Влажность_как_экологический_фактор_среды

1. Влажность как экологический фактор среды

В наземных условиях влажность чаще других экологических факторов лимитирует рост и
развитие организмов.
Объясняется это тем, что вода играет огромную роль в их жизни. Она является
универсальным растворителем, средой для биохимических реакций в клетке.
Молекулы воды могут непосредственно участвовать в обмене веществ.
Являясь основным структурным компонентом клеток, вода обусловливает поддержание
их формы при отсутствии клеточной стенки.
У некоторых животных (круглые и кольчатые черви) она служит гидростатическим
скелетом.
Обладая высоким поверхностным натяжением, вода выполняет транспортную функцию
(передвижение веществ) в организме.
Благодаря высокой удельной теплоемкости, теплопроводности и теплоте
парообразования вода обеспечивает поддержание теплового баланса в организме и
предотвращает его перегрев.

2. Недостаточная или избыточная увлажненность среды — главная экологическая проблема наземных обитателей. Степень увлажненности

среды влияет на внешний облик и внутреннее строение организмов. В связи с этим
выделяют различные экологические группы растений.
• Растения более чувствительны к
содержанию влаги в среде обитания, чем
животные.
• Вследствие неподвижного образа жизни
они не могут перемещаться в поиске воды
и должны адаптироваться к водному
режиму своего местообитания.
• В наземной среде обеспеченность
местообитаний водой и ее доступность
весьма нестабильны.
• Выработка адаптаций к дефициту влаги —
ведущее направление эволюции растений
при освоении суши.
• Все наземные растения по отношению к
влаге принято делить на три экологические
группы: гигрофиты, ксерофиты и мезофиты.

3.

• Гигрофиты (от греч. hygrós — влажный,
phytón — растение) — растения сильно
увлажненных мест с высокой влажностью
воздуха.
• Представителями гигрофитов являются
рис, осоки, росянка, пушица, сердечник,
калужница болотная, папирус.
• Они встречаются во всех климатических
зонах.
• У гигрофитов слабо развиты механическая
ткань, кутикула и эпидермис.
• В мякоти листьев имеются крупные
межклетники.
• У некоторых видов в корнях и стеблях
возможно наличие аэренхимы (от греч. aér
— воздух, énchyma — ткань) — ткани,
запасающей воздух (болотные гигрофиты).
• Слабо развита корневая система (корни
тонкие, часто без корневых волосков).
• Гигрофиты не способны перенести даже
небольшой недостаток влаги в почве и
быстро увядают

4.

• Ксерофиты (от греч. xēróx — сухой) —
растения, приспособившиеся к жизни в
засушливых местах (степи, пустыни,
полупустыни, саванны, высокогорья,
жестколистные вечнозеленые леса,
песчаные дюны).
• Они способны длительно выдерживать
недостаточное увлажнение.
• У ксерофитов приспособленность к сухим
местообитаниям связана с ограничением
затрат воды на транспирацию.
• У одних представителей она
сопровождается активным добыванием
воды при ее недостатке в почве.
• А у других — способностью запасать воду
в тканях и органах на время засухи.
• В зависимости от типа адаптаций
выделяют две формы ксерофитов —
суккуленты и склерофиты.

5.

• Суккуленты (от лат. succulentus — сочный) —
многолетние растения, способные запасать воду в
своих тканях и органах, а затем экономно ее
расходовать.
• В зависимости от того, в каких органах запасается
вода, различают три типа суккулентов: листовые,
стеблевые и корневые.
• Листовые суккуленты накапливают воду в
мясистых листьях. Они встречаются в засушливых
областях Центральной Америки (агава), Африки и
Средней Азии (алоэ), а также на сухих песчаных
почвах в умеренных широтах (очиток, молодило).
• Стеблевые суккуленты имеют сильно развитые
водозапасающие ткани в коре и сердцевине
стебля. Они широко представлены в американских
пустынях (кактусы) и засушливых областях Африки
(молочаи).
• Корневые суккуленты запасают воду в тканях
подземных частей растений. Растущее в Мексике
невысокое дерево сейба мелколистная имеет на
корнях вздутия диаметром до 30 см, в которых
накапливается вода.

6.

• Суккуленты интенсивно
всасывают воду
поверхностными корнями,
влага глубоких слоев почвы для
них недоступна.
• Эпидермис у этих растений
покрыт мощной кутикулой.
• Часто имеется восковой налет
или густое опушение.
• Немногочисленные устьица
погруженного типа днем чаще
всего закрыты.
• У стеблевых суккулентов листья
редуцированы до колючек
(кактусы). Функция фотосинтеза
перешла к стеблю, который
приобрел зеленый цвет.

7.

• Склерофиты (от греч. sclēros —
твердый) — растения со
сниженной транспирацией и
способностью активно добывать
воду при ее недостатке в почве
(полынь, саксаул, верблюжья
колючка, бодяк, ковыль,
чертополох).
• Они не запасают влагу на
период засухи, а добывают ее и
экономно расходуют.
• Обитают склерофиты
преимущественно в степях и
пустынях, засушливых
местообитаниях умеренной зоны

8.

• Склерофиты имеют сухие жесткие листья и стебли,
покрытые толстой кутикулой.
• Из-за сильного развития механических тканей при водном
дефиците у них не наблюдается увядания.
• Они могут переносить глубокое обезвоживание и без
заметного ущерба терять 25—75 % водного запаса
(гигрофиты вянут при потере 1—2 % воды).
• В силу высокой концентрации веществ в клеточном соке у
склерофитов развивается большая сосущая сила, поэтому
их называют «растениями-насосами».
• Их корни уходят глубоко в землю (у колючки верблюжьей
длина главного корня достигает 15 м). Некоторые
представители образуют разветвленную поверхностную
корневую систему (степные злаки).
• В периоды засух транспирация уменьшается за счет ряда
морфологических адаптаций.
• Во-первых, у склерофитов мелкие, часто в виде игл или
колючек, листья. Они имеют восковой налет или
опушение и устьица погруженного типа.
• Во-вторых, клетки склерофитов способны удерживать
воду благодаря высокой вязкости цитоплазмы.

9.

1.Водные растения, или гидатофитыцеликом или большей своей частью
погружены в воду
К этой группе относят валлиснерию,
роголистник, пузырчатку, ряска
В эпидермисе отсутствуют устьица, нет
кутикулы, у некоторых, например у ряски
Листовые пластинки тонкие, сильно
рассечённые, что способствует более
полному использованию рассеянного водой
света и усвоению углекислого
В пресных водоемах в стеблях растений
слабо развиты механические ткани.
Например, если извлечь из воды кувшинку
белую или кубышку желтую, то их стебли
поникают и не способны поддерживать
цветки в вертикальном положении.
Опорой для них служит вода за счет ее
высокой плотности. газа.
На рис. пузырчатка и ряска

10.

• Адаптацией к недостатку кислорода в воде является
наличие в органах водных растений воздухоносной
ткани (аэренхимы).
• Минеральные вещества находятся в воде в
растворенном состоянии, поэтому слабо развиты
проводящие ткани и корневая система.
• Корни могут вообще отсутствовать (вольфия
бескорневая) либо служить только для закрепления
в субстрате (рогоз, стрелолист, частуха), поэтому
корневых волосков на корнях нет.
• Устьица у плавающих листьев находятся на верхней
стороне, а у погруженных в воду — отсутствуют.
• Для некоторых растений, имеющих погруженные в
воду и надводные листья (кувшинка, стрелолист),
характерно наличие листьев разной формы —
гетерофилия.
• Пыльца, плоды и семена водных растений
приспособлены к распространению водой. Они
имеют пробковые выросты или прочные оболочки,
предотвращающие попадание воды внутрь и
загнивание.

11.

• 2.Наземно водные растения, или
гидрофиты нижней частью
погружены в воду. Растения этой
группы растут по берегам
водоёмов, на мелководье, на
болотах.
• К ним относят тростник, кувшинку,
вахту, калужницу, рогоз и др.
• Лучше, чем у водных, развиты
проводящие и механические
ткани, есть эпидермис с
устьицами, хорошо развита
аэренхима.

12. 3.Растения влажных мест суши, или гигрофиты (от греч. hygros — влажный), растут в условиях повышенной влажности воздуха.

Растения нижних ярусов сырых лесов, например
недотрога, папоротники , а также открытых
увлажнённых мест: бодяк огородный, рис, папирус,
росянка и др.
Большие тонкие листья, со слабо утолщенными
клетками эпидермиса, листья на поверхности
имеют волоски из клеток эпидермиса для
увеличения площади листа
Из-за высокой влажности воздуха у этих растений
затруднена транспирация, недотрога, папоротники
Обводнённость тканей достигает у гигрофитов 80 %,
поэтому при наступлении даже непродолжительной
засухи растения этой экологической группы быстро
завядают и могут погибнуть
Растения влажных мест суши: 1 — недотрога; 2 —
папоротник орляк

13.

• Мезофиты (от греч. mésos — средний) — растения,
обитающие при среднем увлажнении, умеренном
тепловом рeжиме и достаточно хорошем обеспечении
минеральным питанием.
• Это наиболее многочисленная экологическая группа,
объединяющая растения, которые могут переносить
непродолжительную и не очень сильную засуху.
• К ним относится большинство лиственных древесных
растений лесов умеренного пояса, кустарники подлеска,
травянистые растения дубрав, растения заливных лугов,
степные и пустынные эфемеры и эфемероиды, многие
сорные и большинство культурных растений.
Из приведенного перечня видно, что группа мезофитов
очень обширна и неоднородна.
• 1 — тысячелистник;
• 2 — боярышник
• По сравнению с гигрофитами и ксерофитами мезофиты
имеют адаптивные признаки промежуточного характера.
У них умеренно развита корневая система.
• На корнях имеются корневые волоски, в листьях —
небольшое количество устьиц.
• В зависимости от обеспеченности влагой устьица могут в
любое время открываться или закрываться.

14. По отношению к степени влажности животных

водные (кораллы, медузы, рыбы и
др.),
полуводно- наземные (лягушки,
крокодилы и др.),
наземные (большинство
членистоногих, пресмыкающихся,
птиц и млекопитающих).

15. По потребности к водному режиму местообитаний наземные животные подразделяются на три экологические группы: гигрофилы, мезофилы

и
ксерофилы
• Гигрофилы — это животные, обитающие на
участках с повышенной влажностью: в
заболоченных местах, во влажных лесах, в
поймах рек, по берегам водоемов, а также
в почве (дождевые черви) или в гниющей
древесине.
• В эту группу входят земноводные (лягушки,
жабы), крокодилы, бобры, выдры,
стрекозы, жуки-прицепыши и др.
• Их можно назвать влаголюбивыми
наземными организмами.
• У этих животных практически отсутствуют
механизмы регуляции водного обмена,
они не способны накапливать большое
количество воды в своем теле и
удерживать его длительное время.
• Это обстоятельство вынуждает их
постоянно пополнять запасы воды.

16.

• Осуществляется водопоглощение путём питья (птицы,
млекопитающие),
• Всасывания воды через покровы тела в жидком или
парообразном состоянии (земноводные, некоторые
насекомые, клещи).
• Значительная часть животных засушливых мест
(особенно пустынь) никогда не пьют и довольствуются
только той водой, которая поступает с пищей
• Встречаются животные, живущие за счёт
метаболической (эндогенной) воды, образуемой в
процессе окисления накапливаемых запасов жира
(верблюд, мучной хрущак, платяная моль).
• В процессе биологического окисления из 100 г жира
образуется около 107 г эндогенной воды, используемой
далее в обменных процессах.
• Животные, приспособленные к недостатку влаги:
• 1 — одногорбый верблюд (дромедар);
• 2 — мучной хрущак

17.

• Для животных, добывающих воду с
большими трудностями, характерны
различные способы и средства её
экономии:
• ночной образ жизни,
• плотные непроницаемые покровы
тела,
• редкие дыхательные движения,
• максимально обезвоженные продукты
выделения (моча и экскременты),
• пониженные потоотделение и отдача
воды со слизистых оболочек
• с началом сухого и жаркого сезона
года некоторые животные (степные и
пустынные грызуны, черепахи,
некоторые насекомые) впадают в
летнюю спячку, у них временно
ослабляются все жизненные процессы.

18.

• Мезофилы — это животные,
существующие в условиях
умеренной влажности и
средних температур.
• Это самая многочисленная
группа. К ним относится
большинство обитателей
средних широт: лоси, лошади,
медведи, волки, кабаны,
зайцы, белки, лесные птицы,
многие насекомые.

19.

• Ксерофилы — это животные, приспособленные к условиям
жизни в местах с пониженной влажностью, часто в условиях
недостатка воды.
• Они обитают в пустынных и степных природных зонах.
• Ксерофилы хорошо переносят отсутствие влаги, у них
уменьшено испарение воды с кожи.
• В эту группу входят верблюды, дрофы, страусы, змеи, вараны,
насекомые (жуки скарабеи), грызуны (суслики, тушканчики).
• Они довольствуются влагой, получаемой с пищей, или
метаболической водой, образующейся в результате распада
жиров
• У насекомых, обитающих в засушливых районах,
выделительные органы — мальпигиевы сосуды — свободными
концами входят в стенку задней кишки и всасывают воду из ее
содержимого.
• Таким образом, вода вновь возвращается в организм
(пустынные жуки чернотелки, муравьиные львы, личинки
божьих коровок).
• Пресмыкающиеся и птицы экономят воду при выделении мочи
и кала. Есть животные более специализированные к жизни в
этих условиях.
Например, слоновая черепаха запасает воду в мочевом
пузыре.

20.

• Приспособления животных к дефициту воды:
• образование метаболической (эндогенной) воды при окислении
жиров (верблюд, мучной хрущак, платяная моль);
• плотные непроницаемые покровы тела, препятствующие
испарению воды (членистоногие, рептилии);
• пониженное потоотделение и пониженная отдача воды со
слизистых оболочек за счет длинных и узких носовых ходов
(верблюд);
• максимально обезвоженные продукты выделения – длинные
канальцы нефрона, выведение мочевой кислоты с мочой, сухие
экскременты (насекомые, рептилии);
• ночной образ жизни, укрытие в жару в тени, норах;
• летняя спячка (суслики, черепахи и др.)

21.

• Эритроциты почти всех
млекопитающих, в том числе человека,
имеют форму двояковогнутого диска и
составляют около 45 % объёма крови.
• У верблюдов же эритроциты
представляют собой очень плоские
эллипсы с прочным цитоскелетом, их
содержание в крови — около 28%.
• Какие преимущества даёт эритроцитам
человека двояковогнутая форма?
Дайте аргументированные ответы.
• Какая особенность физиологии
верблюдов привела к отличиям в
строении и содержании их
эритроцитов?
• Каким образом особенности в
строении и концентрации эритроцитов
у верблюдов позволяют им
выдерживать значительное
обезвоживание организма?

22. Пояснение

1.Эритроцитам человека имеют двояковогнутая форму. Не имеют ядра.
Имеют большое отношение площади поверхности к объёму клетки, поэтому
могут переносить большое количество газов.
2. Это обеспечивает интенсивный (быстрый) газообмен в тканях.
3. А способность изгибаться (менять форму), позволяет проникать в самые
тонкие капилляры.
4. У верблюдов часто происходит обезвоживание.
5. Эритроциты имеют прочный цитоскелет, малое количество цитоплазмы в
эритроцитах, позволяет клеткам сохранять форму (выдерживать высокое
осмотическое давление плазмы).
6. Низкая концентрация эритроцитов предотвращает увеличение вязкости
крови.
Благодаря этим особенностям, верблюды могут терять до 27 % воды от веса
тела (смертельно для большинства млекопитающих) без критического
повышения вязкости крови, сохраняя способность к нормальному
кровообращению.

23.

• Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у животных,
подвергающихся тепловым перегрузкам. Для человека потеря
воды, превышающая 10 % массы тела, смертельна. Собаки
переносят потери воды до 17 %, овцы — до 23 %, верблюды — до
27 %.

24.

• Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под
которыми они указаны.
• Какие физиологические адаптации для выживания в засушливых
местах обитания существуют у млекопитающих?
• 1. Формирование длинных передних конечностей.
• 2. Выделение слизи на поверхности кожи.
• 3. Обильное развитие потовых желёз.
• 4. Удлинённая носовая полость с узким носовым проходом.
• 5. Интенсивная реабсорбция воды в почках.
• 6. Крайнее обезвоживание фекалий.
• Пояснение.
• Физиологические адаптации для выживания в засушливых местах
обитания:4) удлинённая носовая полость с узким носовым
проходом;5) интенсивная реабсорбция воды в почках;6) крайнее
обезвоживание фекалий. Ответ: 456.

25.

• Выберите три верных ответа и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
• Какие адаптации к водной среде есть у таких водных растений как элодея и роголистник?
• 1) содержание ядовитых веществ
• 2) вегетативное размножение
• 3) наличие аэренхимы
• 4) отсутствие устьиц
• 5) слабое развитие механических тканей
• 6) питание насекомыми
• Пояснение.
• Адаптации к водной среде:
• 3) наличие аэренхимы;
• 4) отсутствие устьиц;
• 5) слабое развитие механических тканей.
• Ответ: 345.

26.

• Установите соответствие между признаками растений и их
классификацией по отношению к воде: к каждой позиции, данной в
правом столбце, подберите соответствующую позицию из второго
столбца.
• ПРИЗНАКИ РАСТЕНИЙ
• А) целиком или большей частью погружены в воду
• Б) в эпидермисе отсутствуют устьица
• В) растут по берегам водоёмов на мелководье
• Г) листовая пластинка тонкая, сильно рассечённая
• Д) хорошо развита аэренхима
• Е) хорошо развиты механические ткани листа, устьица на верхней
стороне
• ГРУППЫ ПОКЛАССИФИКАЦИИ
• 1) гидатофиты
2) гидрофиты

27.

• Экологические группы растений по отношению к воде
• Гидатофиты — это растения, большая часть площади которого (или даже все растение целиком)
находятся в воде.
• К ним относятся рдесты, кувшинки, кубышки, элодея (водяная чума) и так далее.
• Гидрофиты — это растения, начинающий свой жизненный цикл в воде, но со временем стебли и
листья которого покидают пределы воды. К ним относятся частуха, тростник, рис и так далее.
• Гигрофиты — это растения, живущие на сильно увлажненных почвах.
• К ним относятся многие виды папоротников, чаровница (цирцея), адокса, болотный подмаренник и
так далее.
• Мезофиты — это растения, живущие на достаточных (не влажных и не сухих) почвах.
• К ним относятся большинство лесных и луговых трав, цветов, кустарников и деревьев: липа, береза,
лещина, крушина, клевер, тимофеевка, костер, луговая овсяница и так далее.
• Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие
добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи.
• Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во
время продолжительной засухи остаются в активном состоянии.
• Это растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей,
песчаных дюн.
• Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты.

28.

• Пояснение.
• 1. Гидатофиты: А) целиком или большей частью погружены в
воду; Б) в эпидермисе отсутствуют устьица; Г) листовая пластинка
тонкая, сильно рассечённая; Д) хорошо развита аэренхима.
• 2. Гидрофиты: В) растут по берегам водоёмов на мелководье;
Е) хорошо развиты механические ткани листа, устьица на верхней
стороне.
• Ответ: 112112.

29.

Установите соответствие между характеристиками и
экологическими группами растений:
1) склерофиты, 2) суккуленты, 3) гидрофиты.
Запишите указанные цифры в порядке, соответствующем буквам.
• А) жёсткие листья с толстой кутикулой
• Б) обезвоженный побег
• В) наличие в стебле воздушных полостей
• Г) редукция механических тканей
• Д) развитая водоносная ткань
• Е) обитание в прибрежьях водоёмов
• Ответ113323

30.

• На рисунке 1 изображено растение и
внутреннее строение его стебля. На
рисунке 2 изображено другое растение
и внутреннее строение его листа.
• (А) Определите экологическую группу
растений 1 и 2 по отношению к фактору
влажности-гидатофиты
• Обоснуйте приспособительные
значения таких признаков этих
растений как: (Б) сильная
рассечённость - листьев увеличение
площади поверхности для поглощения
света
• (В) наличие крупных воздушных
полостей - накопление кислорода в
условиях его недостатка
• (Г) слабое развитие механических
тканей приспособление к высокой
плотности среды

31.

• Растения-ксерофиты имеют
множество адаптаций,
обусловленных засушливым
климатом в их местах обитания.
Объясните значение таких
адаптаций, как
• (А) густая сеть жилок, 3
• (Б) сильно развитая
механическая ткань, 2
• (В) толстая кутикула, 5
• (Г) волоски (опушение) на
листьях,
4
• (Д) погруженные устьица, 6
• (Е) редукция листьев.
1
• 1) снижение площади
транспирации
• 2) препятствие увяданию при
потере тургора
• 3) эффективное распределение
воды по растению
• 4) удержание водяных паров над
поверхностью листьев
• 5) отражение солнечных лучей
• 6) снижение транспирации при
испарении влаги во влажную
камеру
• Ответ
• 325461

32.

• Кактусы относятся к группе растенийсуккулентов. Объясните значение таких
адаптаций кактусов, как :
• (А) шаровидная форма стебля,
5
• (Б) глубоко погруженные в ткань стебля
устьица,
2
• (В) поверхностная корневая система,
3
• (Г) сильное развитие паренхимы в стебле, 1
• (Д) наличие колючек,
4
• (Е) хорошо развитая кутикула на поверхности
стебля.
6
• 1) запасание влаги в водоносной
паренхиме
• 2) снижение интенсивности
транспирации при испарении влаги во
влажную камеру
• 3) поглощение влаги из верхнего слоя
почвы (от росы и дождей)
• 4) защита стебля от поедания
животными
• 5) сокращение площади поверхности
нагрева и транспирации
• 6) отражение солнечных лучей
• Ответ
• 523146

33. Проанализируйте таблицу «Экологические группы растений по отношению к воде». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите

соответствующий термин из предложенного списка.
• 1) сапрофиты
• 2) суккуленты
• 3) мезофиты
• 4) сухие и влажные места
• 5) переувлажнённые
местообитания
• 6) верблюжья колючка, кактус
• 7) роголист, стрелолист
• 8) росянка, венерина мухоловка
• Ответ 356

34.

• СПЯЧКА
• 1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под
которыми они указаны. Укажите признаки, характерные для спячки
животных.
• 1) полная остановка жизнедеятельности
• 2) замедление дыхания
• 3) снижение массы тела
• 4) усиление потоотделения
• 5) постепенное расщепление жира
• 6) учащение сердцебиения
• Ответ
• 235

35.

• Приспособления китов к дыханию (для ЕГЭ)( нужно знать )
Киты — это вторичноводные ! млекопитающие, сохранившие легочное
дыхание и адаптировавшиеся к длительным погружениям
1. Киты дышат легкими, поднимаясь на поверхность за воздухом, что
доказывает их происхождение от наземных предков.
2.Запас кислорода: В скелетных мышцах содержится много миоглобина,
связывающего кислород, что позволяет долго находиться под водой.
3. При погружении частота сердечных сокращений снижается, экономя
кислород.
4. Стенка правого желудочка сердца утолщена для обеспечения
газообмена в условиях сжатия грудной клетки водой
5. Выработка АТФ происходит как за счет аэробных процессов (дыхание),
так и анаэробного гликолиза (молочнокислое брожение).
Почему киты вторичноводные животные? Какие животные относятся к
этой группе?