вода – найважливіший екологічний фактор для всього живого на Землі. Живих організмів, які не містять у складі свого тіла воду, на нашій планеті не виявлено. Усі процеси дихання, виділення, живлення, тобто обмін речовин протікає лише з участю води. Необхідна кількість води часто є обмежуючим фактором у життєдіяльності виду, що обумовлює його розселення і чисельність
Роль води як екологічного фактора визначається її фізичними властивостями та рухом. Вода, як фізичне тіло, має такі особливості:
З кінетичної теорії випливає, що густина тіла при підвищенні температури від 0 до 4˚С збільшується. При температурі 4˚ С вона стає найбільшою, при подальшому рості температури – зменшується:
         1)  При замерзанні вода збільшує свій об’єм майже на 10%.
2) Вода має велику питому теплоємність. До температури  40˚С теплоємність води зменшується і тільки після цього починає збільшуватись.
Всі ці аномальні властивості зумовлені будовою молекули води і особливостями  взаємного розташування молекул, тобто структурою води структура води – тетраедрична. Проте не всі особливості води можна пояснити тільки її структурою. Деякі з них є наслідком наявності у воді ізотопних структур [1].
Вода основа життя  і розвитку організмів, це “жива кров” Землі. Життя живих організмів тісно пов’язане з водою. Вода весь час перебуває в кругообігу, завдяки здатності її перебувати в трьох  агрегатних станах. Кругообіг води має циклічний характер і складається з кількох основних ланок: випаровування, перенесення водяної пари повітряними течіями, утворення хмар, випадання опадів, стікання води з суші в океан.
Під впливом сонячної радіації з поверхні океанів, морів, річок, озер, льодовиків, снігового покриву та льоду, грунту і рослиності вода випаровується і надходить в атмосферу.
Випарувана з поверхні океанів та морів волога конденсується і випадає переважно у вигляді атмосферних опадів безпосередньо на її поверхню. Більша частина цієї вологи повертається на поверхню океану у вигляді атмосферних опадів – малий кругообіг, менша частина вологи бере участь у великому коло обігу. Під впливом повітряних течій над сушею вода випадає у вигляді опадів. Частина опадів просмоктується в грунт, частина випаровується з грунту та рослин і надходить в атмосферу. Решта опадів стікають по схилах земної поверхні, утворюючи поверхневий стік в струмки та річки. Волога, що просмокталася в грунт, поповнює підземні води, які також живлять річки, або стікають в море у вигляді підземного стоку.
Вода виконує чотири дуже важливі  екологічні функції:
- є найважливішою мінеральною сировиною, головним природним ресурсом споживання;
-  є основним механізмом здійснення взаємозв’язків усіх процесів у екосистемах;
- є головним агентом – переносником глобальних біоенергетичних екологічних циклів;
- є основною складовою частиною всіх живих організмів.
Для величезної кількості живих організмів, особливо на ранніх етапах розвитку біосфери, вода була середовищем зародження та розвитку.
Величезну  роль відіграють води в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (силових, карстових), переносі хімічних речовин вглиб Землі й на її поверхні, транспортуванні забруднювачів довкілля.
Водяна пара в атмосфері  виконує функцію потужного фільтра сонячної радіації, а на Землі – нейтралізатора екстремальних температур, регулятора клімату.
Основну масу води на планеті становлять солоні води Світового океану. Середня солоність цих вод – 35 проміле (тобто в1 л. океанічної води міститься 35 г. солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі – 260 проміле. Хімічний склад океанічних вод, як вважають спеціалісти, дуже схожий на склад людської крові – в них містяться майже всі відомі нам хімічні елементи, але, звичайно,  в різних пропорціях. Частка кисню, водню, хлору та натрію становить 95,5%.
Хімічний склад підземних вод дуже різноманітний. Залежно від складу вміщуючи порід та глибини залягання вони змінюються від гідрокарбонатно-кальцієвих до сульфатних, сульфатно –натрієвих і хлоридно-натрієвих, за мінералізацією – від прісних до ропи з концентрацією 600 проміле, часто з наявністю газового компоненту. Мінеральні та термальні підземні води мають велике бальнеологічне значення, є одним з рекреаційних елементів природного середовища.
З газів, розчинених у водах Світового океану, найбільш важливими для біоти є кисень та вуглекислий газ. Загальна маса вуглекислого газу в океанічних водах перевищує його масу в атмосфері в 60 разів.
Слід зазначити, що вуглекислий газ  океанічних вод споживається рослинами під час фотосинтезу. Частина його, яка увійшла в кругообіг органічної речовини, витрачається на побудову вапнякових скелетів коралів, черепашок. Після відмирання організмів вуглекислий газ повертається у води океану за рахунок розчинення залишків скелетів, панцирів, черепашок.  Частково він залишається в карбонатних осадках на дні океанів.
Велике значення для формування клімату та інших екологічних факторів має динаміка  величезної маси океанічних вод, що постійно перебувають у русі під впливом неоднакової інтенсивності сонячного прогрівання  поверхні на різних широтах. Океанічні води відіграють основну роль  у кругообігу води на планеті [1].

1.1  Загальні закономірності впливу екологічних факторів

Середовище, в якому існують живі організми, складається з багатьох елементів і властивостей і всі вони неоднаково впливають на живі організми; у свою чергу організми по-своєму реагують на різні елементи середовища. Будь-яка жива істота живе у складному і мінливому світі, пристосовується до нього, регулюючи свою життєдіяльність відповідно до його змін.
Пристосування організмів до середовища мають назву адаптації. Це одна з основних властивостей життя, оскільки вона забезпечує саму можливість існування, можливість організмів виживати і розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях: від біохімії клітин і поведінки окремих організмів до будови і функціонування угрупувань та екологічних систем. Адаптації виникають і змінюються  в ході еволюції видів
На нашій планеті живі організми освоїли 4 основні середовища існування, які значно відрізняються за специфікою умов. Водне середовище було першим, в якому виникло розповсюдилось життя.
Окремі елементи чи властивості середовища, які діють на організми, називаються екологічними факторами. Серед них виділяють:
- життєво необхідні для організмів, без яких останні не можуть жити, рости і розвиватися (світло, тепло, мінеральні солі, вода);
- екологічні фактори, які не є необхідними для організмів, але впливають на них (димові гази, вітер, радіоактивність);
- фактори, до яких організми ставляться завжди або певний час байдуже (інертні гази атмосфери).
За характером впливу на організм розрізняють екологічні  фактори, які діють прямо (безпосередньо впливають на обмін речовин, розвиток) та опосередковано(впливають на організм через зміну інших факторів). Однак, один і той же фактор може діяти прямо (наприклад, дія тепла на ріст ), і опосередковано (дія тепла на вологість грунту і через неї, опосередковано - на водний режим рослин).
Одні екологічні фактори – ведучі, справляють більш сильний вплив, інші – другорядні, діють слабше. Щоб уявити загальну схему дії того чи іншого екологічного фактора, необхідно побудувати графік. Наприклад, на осі абсцис відкладається інтенсивність фактора (вологості, температури, світла), а на осі ординат – реакція організму на екологічний фактор у її кількісному вираженні (це може бути інтенсивність того чи іншого фізіологічного процесу – фотосинтезу, росту; морфологічна характеристика – висота рослин, розмір листків).
Кожен вид специфічний за своїми екологічними можливостями. Навіть у близьких за способами пристосування до середовища видів існують відмінності щодо тих або інших окремих факторів.
Оптимальна зона і межі витривалості організмів відносно будь-якого фактора середовища можуть зміщуватись залежно від того, з якою силою і в якому поєднанні діють одночасно інші фактори. Ця закономірність отримала назву взаємодії факторів. Наприклад , спеку легше перенести при сухому, але не вологому повітрі, загроза замерзнути значно більша при морозі з сильним вітром, ніж у безвітряну погоду [2].
Один і той же фактор у поєднанні з іншим  виявляє неоднакову екологічну дію. Навпаки, одного і того самого екологічного ефекту можна досягти різними шляхами. Наприклад, в’янення рослин можна припинити як збільшенням кількості вологи у грунті, так і зниженням температури повітря, що зменшує випаровування. Створюється ефект часткової взаємозамінності факторів
Разом з тим взаємна компенсація дії факторів середовища має певні межі, і повністю замінити один з них іншим неможливо (цілковита відсутність води чи хоча б одного із основних елементів мінерального живлення унеможливлює життя  рослин навіть навіть при найкращому поєднанні інших факторів).
У випадку, якщо який-небудь із факторів, які складають умови існування, має мінімальне значення, то він обмежує дію решти факторів і визначає кінцевий результат дії середовища на організм, змінити цей результат можна лише дією на обмежуючий фактор. Природа цих факторів може бути різною. У різні періоди життя  особин як обмежуючі виступають різні фактори середовища, що сильно відхиляються від оптимуму, набувають першорядного значення в житті виду  чи окремих його  представників у кожний конкретний проміжок часу.

    •  Відносна вологість і опади

 

Відносна вологість повітря у процентах визначається як відношення фактичної пружності водяної пари, яка міститься в повітрі, до пружності насиченої пари при тій же температурі. Наприклад, у січні в Україні вона коливається в межах 80-85%. Зростання температури відбувається одночасно зі спадом відносної вологості. В полудень літнього сонячного дня спостерігається найнижчий показник відносної вологості. Вологість вимірюють психометром Асмана або ж волосяним гігрометром, який відрізняється меншою надійністю.
Найбільша кількість опадів випадає в тропіках. Індонезія, басейн Амазонки і частина Африки одержують понад 2 тис. мм опадів на рік. Однак у тропічній зоні трапляються і дуже посушливі райони, зокрема, пустеля Сахара і північна частина Чилі. В окремих регіонах Африки, розташованих у прибережній пустелі, за 10 років випадало всього 1,8 мм опадів. Поза тропіками опадів менше, за винятком гірських масивів – Альп, Карпат, Піренеїв, Скандинавських гір, Гімалаїв, Анд. В Азії – між Каспійським морем і східним Китаєм, а також на крайній півночі Америки й Азії опадів випадає менше 250 мм.
Неважко виявити, що зони з невеликою кількістю опадів характерні для посушливих районів, де відносна вологість становить менше 50%. Райони пустель, аридні (посушливі), напіваридні і дуже посушливі, також збігаються зі слабо зволоженими областями. Вони розташовані або по сусідству з холодними морськими течіями, якщо ці райони прибережні, або в центрі крупних материків (пустеля Сахара в Центральній Азії) [3].
Опади - дощ, град, сніг крім водозабезпечення і створення запасів вологи можуть відігравати й іншу екологічну роль. Так, і сильні дощові зливи мають інколи суто механічну дію. Наприкладгусінь лугового метелика заляльковується у верхньому шарі грунту. Зливи, розмиваючи грунт, оголюють вершки коконів, які потім підсихають при жаркій погоді, що й призводить до значної загибелі метеликів.  Дуже негативно інколи діє  на  рослин і тварин град. Посіви хлібів на окремих полях нерідко цілковито знищую­ться цим стихійним лихом.
Особливо різноманітна екологічна роль снігового покриву. Для рослин, бруньки відновлення яких знаходяться в грунті чи біля його поверхні, а також для більшості дрібних тварин сніг відіграє роль теплоізолюючого покриву, захищаючи від низьких зимових температур. Добові коливання температур проникають у товщу снігу тільки до 25 см, глибше температура майже не змінюється. При морозах –20, –30°С під шаром снігу в 30–40 см темпера­тура лише ненабагато нижча від нуля. Глибокий сніговий покрив оберігає від вимерзання зелені частини рослин; численні види і вкриваються снігом, не скидаючи листя, наприклад, ожина волосиста, вероніка лікарняна, копитняк та ін.
Дрібні наземні звірятка ведуть і взимку активний спосіб жит­тя, прокладаючи під снігом і в його товщі цілі галереї ходів. Для ряду видів, які живляться підсніжною рослинністю, характерне навіть зимове розмноження, що помічено, наприклад, у лемінгів; лісової та жовтогорлої мишей, ряду полівок, водяних щурів та ін. Тетерукові птахи – рябчики, тетеруки, тундрові куріпки – зариваються в сніг на ночівлю.
Великим тваринам зимовий сніговий покрив заважає добувати корм. Численні копитні (північні олені, кабани, вівцебики) годую­ться взимку виключно підсніжною рослинністю, і глибокий сніго­вий покрив, а особливо тверда кірка на його поверхні, що виникає під час ожеледі, прирікають їх на безкорм'я. При кочовому скотарстві у дореволюційній Росії величезним лихом у південних районах був масовий падіж худоби внаслідок ожеледиці, що позбавляла тварин корму. Пересування по пухкому глибокому снігу також викликає труднощі у тварин. Лисиці, наприклад, у сніж­ині зими надають перевагу в лісі ділянкам під густими ялинами, іде менше снігу, і майже не виходять на відкриті поляни й узлісся. Глибина снігового покриву може обмежувати географічне поширення видів. Наприклад, справжні олені не проникають на північ і у ті райони, де товща снігу взимку перевищує     40–50 см. Білизна снігового покриву демаскує темномастих тварин. У виникненні сезонної зміни забарвлення у білої і тундрової куріпок, зайця-біляка, горностая, ласки, песця, очевидно, велику роль відіграв природний добір на маскування під колір фону. На Коман­дорських островах поряд з  білими  багато є голубих песців. За спостереженнями зоологів, останні тримаються переважно поблизу скель і незамерзаючої прибійної смуги, а білі віддають перевагу ділянкам із сніговим покривом [2].

 

    •  Вода як кліматоутворюючий фактор

 

Вода відіграє важливу роль у формуванні клімату, тим що вона здійснює колообіг води на Землі. Кругообіг води – це безперервний замкнутий процес переміщення води на Землі. Він має циклічний характер і складається з кількох основний ланок: випаровування води, перенесення водяної пари повітряними течіями, утворення хмар, випадання опадів, поверхневого і підземного стоку вод суші в океан. Рушійними силами кругообігу води є притік до поверхні Землі  сонячної енергії та сили тяжіння
Під впливом сонячної енергії з поверхні  океанів, морів, озер, річок, льодовиків, снігового покриву, грунту, рослинності щороку випаровується 577тис.км.3   води. В атмосфері водяна пара поширюється шляхом дифузії, вертикальної конвенції і переважно повітряними течіями, які переносять її на великі відстані.
Сила тяжіння примушує вологу, яка конденсується в атмосфері за сприятливих умов, випадати у вигляді опадів, а всі поверхневі і підземні води стікають по схилах земної поверхні і в нахилених шарах земної кори.
Основним  джерелом надходження води в атмосферу є Світовий океан, з поверхні якого під дією сонячної енергії щороку випаровується 505 тис.км.3 води, або 87,6% загальної кількості вологи, що випаровується на земній кулі. Більша частина цієї вологи повертається у вигляді атмосферних опадів безпосередньо на поверхню океанів та морів. Процес випаровування води з поверхні Світового океану і повернення її у вигляді атмосферних опадів знову в океан називається малим океанічним коло обігом води.
Менша частина вологи (47 тис.км.3) бере участь у великому або материковому колообігу, вступаючи в складну взаємодію із земною поверхнею Фізичними, хімічними та біологічними процесами, які на ній проходять. Великий колообіг води відбувається таким чином: волога, яка переноситься повітряними течіями з океанів на сушу, за певних умов конденсується і випадає на поверхню у вигляді атмосферних опадів. Ці опади під впливом сили тяжіння або стікають по поверхні суші в напрямку загального похилу місцевості, або просочується вглиб, або знову випаровується. Та частина атмосферних опадів, яка стікає по  земній поверхні, збираються в струмки, річки, закриті водойми. Більшість річок несе свої води  в моря і океани, а з поверхні замкнутих водойм вода випаровується повністю або частково. Волога, що потрапляє в грунт, також частково випаровується безпосередньо з його поверхні або транспірується рослинністю, частина її просочується вглиб і утворює підземні води .
Колообіг води між океаном та сушею дає початок іншим окремим ланкам загального колообігу. Найсуттєвіше значення для розвитку природного середовища  і господарської діяльності людини має волого оборот між океаном і атмосферою, сушею та біосферою.
Важливе значення у колобігу води має великий колообіг, тому що за допомогою нього живі організми отримують вологу з грунту, з атмосфери, а це дає їм змогу існувати і виконувати різноманітні функції [1].
2 АДАПТАЦІЯ ОРГАНІЗМІВ ДО ЗМІН ВОЛОГОСТІ

2.1 Пристосування рослин до підтримання водного балансу

Нижчі водні рослини поглинають воду усією поверхнею тіла. Нижчі наземні рослини з вологого субстрату поглинають воду за­нуреними в неї частинами слані, а вологу дощу, роси і туману – усією поверхнею. В максимально набряклому стані лишайники вміщують у 2–3 рази більше води, ніж сухої речовини.
Серед вищих наземних рослин мохоподібні поглинають воду з грунту ризоїдами, а більшість інших – корінням, спеціалізова­ними органами, що всмоктують воду. В клітинах кореня розвивається всмоктувальна сила здебільшого в кілька атмосфер, однак цього достатньо для добування з грунту більшої частини зв'яза­ної води. Лісові дерева помірної зони розвивають всмоктувальну силу коренів близько 30 атм, деякі трав'янисті рослини (суниця лісова, медунка неясна) – до 20 і навіть понад 40 атм (віскарія звичайна); рослини сухих областей – до 60 атм.
Коли у безпосередній близькості від коренів запаси води у грунті вичерпуються, корені збільшують активну поверхню шля­хом росту, отже, коренева система рослин постійно перебуває в русі. Устепових і пустельних рослин часто можна бачити ефемерні корені які швидко виростають в періоди зволоження грунту, а з настанням посушливого періоду засихають.
За типом галуження розрізняють кореневі системи екстенсивні та інтенсивні. Екстенсивна коренева системаохоплює велику площу грунту, але порівняно слабо розгалужується, отже, грунт пронизаний корінням негусто. Такими є кореневі системи у багатьох степових і пустельних рослин (саксаул, верблюжа колючка), у дерев помірної зони (сосна звичайна, береза повисла), а із трав – у люцерни серповидної, волошки шорсткої тощо.Інтенсивна коренева система охоплює невеликий обсяг грунту, але густо пронизує його численними, сильно розгалуженими коренями, як, наприклад, у степових дерновинних злаків (ковили, типчака), у жита, пшениці. Між цими типами кореневих систем є перехідні.
Кореневі системи дуже пластичні. Вони різко реагують на змі­ну умов, передусім зволоженості. В разі нестачі вологи коренева система стає екстенсивнішою. Так, при вирощуванні жита в різ­них умовах загальна довжина коренів (без кореневих волосків) у 1000 м3 грунту варіює від 90 м до 13 км, а поверхня кореневих волосків може збільшитися в 400 разів
Всмоктування води корінням утруднюється при великій сухості грунту, засоленні або сильній кислотності при низькій температурі. Наприклад, ясен звичайний при температурі грунту 0°С поглинає води втроє менше, ніж при +20... + 30 °С. Здатність поглинати воду при тій чи іншій температурі залежить від присто­сованості рослин до теплового режиму грунтів у місцях проростання їх. Види з раннім початком розвитку як правило, можуть всмоктувати воду корінням при більш низькій температурі, ніж ті, що розвиваються пізніше. Тундрові рослини і деякі дерева, які ростуть на грунтах з підстеленою під них багаторічною мерзлотою, можуть поглинати воду при температурі грунту 0 °С.
У вищих рослин є й додаткові шляхи надходження води в тіло. Мохи можуть вбирати воду усієш поверхнею, як і лишайники. Особливо багато води вбирають такі мохи, як зозулин льон, види сфагнуму. Цьому сприяє будова їхнього листя і пагонів. При повній насиченості сфагнові мохи вміщують у своєму тілі в десятки разів більше води, ніж у повітряно-сухому стані. Насіння вбирає воду із грунту. З повітря, насиченого водяною парою,  у дощовому тропічному лісі поглинають воду багато епіфітів, наприклад, папороть гіменофілум – тонкими листочками, багато орхідей – повітряним корінням. У чашовидних піхвах листків, багатьох зонтичних накопичується вода, яка поступово всмоктується епідермісом. Види з роду тиляндсія (бромелієві) існують у пустелі Атакама виключно за рахунок вологи туманів і роси, яку вбирають луско­видні волоски на листі.
Вода, що надійшла в рослину, транспортується від клітини до клітини (близький транспорт) і по ксилемі в усі органи, де витра­чається на життєві процеси (далекий транспорт). Не більш як 0,5 % води, йде на фотосинтез, решта – на поповнення випаровування і підтримання тургору. Вода випаровується з усіх поверхонь, як внутрішніх, так і зовнішніх, що стикаються з повітрям. Розріз­няють продихову, кутикулярну і перидермальну транспірації.
Через продихи транспірується волога, яка випарувалась з по­верхні клітин всередині органів. Це основний шлях витрачання води рослиною. Кутикулярна транспірація становить менш ніж 10 % вільного випаровування; у вічнозелених хвойних порід вона скорочується до 0,5 %, а у кактусів – навіть до 0,05 %. Порівняновелика кутикулярна транспірація молодих листочків, що лише розгортаються. Перидермальна транспірація здебільшого незначна. Ін­тенсивність загальної транспірації  підвищується  із  збільшенням освітлюваності, температури, сухості повітря, а також при вітрі.
Водний баланс залишається зрівноваженим у тому разі, якщо вбирання води, її проведення і витрата гармонійно взаємоузго­джень Порушення його можуть бути короткочасними або довго­тривалими. За пристосуваннями наземних рослин до короткочас­них коливань умов водопостачання і випаровування розрізняють пойкілогідричні та гомойогідричні води
У пойкілогідричних рослинвміст води у тканинах непостійний і дуже залежить від ступеня зволоженості навколишнього середовища. Вони не можуть регулювати транспірацію, легко і швидко втрачають та вбирають воду, використовуючи вологу роси, тума­нів, короткочасних дощів, у сухому стані перебувають в анабіозі. Здатні рости там, де короткі періоди зволоження чергуються з тривалими періодами сухості.
Пойкілогідричність властива синьо-зеленим водоростям, зеле­ним водоростям з порядку протококових, деяким грибам, лишай­никам, а також ряду вищих рослин: багатьом мохам, окремим папоротям і навіть певним квітковим, котрі, очевидно, вдруге пе­рейшли до пойкілогідричного способу життя. Таким є, наприклад, південноафриканський чагарник  Мyrothamnus flabellifolia (розо­цвіті) .
У дрібних клітинах слані більшості нижчих рослин нема цен­тральної вакуолі, тому при висиханні вони рівномірно стискують­ся, необоротних змін ультраструктури протопласту. Синьо-зелені водорості, що вегетують на поверхні грунту в пустелі, виси­хаючи, перетворюються на темну шкарлупку. Від нечастих дощів їх слизова маса набрякає і нитчасті тіла починають вегетувати. Мохи, що ростуть на сухих скелях, стовбурах дерев чи на поверх­ні грунту луків і степів (роди Thuidium, Tortula ), також можуть сильно висихати, не втрачаючи життєздатності.
Пойкілогідричні й пилкові зерна та зародки в насінинах рослин.
Гомойогідричні рослиниздатні підтримувати відносну постій­ність обводненості тканин. До них відносять більшість вищих на­земних рослин. Їм властива велика центральна вакуоль у клітинах. 3авдяки цьому клітина завжди має запас води і не так сильно залежить від мінливих зовнішніх умов. Крім того, паростки вкриті з поверхні епідермісом з мало проникливою для води кути­кулою, транспірація регулюється продиховим апаратом, а добре розвинена коренева система під час вегетації може безперервно вбирати вологу з грунту. Однак здатність гомойогідричних рослин регулювати свій водний обмін неоднакова [2].

2.2 Екологічні групи рослин по відношенню до води

Гідатофіти– це водяні рослини, цілком або майже цілком за­нурені у воду. Серед них – квіткові, які вдруге перейшли до водного способу життя (елодея, рдесник, водяний жовтець, валісне­рія, водопериця тощо). Вийняті з води, ці рослини швидко виси­хають і гинуть. У них редуковані продихи і нема кутикули.
Листкові пластинки у гідатофітів, як правило, тонкі, без дифе­ренціювання мезофілу, часто розсічені, що сприяє повнішому ви­користанню послабленого у воді сонячного світла і засвоєнню СО2. Нерідко виражена різнолистість – гетерофілія; у багатьох видів є плаваючі листочки, які мають світлову структуру. Підтри­мувані водою пагінці часто не мають механічних тканин, у них добре розвинена аеренхіма.
Коренева система квіткових гідатофітів дуже редукована, інколи відсутня зовсім або втратила свої основні функції (у ряски).  Поглинання води і мінеральних солей відбувається усією поверх­нею тіла. Квітконосні пагони здебільшого виносять квітки на по­верхню води ( рідше запилювання відбувається у воді), а після за­пилення пагінці знову можуть занурюватись, і дозрівання плодів відбувається під водою  (валіснерія, елодея, рдесник тощо).
Гідрофіти– це рослини наземно-водяні, частково занурені у воду, ростуть на берегах водойм, на мілководді і болотах. Зустрічаються в районах з різними кліматичними умовами. До них мож­на віднести очерет звичайний, частуху подорожникову, бобівник трилистий, калюжницю болотяну та інші види. У них частіше, ніж у гідатофітів, розвинені провідні і механічні тканини. Добре виражена аеренхіма. В арідних районах при сильній інсоляції їх листя має світлову структуру. У гідрофітів є епідерміс з продихами, але інтенсивність транспірації надто висока, і вони можуть рости тільки при постійному інтенсивному поглинанні води.
Гігрофіти – наземні рослини, які живуть в  умовах підвищеної вологості повітря і часто на вологих грунтах. Серед них розріз­няють тіньові і світлові. Тіньові гігрофіти – це рослини нижніх ярусів сирих лісів у різних кліматичних зонах (розрив-трава, цірцея альпійська, будяк городній, ряд тропічних трав тощо). Через високу вологість в них може бути  утруднена транспірація, тому для поліпшення водного обміну  на листках розвиваються гідатоди, або водяні продихи, які виділяють краплиннорідку воду. Листки часто тонкі, з тіньовою структурою, зі слабо розвиненою кутикулою, вміщують багато вільної і мало зв'язаної води. Обводненість тканин досягає 80 % і більше. З настанням навіть нетри­валої і несильної посухи у тканинах створюється негативний водний баланс, рослини в'януть і можуть загинути.
До світлових гігрофітів належать і види відкритих місцевостей помірної смуги, які ростуть на постійно вологих грунтах й у воло­гому повітрі (папірус, рис, жеруха, підмаренник болотяний, росичка тощо).
Мезофіти– можуть переносити нетривалу й не дуже сильну посуху. Це рослини, які ростуть при середній вологості, помірно теплому режимі і досить добрій забезпеченості мінеральним живленням. До мезофітів можна віднести вічнозелені дерева верхніх ярусів тропічних лісів, листопадні дерева саван, деревні породи вологих вічнозелених субтропічних лісів, літньозелені листяні породи лісів помірного поясу, чагарники підліска, трав'янисті рос­лини дібровного широкотрав'я, рослини заплавних і не надто сухих суходільних лук, пустельні ефемери й ефемероїди, багато бур'янів і більшість культурних рослин. З наведеного переліку видно, що група мезофітів дуже численна і неоднорідна. За здатністю регулювати свій водний обмін одні наближаються до гігрофітів, другі – до посухостійких форм.
Ксерофітиростуть у місцях з недостатнім зволоженням і мають пристосування, що дають змогу добувати воду в разі нестачі її, обмежувати випаровування води або запасати її на час посухи. Ксерофіти краще, ніж усі інші рослини, здатні регулювати вод­ний обмін, тому й під час тривалої посухи перебувають в актив­ному стані. Це рослини пустель, степів, твердолистяних і вічнозе­лених лісів і чагарникових заростей, піщаних дюн і сухих схилів, що дуже нагріваються.
Ксерофіти поділяються на два основні типи: сукуленти і склерофіти.                       
Сукуленти– соковиті рослини з дуже розвиненою водозапасаючою паренхімою в різних органах. Стеблові сукуленти – кактуси, стапелії, кактусовидні молочаї; листкові – алое, агави, мезембріантемуми, молодило, очитки; кореневі сукуленти – аспарагус, квасениця. В пустелях Центральної Америки та Південної Африки сукуленти можуть визначати обличчя ландшафту.
Листки ( а на випадок їхньої редукції – стебла) сукулентів мають товсту кутикулу, часто сильний восковий наліт або густе опушення. Продихи занурені, відкриваються у щілину, де затри­мується водяна пара. Вдень вони закриті. Це допомагає сукулен­там зберігати накопичену вологу, зате погіршує газообмін, утруднює надходження СО2 всередину рослини. Саме тому багато сукулентів з родини лілейних, бромелієвих, кактусових, товстолистих  уночі при відкритих продихах поглинають СО2, котрий лише наступного дня переробляють у процесі фотосинтезу. Поглинений СО2 переводиться в малат. Крім того, при диханні вночі вуглево­ди розкладаються не до вуглекислого газу, а до органічних кис­лот, які відводяться в клітинний сік. Вдень на світлі малат та інші органічні кислоти розщеплюються з виділенням СО2, котрий використовується у процесі фотосинтезу. Таким чином, великі вакуолі з клітинним соком запасають не тільки воду, а й СО2 у сукулентів нічна фіксація вуглекислоти і переробка її вдень у ході фотосинтезу розподілені в часі, вони забезпечують себе вуглецем без ризику надмірної втрати води, однак масштаби надходження вуглекислого газу за таких обставин невеликі і ростуть сукуленти повільно.
Осмотичний тиск клітинного соку сукулентів малий – усього 3–8 атм, вони розвивають невелику сисну силу і здатні всмокту­вати воду лише атмосферних опадів із верхніх ґрунтових горизон­тів. Коренева система їх неглибока, але дуже розгалужена, що особливо характерно для кактусів.
Склерофіти – це, навпаки, рослини, сухі на вигляд, часто з вузьким і дрібним листям, іноді скрученим у трубочки. Листки можуть бути також розсіченими, вкритими волосками або воско­вим нальотом. Добре розвинена склеренхіма, тому рослини без шкідливих наслідків можуть втрачати до 25 % вологи, не в'янучи. У клітинах переважає зв'язана вода. Сисна сила коренів до кіль­кох десятків атмосфер, що дає змогу успішно добувати воду з грунту. В разі нестачі води різко знижують транспірацію. Склерофіти можна поділити на дві групи: еуксерофітів і стінаксерофітів.
Еуксерофітіввідносять багатьох степових рослин з розетко­вими і напіврозетковими, дуже опушеними паростками, напівча­гарники, деякі злаки, полин холодний, едельвейс едельвейсовидний та ін. Найбільшу біомасу ці рослини утворюють в період, сприятливий для вегетації, а у спеку рівень обмінних процесів у них дуже низький.
Стіпаксерофіти– це група вузьколистих дерновинних злаків (ковили, тонконоги, типчак тощо). Характеризуються низькою транспірацією у посушливу пору і можуть переносити особливо сильне зневоднення тканин. Скручені в трубочку листки мають всередині вологу камеру. Транспірація відбувається через зануре­ні в борозенця продихи в середину цієї камери, що знижує втрати вологи [2].
Крім названих екологічних груп рослин виділяють ще цілий ряд мішаних або проміжних типів.
Неоднакові шляхи регуляції водообміну дали змогу рослинам заселяти різні за екологічними умовами ділянки суші. Різноманіт­ність пристосувань лежить, таким чином, в основі поширення рос­лин по поверхні землі, де дефіцит вологи є однією з головних проблем екологічних адаптацій.

2.3 Водний баланс наземних тварин

Тварини дістають воду трьома основними шляхами: через пиття, разом із соковитим кормом і внаслідок метаболізму тобто за рахунок окислення і розщеплення жирів, білків та вуглеводів. Метаболічну воду тварини дістають переважно внаслідок окис­лення жирів. Деякі тварини можуть вбирати воду через покриви з вологого субстрату або повітря, наприклад личинки деяких ко­мах – борошняного хрущака, жуків-лускунів тощо. Серед тварин, котрі безпосередньо контактують з повітряним середовищем, ця особливість зустрічається лише у тих видів, які живуть у місцях, де повітря насичене вологою.
Втрати води у тварин відбуваються через випаровування по­кривами або зі слизових оболонок дихальних шляхів через виве­дення з тіла сечі й неперетравлених решток їжі.
Хоча, тварини можуть витримувати короткочасні втрати води, однак у цілому витрати її мають компенсуватися надходженням. Втрати води  призводять до загибелі  швидше, ніж голодування.
Види, котрі одержують воду в основному через пиття, дуже залежать від наявності водопоїв. Це особливо характерно для великих ссавців, у яких втрати води не  можуть компенсуватися над­ходженням її з кормом. У сухих, арідних районах такі тварини здійснюють іноді значні міграції до водойм і не можуть існувати надто далеко від них. В африканських сазанах слони, антилопи, леви, гієни регулярно відвідують водопої. Для куланів Бадхизь-кого заповідника водопої визначають літнє місцеперебування та­бунів, добовий ритм і поведінку тварин.
Питної води потребують і багато птахів. Ластівки й стрижі п'ють на льоту, проносячись над поверхнею водойм. Рябки в пус­телях щодня здійснюють багатокілометрові перельоти до водопоїв приносять воду пташенятам. Самці рябків використовують винятковий у своєму роді спосіб перенесення води – вони промо­чують нею оперення на грудях, а пташенята віджимають дзьоба­ми просякнуте водою пір'я.
Водночас багато тварин можуть обходитися зовсім без питної води, одержуючи вологу з їжі, а деякі спеціалізовані види, які живляться сухими кормами, живуть виключно за рахунок мета­болічної води.
Вологість повітря також дуже важлива для тварин, оскільки від неї залежить інтенсивність випаровування з поверхні тіла. Втрати води через випаровування зумовлені також будовою по­кривів. Деякі види не можуть існувати в сухому повітрі і потре­бують повного його насичення водяною парою. Інші без шкоди для себе населяють найбільш посушливі райони.
Серед тварин можна виділити гігрофілів і ксерофілів,тобто вологолюбні і сухолюбні види. Проміжну групу становлять мезофіли.Серед комах, наприклад, гігрофільні кровосисні комарі, які активні переважно у вечірні й ранкові години, а вдень або у по­хмуру погоду – лише в затінку, під покривом лісу, тобто при під­вищеній вологості повітря. Ксерофільні жуки-стрибунці, пустельні жуки-чорниші, пустельна сарана та ін.
Види з добрими регуляторними можливостями мало залежать від вологості повітря. Способи регуляції водного балансу у тва­рин різноманітніші, ніж у рослин. їх можна поділити на поведінкові, морфологічні й Фізіологічні.
До поведінкових пристосувань належать пошуки водопоїв, ви­бір місцеперебування, риття нір тощо. В норах вологість повітря наближається до 100 %, навіть коли на поверхні дуже сухо. Це знижує необхідність випаровування через покриви, економить во­логу в організмі.
В ефективності поведінкових пристосувань для забезпечення водного балансу можна переконатися на прикладі пустельних мокриць. Мокриці – типові ракоподібні, які не мають особливих анатомо-морфологічних пристосувань до наземного способу життя. Та все ж представники роду Hemilepistus освоїли найсухіші і найжаркіші місця на Землі – глинисті пустелі. Там вони риють гли­бокі вертикальні нірки, де завжди волого, і залишають їх, вихо­дячи на поверхню, лише у ті години доби, коли високою стає во­логість приземного шару повітря. Якщо грунт висушується надто сильно і виникає загроза зниження вологості повітря в нірці, сам­ки закривають отвір дуже склеротизованими передніми сегмента­ми тіла, створюючи замкнутий, насичений парами простір і обері­гаючи молодь від висихання.
До морфологічних способів підтримання нормального водного балансу належать різні утворення, які сприяють затриманню води у тілі: черепашки наземних слимаків, ороговілі покриви рептилій, розвиток епікутикули в комах тощо. У пустельних жуків-чорнишів зростаються і приростають до тіла надкрилля, друга пара крил редукується, і між тілом та надкриллям утворюється камера, куди виходять дихальця комахи. Ця камера відкривається назовні лише невеликою вузькою щілиною, повітря в ній насичене водяною па­рою. Частини тіла, які стикаються із зовнішнім середовищем, за­хищені водонепроникною епікутикулою.
Фізіологічні пристосування до регуляції водного обміну – це здатність до утворення метаболічної вологи, економії води при виділенні сечі й калу, розвиток витривалості до зневоднювання організму, величина  потовиділення  й  віддача  води зі  слизових.
Витривалість до зневоднювання неоднакова для різних видів. Як правило, вона вища у тварин, що піддаються тепловим пере­вантаженням. Для людини втрата води, яка перевищує 10 % маси тіла смертельна. Верблюди переносять втрати води до 27, вівці – до 23, собаки – до 17 %.
Економія води у травному тракті досягається всмоктуванням води кишечником і продукуванням сухого калу. Вміст води в екс­крементах тварин варіює залежно від складу корму, але в цілому відображає пристосованість до життя в різних умовах вологості. Наприклад, на 100 г сухого кізяка корів на пасовищі доводиться 566 г води, тоді як у верблюдів – 109, а при безводній дієті– всього 76 г.
У комах, які живуть в арідних районах, видільні органи – мальпігієві судини – вільними кінцями входять у тісний контактакт зі стінкою задньої кишки і всмоктують воду з її вмісту. Таким чином вода знову повертається в організм (пустельні жуки чорниші, мурашині леви, личинки сонечок та ін.). У тих комах, які живляться в основному рідкою їжею ( дорослі мухи, метелики, бджолині), реабсорбції води в кишечнику не відбувається, і виді­ляються рідкі екскременти.
Для економії води, яка виводиться через нирки, потрібна пере­будова азотного обміну. При розпаді білків у більшості водних організмів утворюється аміак, який є токсичним для цитоплазми навіть у малих концентраціях. На процес утворення і виведення аміаку в організмі витрачається багато води. У наземних тварин аміак присутній серед продуктів обміну лише у тих формах котрі живуть в умовах достатнього забезпечення водою, наприклад, у попелиць, що безперервно живляться соком рослин. Основний компонент сечі, яка виділяється у наземних ссавців, – сечовина. Це менш токсичний продукт обміну, може накопичуватись у плаз­мі та порожнинних рідинах і виводитись у збільш концентрованих розчинах, що економить воду. З сечею виводяться також різні солі.Загальна концентрація сечі порівняно з плазмою може бути показником здатності до економії води при екскреції. У людини сеча концентрованіша за плазму в 4,2, в овець – у 7,6, у верблю­да – у 8, у тушканчиків – у 14 разів.
Лускаті плазуни і сухопутні черепахи – групи, які освоїли найбільш арідні райони, – виділяють малорозчинну сечову кислоту. Те ж саме характерно для птахів і вищих комах. Павукоподіб­ні виділяють гуанін. При утворенні гуаніну і сечової кислоти витрачається мінімальна кількість води.              
Дрібні гризуни, які ховаються від спеки у прохолодні нори і тому не витрачають воду на терморегуляцію, можуть покривати значну частину своїх витрат води за рахунок окислювальних про­цесів. Майже виключно на сухій їжі живуть такі пустельні гризуни, як тушканчики, американський кенгуровий щур, африканська піщанка тощо. Кенгурових щурів утримували в лабораторії на сухій перловій крупі. При цьому із 100 г корму, що його споживає звірок протягом місяця, утворюється близько 54 г води. Крім неї, тварини використовують лише абсорбовану крупою вологу, вміст якої, залежно від вологості повітря, становить від 10 до 18 %.
Джерелом води для терморегуляційного випаровування не мо­жуть бути запаси жиру, бо окислення жирів потребує великої кількості кисню, а додаткова вентиляція легенів супроводжується втратою водяної пари. Жир у горбах верблюдів не є для них основним джерелом водопостачання, оскільки витрата води на по­силене дихання при терморегуляції дорівнює кількості одержува­ної метаболічної вологи, а то й перевищує її. Тому верблюди по­требують періодичного пиття.
Комахи можуть більшою мірою, ніж хребетні тварини, використовувати метаболічну воду, оскільки їхня трахейна система здійснює значно ефективніший повітряний  дренаж у багатьох видів, що живуть у посушливих умовах, жирове тіло є переважно дже­релом води, а не енергетичних запасів. Гусінь одежної молі, мли­нової вогнівки, амбарний і рисовий довгоносики та багато інших тварин живуть виключно за рахунок сухої їжі.
Випаровування, зв'язане з необхідністю терморегуляції, може бути причиною виснаження водних ресурсів організму. В пустелях запобігти перегріванню випаровуванням води можуть лише великі тварини. Загальне теплове навантаження пропорційне відносній поверхні, а тому воно особливо велике для тварин малих форм. Маса тіла пустельних гризунів перебуває у межах 10–100 г. Якби ці дрібні звірки протистояли перегріванню шляхом випаро­вування, то для тварини, що має масу 100 г, витрата води стано­вила б на годину близько 15 % маси тіла, а для такої, яка важить 10 г.– близько 30%, тобто за кілька годин організм витратив би всю воду. Ось чому малі гомойотермні тварини, що живуть у сухо-- му і жаркому кліматі, уникають спеки, ховаючись під землею. Це дає їм змогу не витрачати воду на потреби терморегуляції [2].
У пойкілотермних підвищення температури тіла слідом за на­гріванням повітря дає змогу уникати зайвих втрат води, яка витрачається у гомойотермних для підтримання постійної температури. Це полегшує їм пристосування до жаркого клімату. Пере­ваги нестабільної температури тіла використовують і тварини з доброю температурною регуляцією, спеціалізовані до життя в пус­телі. Наприклад, верблюди здатні відключати на якийсь час тер­морегуляційне випаровування. Влітку температура тіла верблюда коливається протягом доби в межах 5–6 °С. Вранці вона стано­вить + 34...+ 35 °С. З настанням денної спеки тепло, що надходить із зовні, йде на нагрівання тіла до +40,7 °С, майже до межі витри­валості. При цьому тварина масою 500 кг акумулює близько 10500 кДж, для розсіювання котрих потрібно було б затратити 5 л води. Накопичене тепло виводиться з організму вночі прямим випромінюванням, коли повітря стає прохолоднішим за тіло.
Пойкілотермні тварини, однак, не можуть уникнути втрат води на випаровування, хоча мало використовують її на потреби термо­регуляції. Випаровування збільшується з температурою, посилен­ням сухості повітря, залежить від проникності покривів. Навіть у рептилій з їхнім ороговілим епідермісом втрати води через шкіру значні. У дрібних ящірок вони можуть досягати протягом доби 20 % маси тіла і більше. Отже, і для пойкілотермних основний шлях збереження водного балансу при житті в пустелі – це уник­нення зайвих теплових навантажень.
Таким чином, при розгляді способів регуляції водообміну в різних груп наземних організмів можна знову відзначити три основних шляхи адаптацій. Активне протистояння висушенню особливо характерне для склерофітів серед рослин, ксерофільних комах (наприклад, пустельних чорнишів), великих гомойотермних тварин арідних районів. Пасивна залежність від водного режиму середовища властива пойкілогідричним рослинам і тваринам, здатним переносити висихання: нагрунтовим водоростям, лишайникам, нематодам, коловерткам тощо. Елементи цього способу пристосування можна відзначити й у видів, які впадають у літню сплячку: ховрахів, піщанок та інших гризунів. Види, які уникають умов з нестачею вологи, є як серед рослин, так і серед тварин. Найчастіше пристосування виду до водного режиму середовища здійснюється тим чи іншим поєднанням всіх можливих шляхів адаптацій.

          2.4 Спільна дія температури та вологості на живі організми

Розподіл тварин і рослин залежить від багатьох екологічних факторів, що діють сукупно. Провідними кліматичними факторами є температура і вологість. Саме поєднання їх стає часто вирішальним у розподілі рослинності й тваринного населення.
Порівняємо два пункти – Хатангу й Ашхабад. При майже однаковій середньорічній кількості опадів (230 мм в Хатанзі й 231 мм в Ашхабаді), але при різному температурному режимі (середньорічні температури відповідно –13,5 і +15,7°С), різно­му розподілі опадів і поєднанні кількості опадів і температури за місяцями ми натрапляємо у названих пунктах на абсолютно різні типи рослинності. В районі Хатанги – лісотундра, а Ашхабад роз­ташований серед спекотливих середньоазіатських пустель. Це зумовлюється тим, що вологість ландшафту залежить не тільки від кількості опадів, а й від кількості тепла.
Одні й ті самі види в різних географічних зонах віддають перевагу різним місцям оселення [2].
За правилом передування, встановленим для рослинності В. В. Альохіним, дуже поширені види на півдні ростуть на північних схилах, а на півночі зустрічаються тільки на південних. Для тварин виявлено принцип зміни місць життя (Г. Є. Бей-Бієнко) і принцип зміни ярусів (М. С. Гіляров), згідно з якими види, мезофільні у центрі ареалу, на півночі його обирають більш сухі, а на півдні – більш вологі місця або переходять від наземного способу життя до підземного (численні комахи-фітофаги). Здатність видів жити в різних кліматичних умовах тим більша, чим слабкіше виявляється вплив клімату в тих конкретних місцях життя, які обирає вид (Ю. І. Чернов). Змінюючи місця життя, вид обирає поєднання факторів, що найбільш відповідають його екологічній валентності, і таким чином може долати кліматичні рубежі.
Знання кліматичних особливостей середовища надзвичайно важливе для розуміння екології виду. Для характеристики клімату в екологічних роботах широко застосовуються підсобні методи графічного зображення, як, наприклад, клімадіаграми, запропоновані Г. Госсеном і Г. Вальтером. Для побудови їх необхідно мати багаторічні дані про середньомісячну температуру і кількість опа­дів. По осі абсцис відкладають місяці, по вертикальній осі злі­ва–температуру, справа – кількість опадів у масштабі, при яко­му 10 °С відповідають 20 мм опадів. Крива температур відображає витрату вологи, а крива опадів – її нагромадження. Взаємне роз­ташування їх дає уявлення про характер водного балансу даної території. Простір між кривими опадів і температур прийнято заповнювати точками – якщо крива опадів проходить нижче, тобто позначено посушливий період. Якщо крива опадів проходить вище за лінію температур, то простір між ними вертикально заштрихо­вують, і це означає, що для вегетації рослинності вологи достатньо. Якщо протягом місяця вологи випадає понад 100 мм, то надмірність (понад 100 мм) прийнято зображувати у масштабі 1 : 10 і зовсім замальовувати. Цю вологу рослини практично не вико­ристовують, вона становить поверхневий стік. Під горизонтальною віссю чорною смугою відмічають місяці з від'ємними середньомісячними температурами, а смугою з навкісним штрихуванням – місяці, коли бувають приморозки, але середня місячна температура перевищує 0 °С. Напівпосушливий період (він особливо характерний  для  степів)   відмічають  на клімадіаграмах,  як  правило, переривчастим горизонтальним штрихуванням, при цьому співвід­ношення між температурою й опадами береться в масштабі 1:3, тобто 10 °С відповідає 30 мм опадів. Цифри на клімадіаграмах означають висоту даного пункту над рівнем моря, середньорічну температуру, річну кількість опадів у міліметрах, середню трива­лість безморозного періоду тощо.
Клімадіаграми можна побудувати для окремих років і, якщо розташувати їх послідовно одна за одною, матимемо кліматограму. На кліматограмах добре видно екстремально холодні чи екстремально сухі роки, що надзвичайно важливо враховувати при інтродукції рослин й акліматизації тварин.

 

3 Розрахункова частина

Кількісна оцінка видової структури популяцій

 

3.1 Завдання

1)  Розрахувати кількість взаємодій між видами у біоценозі.
2)  Розрахувати індекс домінування.
3)  Знайти індекс різноманітності Сімпсона.
4)  Визначити три показники видової різноманітності популяцій.
5) Розрахувати показник загальної різноманітності організмів – індекс

Шеннона.
6) Оцінити показник вирівнюванності Піелу.

3.2 Розрахунки

 

    1)  Кількість взаємодій між видами знаходимо за формулою:

              А=,                                                (3.1)

де S – загальна кількість видів.

  • Індекс домінування:

 

     (3.2)

де mi – кількість особин і-го виду;
N – загальна кількість живих організмів.

  • Розраховуємо індекс різноманітності Сімпсона:

 

                                                                  D=.                                                     (3.3)

  • Визначимо 3 показники видової різноманітності популяцій :

  
                                                                                (3.4)
                                                                   (3.5)
                                                                  (3.6)

  • Обчислюємо показник загальної різноманітності організмів індекс Шеннона:

 


                      (3.7)

6)      Оцінюємо індекс Піелу:
                                                                                                          
                                              (3.8)

 

ВИСНОВКИ

В курсовій роботі зроблено наступне:

  • Охарактеризовано воду як екологічний фактор

Вода – найважливіший екологічний фактор для всього живого на Землі. Усі процеси дихання, виділення, живлення, тобто обмін речовин протікає лише з участю води. Необхідна кількість води часто є обмежуючим фактором у життєдіяльності виду, що обумовлює його розселення і чисельність

  • Досліджено  вплив екологічних факторів на живі організми

За характером впливу на організм розрізняють екологічні  фактори, які діють прямо (безпосередньо впливають на обмін речовин, розвиток) та опосередковано(впливають на організм через зміну інших факторів). Однак, один і той же фактор може діяти прямо (наприклад, дія тепла на ріст ), і опосередковано (дія тепла на вологість грунту і через неї, опосередковано - на водний режим рослин).

  • Досліджено дію відносної вологості і опадів на поширення живих організмів

Опади - дощ, град, сніг крім водозабезпечення і створення запасів вологи можуть відігравати й іншу екологічну роль. Так, і сильні дощові зливи мають інколи суто механічну дію.

  • Встановлено, що вода є кліматоутворюючим фактором

Важливе значення полягає у тому,що має великий колообіг, тому що за допомогою нього живі організми отримують вологу з грунту, з атмосфери, а це дає їм змогу існувати і виконувати різноманітні функції.

  • Досліджено адаптації організмів до змін вологості
  • Вивчено пристосування рослин до підтримання водного балансу

Нижчі водні рослини поглинають воду усією поверхнею тіла. Нижчі наземні рослини з вологого субстрату поглинають воду за­нуреними в неї частинами слані, а вологу дощу, роси і туману – усією поверхнею. Серед вищих наземних рослин мохоподібні поглинають воду з грунту ризоїдами, а більшість інших – корінням, спеціалізова­ними органами, що всмоктують воду.

  • Встановлено розподіл екологічних груп рослин по відношенню до води:

- гідатофіти;
- гідрофіти;
- гігрофіти;
- мезофіти.

  • Проаналізовано водний баланс наземних тварин.

Таким чином, при розгляді способів регуляції водообміну в різних груп наземних організмів можна знову відзначити три основних шляхи адаптацій. Активне протистояння висушенню особливо характерне для склерофітів серед рослин, ксерофільних комах, великих гомойотермних тварин арідних районів. Пасивна залежність від водного режиму середовища властива пойкілогідричним рослинам і тваринам, здатним переносити висихання. Найчастіше пристосування виду до водного режиму середовища здійснюється тим чи іншим поєднанням всіх можливих шляхів адаптацій.

  • Досліджено спільну дію температури та вологості на живі організми.

Розподіл тварин і рослин залежить від багатьох екологічних факторів, що діють сукупно. Провідними кліматичними факторами є температура і вологість. Саме поєднання їх стає часто вирішальним у розподілі рослинності й тваринного населення.

10) В розрахунковій роботі проведена кількісна оцінка видової структури популяцій:
 - кількість взаємодій між видами: А=10;

 - індекс домінування: c=0,22;
 - індекс різноманітності Сімпсона: D=4,5;
 - показники видової різноманітності популяцій:
                          d=1,27 ; d=0,132 ; d=7,13;
      - індекс Шеннона: H=0,68;
      - індекс Піелу: e=0,97.

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

  • Загальна гідрологія: навчальний посібник / С.С. Лемківський,                  В.К. Хільчевський, О.Г Ободовський. - Київ. – 2000.- 262с.
  • Екологія: навчальний посібник / Н.М. Чернова, О.М. Билова.- Київ : Вища школа, 1986. – 230с.
  • Екологія: навчальний посібник /  В.П. Кучерявий. – Львів : Світ 2000. – 500с
  • Основи загальної екології  / Г.О. Білявський, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй. – 2-ге видання. - Київ : Вища школа, 1995. – 458с.
  • Основи екологічних знань / Г.О. Білявський, Р.С., І.Ю. Костіков. - Київ : Вища школа, 2000. – 532с.
  • Екологія / Д. Гайнріх, М. Гергт. – Львів : Світ, 2001. – 546с.
  • Екологія /  C. І. Дорогунцов, К.С. Коценко, О.К. Балова. - Київ : Вища школа, 1999. - 329с.
  • Екология / Ю. Одум: В 2 т. – Москва ’Генеза’, 1986. – 342с.
  • Основы общей екологии / Р. Риклефс. – Москва ’Генеза’, 1979. – 321с.
  • Екология / А.С. Степановських. – Москва ’Генеза’ , 2001. – 437с.

Скачати

Види навчальних матеріалів: 
Оцінка: 
0
No votes yet