ОСНОВНІ СЕРЕДОВИЩА ПЕРЕБУВАННЯ ОРГАНІЗМІВ. НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ

Згадаєте! Що таке середовище перебування? Чим забезпечується теплокровность організмів?

Живі організми - мешканці нашої планети - освоїли чотири основні середовища перебування: наземно-повітряний, водну, ґрунт, а також організми інших видів.

Наземно-повітряне середовище перебування найбільш різноманітні по своїх умовах. Провідна роль серед факторів неживої природи отут належить освітленості, температурі, вологості, газовому складу атмосфери.

Освітленість. У спектрі сонячного випромінювання виділяють три ділянки, що відрізняються по своїй біологічній дії: ультрафіолетові, видимі й інфрачервоні промені (мал. 86).

Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль до 0,29 мкм згубно впливають на живу матерію, але їх майже повністю погло-

щает озоновий екран, що утвориться при дії космічного випромінювання на кисень атмосфери. Без озонового екрана існування організмів на суші взагалі було б неможливим. Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль 0,29-0,40 мкм у більших дозах також негативно впливають на живі організми, викликаючи різні біохімічні процеси. Однак у невеликих дозах ці промені необхідні твариною, тому що сприяють утворенню в шкірі вітаміну D.

На частку видимих променів з довжиною хвиль від 0,41 до 0,75 мкм доводиться понад 50% сонячного випромінювання, що досягає поверхні Землі. Саме завдяки цим променям зелені рослини, деякі прокаріоти й одноклітинні тварини здатні до фотосинтезу.

Інфрачервоні промені з довжиною хвиль понад 0,75 мкм є джерелом теплової енергії для живих істот. Деякі організми (напр., рослини, комахи, земноводні, плазуючі) використають їх для підвищення температури тіла.

Відповідно до потреби в освітленості серед рослин виділяють світлолюбні, тіньовитривалі й тіньолюбні види.

До світлолюбних видів ставляться мешканці відкритих, добре освітлених місць виростання (сосна звичайна, береза бородавчаста, різні види ковили й т.д.). Тіньолюбні рослини виростають у притінках і здатні вловлювати для фотосинтезу навіть розсіяне світло (плаун бу-

лавовидный, кислица звичайна, ялина європейська й ін.)- Тіньовитривалі рослини (дуб черешчатый, граб звичайний, липа сердцелистная й ін.) можуть виростати як на відкритих, добре освітлених місцях, так і витримувати певний ступінь затінення. Тому в них є пристосування, характерні як для світлолюбних, так і тіньолюбних рослин.

У тварин світло відіграє важливу роль при орієнтації в просторі, а реакція на тривалість світлового періоду доби дає їм можливість, як і іншим організмам, регулювати свої життєві процеси залежно від сезону року. Докладніше про значення цього явища ви довідаєтеся нижче.

Стосовно світла у тварин можна виділити дві групи: «нічну» (види, активні вночі) і «денну» (види, активні вдень) {мал. 95).

Температура навколишнього середовища грає винятково важливу роль у житті організмів, оскільки впливає на температуру їхнього тіла. У свою чергу, температура тіла організмів визначає швидкість реакцій обміну речовин: низькі температури гальмують їх, але занадто високі можуть викликати денатурацію білків, зокрема ферментів.

У більшості організмів оптимальні значення температури лежать у досить вузьких межах - від + 10°С до + ЗО°С. Але в неактивному стані живі організми можуть витримувати значно більше широкий діапазон температур (від -200°С до +100°С). Наприклад, суперечки деяких видів бактерій нетривалий час можуть переносити температуру до +180°С, а цисти найпростіших, яйця круглих хробаків і коловерток, насіння й пилок рослин, суперечки прокаріот після зневоднювання не втрачають життєздатності й при температурі, близької до абсолютного нуля (-271,16° С).

Переносити несприятливі умови, зокрема температуру, організми (спорообразующие бактерії, гриби, одноклітинні тварини й ін.) можуть у стані анабіозу. Анабіоз (від греч. анабиозис - повернення до життя) - стан організмів, при якому відсутні помітні прояви процесів життєдіяльності в результаті значного вповільнення процесів обміну речовин. Анабіоз супроводжується значними втратами води (до 75%). При настанні сприятливих умов організми виходять зі стану анабіозу й процеси життєдіяльності відновляються.

Виды, здатні існувати при низьких температурах, називають холодостійкими (деякі бактерії, лишайники, мохи, членистоногие й ін.) (мал. 87, 88). Вони мають певні пристосування для перебування в умовах низьких температур. Наприклад, у рослин, мешканців тундри, високогір'я стебло низький, сланкий по землі. У клітинному соку таких рослин накопичуються цукри, що знижують крапку замерзання цитоплазми. У комах функцію «антифризу» виконує гліцерин, що концентрується в їхній гемолімфі. Комахи північних широт часто мають чорне фарбування, що дозволяє краще поглинати тепло сонячних променів. Теплокровні тварини холодних

регіонів мають добре розвитий волосяний або пір'яний покрив, жировий прошарок тіла (у синього киту його товщина досягає 50 див), що забезпечують надійну теплоізоляцію.

Є й теплолюбні організми, здатні існувати в умовах підвищених температур. Наприклад, деякі представники бактерій, циано-бактерий, членистоногие гарячих джерел здатні витримувати температури до +80° С и вище.

Температурні адаптації тварин часто пов'язані з особливостями будови їхнього білків, здатних зберігати властиву їм структуру при дії високих або низьких температур, хімічною або фізичною терморегуляцією, особливостями поводження. Терморегуляція (від греч. терме - тепло т&регуло - упорядковую, регулюю) - здатність організмів підтримувати постійне співвідношення між утворенням тепла в організмі (теплопродукцією) або його поглинанням із зовнішнього середовища й втратами теплової енергії (тепловіддачею).

Хімічна терморегуляція забезпечується збільшенням утворення тепла у відповідь на зниження температури середовища перебування (напр., завдяки найшвидшому розщепленню запасних органічних сполук або скороченню м'язів). Фізична терморегуляція обумовлена зміною рівня тепловіддачі (регуляція положення волосяного або пір'яного покриву, діаметра капілярів шкіри, потоотделения, випару води рослинами й т.д.). Фізична терморегуляція можлива й завдяки зміні поводження тварин, здатних у холодну погоду збиратися разом, ховатися від несприятливих температур у місцях з незначними її коливаннями (напр., у ґрунті, печерах).

Від здатності підтримувати температуру тіла на відносно постійному рівні, що не залежить від температури навколишнього середовища, тварин ділять на теплокровні й холоднокровні. Теплокровні тварини (ссавці, птахи) мають зроблені механізми терморегуляції, у них відносно високий рівень обміну речовин, завдяки якому в організмі утвориться велика кількість тепла. Це дозволяє підтримувати температуру тіла на відносно постійному рівні, що не залежить від температури навколишнього середовища. У холоднокровних тварин (безхребетні, риби, земноводні, плазуючі) здатність до терморегуляції обмежена, тому температура їхнього тіла в значній мірі залежить від температури навколишнього середовища. У результаті теплокровні тварини можуть зберігати активність при значних змінах температури навколишнього середовища, а холоднокровні тварини при досить низьких і високих температурах втрачають активність (упадають у стан заціпеніння).

Вологість. Про ролі води в забезпеченні біохімічних процесів, утворенні й підтримці структури певних молекул ви довідалися раніше. У процесі адаптації до перебування в назем -але-повітряному середовищу виникли пристосування до ощадливого по-

треблению й витраті води, що дозволяє підтримувати її зміст в організмі на відносно постійному рівні.

Наприклад, у вищих рослин посушливих місць виростання коріння здатні проникати на значну глибину (напр., сосна звичайна, верблюжа колючка), що дозволяє використати ґрунтові води. Або ж коренева система може сильно розгалужуватися у верхніх шарах ґрунту (напр., кактуси), забезпечуючи ефективне поглинання води зі значної площі під час короткочасних дощів. У таких рослин зменшується площа листових пластинок, товщає кутикула, зменшується кількість устячок, листові пластинки видозмінюються на голки, а функцію фотосинтезу виконує зелене стебло (напр., кактуси, верблюжа колючка). Деякі рослини здатні накопичувати воду у своїх органах (напр., кактуси, алое, молодило), а потім її ощадливо використати. Багаторічні трав'янисті рослини переживають посушливий період у вигляді підземних пагонів (кореневищ, цибулин і ін.), тоді як їхня надземна частина відмирає. Дерева й чагарники зменшують випар, скидаючи листи.

Вищі рослини стосовно води ділять на такі групи: вища водна рослинність - рослини, нездатні виростати поза водним середовищем (элодея, латаття, ряска); вологолюбні рослини виростають в умовах підвищеної вологості - на болотах, вологих ґрунтах тінистих лісів і т.д. (росичка, сфагнум, кукушкин льон, бальзамін); засухостійкі рослини населяють сухі місця й здатні переживати періоди посухи (ковила, типчак, кактуси). Проміжне положення між вологолюбн і засухостійкими займають рослини, що виростають в умовах достатньої, але не надлишкової вологості ґрунтів (ясен, клен, дуб). Такі рослини здатні витримувати короткочасну посуху.

Среди тварин також виділяють вологолюбних (мокриці, земноводні), сухолюбивых (комахи, паукообразные, що плазують - мешканці пустель) і засухостійких (більшість тварин) (мал. 88).

Тварини одержують воду трьома основними шляхами: під час водопою, з їжею й при розщепленні органічних сполук, переважно жирів. В умовах посушливого клімату збереженню води в організмі сприяють покриви, що запобігають її випар (напр., кутикула комах, лусочки плазуючих); особливі органи виділення (напр., у комах). Крім того, тварини посушливих місць перебувань можуть бути активні вночі, коли повітря більше вологий і прохолодний, а на період тривалої посухи вони можуть упадати в неактивний стан. Великі тварини (антилопи, слони) можуть переборювати значні відстані в пошуках джерел води.

Газовий склад атмосфери. Головними компонентами нижніх шарів атмосфери є кисень (приблизно 21%), вуглекислий газ (близько 0,03%) і азот (понад 78%). Ви вже знаєте, що кисень необхідний організмам для аеробного подиху. В умовах недостачі або повної відсутності кисню можуть ви-

живати тільки організми, здатні одержувати енергію за рахунок бескислородного розщеплення органічних сполук (анаэробное подих). Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері гальмує процеси подиху, але до певного ступеня підвищує інтенсивність фотосинтезу. Крім того, вуглекислий газ характеризується високою теплоємністю, тому збільшення його концентрації підвищує температуру атмосфери.

У повітря з викидами промислових підприємств і транспорту попадають метан, сірководень, аміак, оксиди сірки й азоту, частки пилу й т.д., що негативно впливають на життєдіяльність організмів, у першу чергу зелених рослин.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Які основні середовища перебування організмів? 2. Яку роль грає освітленість у забезпеченні життєдіяльності організмів? Які пристосування спостерігаються в організмів для перебування в різних режимах освітленості? 3. Як температура впливає на процеси життєдіяльності організмів? Як організми пристосовуються до життя в різних температурних умовах? 4. Що таке анабіоз? Яке його біологічне значення? 5. Яка роль води в житті організмів? Які пристосування вони мають для існування в умовах дефіциту вологи?

Подумайте! Чому під час переохолодження ссавці тварини й людина починають тремтіти?

Поиск по сайту: