ВИСНОВКИ. Пригадайте: що таке середовище існування?

ОСНОВНІ СЕРЕДОВИЩА ІСНУВАННЯ ОРГАНІЗМІВ. НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ

Пригадайте: що таке середовище існування? Чим забезпечується теплокровність організмів?

Живі організми нашої планети населяють чотири основні середовища існування: наземно-повітряне, водне, грунт, а також організми інших істот.

Наземно-повітряне середовище найрізноманітніше за своїми умовами. Провідна роль серед абіотичних факторів тут належить освітленості, температурі, вологості, газовому складу атмосфери.

Освітленість. У спектрі сонячного проміння виділяють три ділянки, які розрізняються за сво.єю біологічною дією: ультрафіолетову, видиму та інфрачервону (мал.102).

Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль до 0, 29 мкм діють згубно на живу матерію, але їх майже повністю поглинає озоновий екран атмосфери, який утворюється з кисню під дією космічного опромінення. Без нього існування організмів на суходолі було б неможливим. Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль 0, 29-0, 40 мкм у великих дозах також негативно впливають на живі організми, бо спричинюють різні шкідливі біохімічні реакції, проте у невеликих кількостях вони необхідні тваринам, бо сприяють синтезу в шкірі вітаміну D.

На частку видимих променів із довжиною хвиль 0, 41-0, 74 мкм припадає понад 50% сонячного випромінювання, яке досягає поверхні Землі. Завдяки їм зелені рослини та деякі прокаріоти здатні до фотосинтезу.

Інфрачервоні промені (довжина хвиль понад 0, 75 мкм) є джерелом теплової енергії для живих істот. Деякі організми (наприклад, рослини, комахи, земноводні, плазуни) використовують їх для підвищення температури тіла.

Відповідно до потреб в освітленості рослини поділяють на світлолюбних, тіньовитривалих та тіньолюбних.

До світлолюбних видів належать мешканці відкритих, добре освітлених місцезростань. Як правило, вони мають вище стебло порівняно з видами, що мешкають у затінку, розсічені листкові пластинки, в листках добре розвинена стовпчаста асиміляційна паренхіма тощо (береза, сосна та ін.) (мал. 103).

У тіньолюбних рослин (плаун булавовидний, квасениця звичайна, смерека) листки темно-зеленого кольору з високою концентрацією хлорофілу, стовпчаста паренхіма погано розвинена або відсутня тощо (мал. 103).

У тіньовитривалих рослин (дуб, липа, бузок), які можуть зростати як на відкритих, добре освітлених місцях, так і витримувати певний ступінь затінку, спостерігаються адаптації, властиві як світлолюбним, так і тіньолюбним видам (мал. 103).

У тварин світло має важливе значення щодо орієнтації в просторі, а реакція на тривалість світлового дня (фотоперіодизм) дає їм можливість, як і рослинам, регулювати свої життєві функції залежно від сезону чи часу доби.

По відношенню до світла у тварин можна виділити дві групи: «нічну» (активні вночі) та «денну» (активні у світлу частину доби) (мал. 112). У представників «денної» групи, як правило, добре розвинений зір, вони здатні розрізняти кольори, часто мають яскраве забарвлення. Натомість у представників «нічної» групи, а також видів, що походять від предків, які вели нічний спосіб життя (наприклад, з родин вовчих, котячих тощо), колірний зір не розвинений, очі можуть мати великі розміри (наприклад, у сов, лемурів), що дає змогу вловлювати навіть незначну кількість світла.

У тварин, які живуть в умовах відсутності світла (мешканці глибоких шарів грунту, печер тощо), органи зору редуковані (кріт, сліпак) або можуть взагалі втрачатись (дощовий черв'як, протей).

Температура навколишнього середовища відіграє винятково важливу роль у житті організмів, бо впливає на температуру їхнього тіла. У свою чергу, вона визначає швидкість реакцій обміну речовин: низькі температури їх гальмують, але надто високі можуть спричинити порушення структури і денатурацію білків, у тому числі й ферментів.

Для більшості організмів оптимальні значення температури знаходяться у досить вузьких межах — +10°... 30°С. Але в неактивному стані (анабіозі тощо) живі істоти здатні витримувати значно ширший діапазон температур (від -200° до +100°С). Так, спори деяких бактерій нетривалий період переносять температуру до +180°С, а цисти найпростіших, яйця круглих червів і коловерток, насіння, спори більшості прокаріот, пилок рослин після зневоднення не втрачають життєздатності при температурі, близькій до абсолютного нуля (-271, 16°С).

Анабіоз (від грец. анабіозіс - повернення до життя) - стан організму, за якого відсутні помітні прояви життєдіяльності внаслідок значного гальмування процесів обміну речовин. Він супроводжується великими втратами води (до 75%). Коли настають сприятливі умови, істоти виходять зі стану анабіозу і життєві процеси поновлюються.

Види, для існування яких оптимальною є низька температура, називають холодостійкими (мал. 103, 104). До них належать деякі бактерії, лишайники, мохи, членистоногі тощо. Вони мають певні пристосування до існування в умовах низьких температур. Так, у рослин - мешканців тундри, високогір'я тощо низьке стебло, яке часто стелиться по землі. В їхньому клітинному соку накопичуються цукри, що знижують точку замерзання цитоплазми. У комах це забезпечується наявністю в гемолімфі гліцерину. Тому деякі види зберігають активність і при негативних температурах (так, скорпіонові мухи-льодовичники можуть рухатись по снігу навіть при - 20'С). Комахи півночі часто мають темне забарвлення, що сприяє кращому поглинанню тепла з довкілля. У теплокровних хребетних тварин добре розвинений волосяний чи пір'яний покрив або жировий прошарок (у сииього кита його товща досягає 50 см), що зумовлює теплоізоляцію.

Теплолюбні види (термофіли) (мал. 103, 104) мешкають при високих температурах (до +80'С, іноді вище) (деякі бактерії, ціанобактерії, членистоногі гарячих джерел тощо).

Температурні адаптації тварин можуть бути пов'язані з особливостями будови білків, стійких до цього чинника, хімічною або фізичною терморегуляцією, особливостями поведінки. Терморегуляція - здатність підтримувати стале співвідношення між виробленням тепла (теплопродукції) в організмі або його поглинанням із довкілля та втратами теплової енергії.

Хімічна терморегуляція забезпечується збільшенням вироблення тепла у відповідь на зниження температури довкілля (наприклад, завдяки скороченням м'язів). Фізична терморегуляція зумовлена змінами рівня тепловіддачі (регуляція положення волосяного чи пір'яного покриву, діаметра капілярів шкіри, потовиділення, транспірації у рослин тощо). Фізична терморегуляція можлива і завдяки змінам у поведінці тварин, які збираються докупи, ховаються у місцях з незначним коливанням температур (нори, печери).

Залежно від рівня теплопродукції тварин поділяють на теплокровних і холоднокровних. У теплокровних тварин (ссавці, птахи) він високий, а механізми терморегуляції добре розвинені, що дає змогу підтримувати температуру свого тіла на відносно сталому рівні незалежно від її значних коливань у навколишньому середовищі. У холоднокровних (безхребетні, риби, земноводні, плазуни) рівень процесів обміну речовин значно нижчий, тому температура тіла залежить від температури довкілля, що позначається на їхній активності.

Вологість Про роль води у забезпеченні біохімічних процесів та утворенні певних структур йшлося раніше. У процесі пристосування до існування в наземно-повітряному середовищі в організмів виробилися адаптації до економного споживання вологи і підтримання її вмісту на сталому рівні.

Так, у вищих рослин посушливих місцезростань коренева система або здатна проникати на значну глибину (сосна звичайна, верблюжа колючка), що дає змогу використовувати підґрунтові води, або ж добре розгалужена у поверхневих шарах грунту (кактуси), що забезпечує ефективне вбирання вологи зі значної площі під час короткочасних дощів. У них зменшується площа листкових пластинок, потовщується кутикула, зменшується кількість продихів, часто листки видозмінюються на голки, лусочки тощо, а функцію фотосинтезу бере на себе зелене стебло (кактуси, верблюжа колючка). Деякі багаторічні рослини здатні накопичувати вологу у листках (алое, молодило) або стеблах (кактуси) і потім її економно витрачати (є кактуси, здатні запасати до 3 т води). Багаторічні трав'яні рослини переживають посушливий період у вигляді підземних видозмінених пагонів (кореневищ, цибулин), тоді як їхня надземна частина відмирає. Дерева і кущі зменшують випаровування в посушливий період, скидаючи листя.

По відношенню до вологи виділяють такі групи вищих рослин (мал. 103): вища водяна рослинність - рослини, які повністю або частково ростуть у воді (елодея, ряска, латаття) і поза водним середовищем існувати нездатні. Вологолюбні рослини існують в умовах підвищеної вологості - на болотах, вологих грунтах тінистих лісів тощо (росичка, зозулин льон, бальзамін). Посухостійкі рослини населяють посушливі місця і здатні переживати сухі періоди (ковила, типчак, кактуси). Проміжне положення між вологолюбними та посухостійкими належить рослинам, які зростають в умовах достатньої, але не надлишкової зволоженості грунтів і можуть витримувати нетривалу посуху: ясен, клен, дуб тощо.

Серед тварин також виділяють вологолюбних (мокриці, земноводні), сухолюбних (пустельні комахи, павукоподібні, плазуни) та посухостійких (більшість тварин) (мал. 104).

Тварини дістають вологу трьома основними шляхами: під час пиття, з їжею та у результаті розщеплення органічних сполук, переважно жирів. Утриманню вологи в умовах посушливого клімату сприяють покриви, що запобігають випаровуванню води (кутикула комах, лусочки плазунів тощо). У комах особливі залози стінки задньої кишки вбирають воду з неперетравлених решток їжі та продуктів обміну, завдяки чому вода залишається в організмі. Тварини

посушливих місцевостей часто активні вночі, коли повітря вологіше та прохолодніше, на період тривалої посухи вони можуть впадати в діапаузу. Діапауза (від грец. діапаузіс - перерва, зупинка) - період тимчасового фізіологічного спокою тварин, коли у них призупиняється ріст, розвиток, знижується загальний рівень обміну речовин.

Багато пустельних тварин (комахи, ящірки, змії, верблюди тощо) можуть не пити воду, вона надходить у їхній організм з їжею або утворюється внаслідок розщеплення запасних речовин у тканинах; деякі (переважно комахи) можуть впадати в діапаузу на час найжар-кішого сезону. Великі хребетні тварини здатні на значні міграції до джерел води (слони, антилопи).

Газовий склад повітря. Головними складовими нижніх шарів атмосфери є кисень (близько 21%), вуглекислий газ (приблизно 0, 03%) та азот (майже 78%).

Кисень потрібен організмам для забезпечення енергією, яка вивільняється у результаті реакцій окиснення (аеробне дихання). В умовах нестачі або повної відсутності кисню виживають лише організми, здатні діставати необхідну їм енергію за допомогою безкис-невого розщеплення органічних сполук (анаеробне дихання).Підвищення концентраціївуглекислого газу в атмосфері гальмує процеси дихання, але сприяє інтенсифікації фотосинтезу. Крім того, вуглекислий газ має значну теплоємність і підвищує температуру атмосфери (тепличний ефект).

У повітря разом із викидами промислових підприємств та автотранспорту потрапляють різні домішки: метан, сірководень, аміак, оксиди сірки та азоту, частки пилу тощо, які негативно впливають на життєдіяльність організмів, насамперед зелених рослин.

ВИСНОВКИ

Найрізноманітнішим і складним за умовами існування є назем-но-повітряне середовище. Провідну роль серед його чинників відіграють світло, температура, вологість, газовий склад атмосфери.

Світло забезпечує процеси фотосинтезу, синтез вітаміну D у шкірі тварин, а також їхню орієнтацію у просторі. Температура навколишнього середовища впливає на температуру тіла і, тим самим, на швидкість біохімічних процесів. За типами терморегуляції розрізняють теплокровних й холоднокровних тварин.

Необхідною умовою нормальної життєдіяльності організмів є підтримання сталого вмісту в них води. Тому у живих істот виробилися різноманітні адаптації до засвоєння води з довкілля, а також до зменшення її витрат.

На життєдіяльність наземних організмів впливає газовий склад атмосфери, головними складовими якого є кисень, вуглекислий газ та азот. Кисень забезпечує аеробне дихання, внаслідок якого організм дістає необхідну енергію. Вуглекислий газ потрібний зеленим рослинам для здійснення фотосинтезу.