Экология
Шрифт:
В любой еде содержится вода. Даже в засушенной корочке черного хлеба ее около 5 %, в молоке –87 %, в помидорах –85 %, в огурцах–95 %, высоким содержанием воды отличаются ягоды (малина, клубника, земляника, жимолость, ежевика и др.)
Количество воды, которое может потерять живой организм без ущерба для себя, колеблется в широких пределах. Для млекопитающих эти величины составляют 10 – 15 % от их веса. При потере всего 5 % из положенного организму человека количества жидкости пульс тут же учащается, а температура повышается. Потеря 12–15 % воды приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма.
Больше всего воды в течение суток из наземных животных нужно слону – около 90 л, причем для нормальной жизнедеятельности он должен пить ежедневно. Слоны одни из лучших «гидрогеологов» среди зверей и птиц. Водоемы они чувствуют на расстоянии до 4–5 км. В засушливое время слоны роют бивнями в руслах опустевших рек ямы, там собирается вода, которой пользуются другие животные. Роют колодцы и кенгуру, глубина колодцев доходит до 1 м.
Чтобы удовлетворить жажду, гиены иногда едят дыни и арбузы, а горный кенгуру обдирает кору деревьев и слизывает проступающий сок. Тела большинства животных содержат не менее 50 % воды. Например, в теле утки-кряквы и гусеницы, 85–90 % воды, у медуз воды более 98 %. Из животных наиболее «сухой» амбарный долгоносик, в нем содержится всего 46 % воды. Сочные плоды растений также содержат большое количество воды: в яблоках, грушах, грейпфрутах, мандаринах –85 %, в чёрной смородине – 80 %, в клубнике – 89 %, в мякоте ананаса – 86 %, в малине – 84-86 %, в крыжовнике – 86-89 %, в землянике – 90 %. В листьях большинства растений средней полосы в зависимости от погодных условий и этапов онтогенеза воды содержится 65-82 % сырой массы.
Растения выработали различные приспособления к недостатку влажности (длительный период покоя, когда растения переживают неблагоприятный период в виде семян, луковиц, клубней; резкое сокращение вегетационного периода; сильно развитая корневая система).
Растения подразделяют на несколько экологических групп, которые располагают по степени убывания влажности на территориях.
Гидадофиты (от греч. «гидатос» – вода и «фитон» – растение) – полностью или большей своей частью погруженные в воду растения.
Гидрофиты – растения, для которых менее важен влажный климат. К ним относятся пресноводные растения, которые меньше сталкиваются с проблемами осморегуляции.
Гидрофиты (от греч. «гидро» – вода) – растения, погруженные в воду меньшей своей частью.
Гигрофиты (греч. «гигрос» – влажный) – растения, избыточно увлажненных местообитаний, где воздух насыщен водяными парами. Среди таких растений калужница болотная.
Мезофиты (от греч. «мезос» – средний) – растения умеренно влажных местообитаний. В наших условиях это наиболее обширная экологическая группа растений – большинство цветковых растений, растущих в местах обеспеченных водой. Мезофиты имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, помогающих уменьшать потерю воды путем испарения (кутикула, защищенные устьица, сбрасывание листвы и др.). Среди них луговые травы (клевер, газонные травы), многие лесные травы (ландыш майский, майник двулистный), лиственные деревья (рябина, черемуха, осина, верба, береза, клен, ольха).
Ксерофиты – растения сухих местообитаний (представители пустынь и полупустынь), которые способны переносить продолжительную засуху.
2.2.Влияние комплексного воздействия экологических факторов
В неблагоприятных экологических условиях живые организмы подвергаются комплексному воздействию экологических факторов.
Закон взаимодействия экологических факторов гласит:оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либоэкологическому фактору окружающей среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы.
Один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает разное экологическое воздействие. Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе. Угроза замерзания значительно выше при морозе с сильным ветром, чем в безветренную погоду.
Следовательно, одно и то же экологическое воздействие может быть получено разными способами. Увядание растений можно приостановить за счет увеличения количества влаги в почве, а также в результате снижения температуры воздуха, уменьшающего испарение. Таким образом, создается эффект частичного взаимозамещения экологических факторов.
Однако взаимная компенсация действия экологических факторов окружающей среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя. Например, отсутствие воды при наличии всех остальных благоприятных факторов приводит к гибели растений, подобная закономерность наблюдается при отсутствии хотя бы одного из основных элементов минерального питания. Крайний дефицит тепла в полярных пустынях нельзя восполнить ни обилием влаги, ни круглосуточной освещенностью.
В окружающей среде всегда какой-либо фактор оказывается в минимуме или максимуме, характеризуется как лимитирующий фактор, который ограничивает размножение.В качестве примера можно взять городские экосистемы, в городе организмы обычно чувствуют недостаток многих факторов и переизбыток вредных веществ, поступающих благодаря выбросам автотранспорта, промышленных производств и т. д. Таким образом, в городе наблюдается комплексное воздействие неблагоприятных экологических факторов, например тяжелых металлов, засоления и т. д.
Влияние комплексного воздействия тяжелых металлов
Закон взаимодействия экологических факторов как правило применяют для факторов «естественного» происхождения (например, влажность и температура). Однако, и при взаимодействии антропогенных экологических факторов, не всегда усиливается токсическое действие. Рассмотрим влияние тяжелых металлов на растения.Например,Zn относительно активен в биохимических процессах. Во взаимодействии Zn – Cd часто наблюдается как синергизм, так и антагонизм.Антагонистические взаимоотношения между Zn и Cu проявляются в торможении поглощения одного элемента другим, что может указывать на участие в поглощении обоих элементов одних и тех же носителей. Учитывая более высокую степень фитотоксичности Cu, в некоторых случаях степень воздействия этого тяжелого металла может ослабевать. Таким образом, при комплексном взаимодействии металлов может наблюдаться нарушение свойственных растениям соотношений. Избыточное поступление одного из металлов может привести к недостаточности другого необходимого минерального элемента в результате ограничения его поступления или связывания в тканях. Механизмы, которые приводят к недостатку поступления металла, могут быть связаны с конкуренцией металла с необходимым элементом за места на специфических переносчиках при поступлении в клетку и передатчиках этого элемента по метаболической цепи. Антагонизм может проявляться как между отдельными тяжёлыми металлами, так и между тяжелыми металлами и металлами – макроэлементами Ca, Mg или К, а также фосфором.
В почвах городских экосистем содержатся различные токсиканты. Однако, антропогенные факторы могут уменьшить негативное воздействие других экологических факторов, выступая определенном образом механизмом устойчивости городской экосистемы.
Подщелачивание почв снижает подвижность различных химических элементов и, следовательно, уменьшает их токсичность. В гумусовых горизонтах повышается содержание обменных катионов, что усиливает буферные свойства почвы. Например, кадмий и медь наиболее подвижны в кислых лёгких минеральных почвах. Естественные почвы сохранились в основном только, в некоторых парках, расположенных на окраинах города, они характеризуются кислой и слабокислой реакцией среды. Для почв большей части территории Москвы характерны нейтральная и слабощелочная реакции. Слабощелочная реакция, характерная для насыпного слоя, снижает негативное воздействие тяжелых металлов.
Закон взаимодействия экологических факторов для антропогенных факторов химической природы можно сформулировать следующим образом: при взаимодействии антропогенных химических факторов наблюдается либо усиление токсического действия в результате простого суммирования или улучшения поглощения токсикантов, либо ослабление за счет подавления поглощения одного или ряда вредных веществ другим, или перевода токсиканта в физиологически инертные формы.
2.3. Жизненные формы организмов