Основні середовища існування організмів. Наземно-повітряне середовище
- 25-05-2021, 09:02
- 808
11 Клас , Загальна біологія 11 клас Кучеренко
§ 25. Основні середовища існування організмів. Наземно-повітряне середовище
ПРИГАДАЙТЕ
- Що таке середовище існування? Чим забезпечується теплокровність організмів? Що таке денатурація білків?
Живі організми - мешканці нашої планети - опанували чотири основні середовища існування: наземно-повітряне, водне, ґрунт, а також інші живі організми. Середовище існування - це сукупність умов, у яких мешкають особини, популяції й угруповання організмів різних видів.
Серед них наземно-повітряне середовище найрізноманітніше за своїми умовами. Провідна роль серед абіотичних факторів тут належить освітленості, температурі, вологості та газовому складу атмосфери.
Як впливає на живі організми освітленість? Світло надходить до нашої планети від Сонця. У спектрі сонячного випромінювання виділяють три ділянки, які відрізняються за своєю біологічною дією на живі організми: ультрафіолетові, видимі та інфрачервоні промені (мал. 106).
Мал. 106. Біологічна дія різних ділянок спектра сонячного випромінювання
Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль до 0,29 мкм згубно впливають на живу матерію, але їх майже повністю поглинає озоновий екран. Без нього існування організмів на суходолі взагалі було б неможливим. Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль 0,29-0,40 мкм у великих дозах також негативно впливають на живі організми, спричиняючи невластиві їм біохімічні процеси і мутації. Проте у невеликих кількостях ці промені потрібні тваринам і людині, бо сприяють утворенню в шкірі вітаміну D.
На частку видимих променів з довжиною хвиль від 0,41 до 0,75 мкм припадає понад 50% сонячного випромінювання, яке досягає поверхні Землі. Саме завдяки цим променям можливий фотосинтез.
Інфрачервоні промені з довжиною 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.
У тварин світло відіграє важливу роль для орієнтації в просторі. А реакція на тривалість світлового періоду доби дає їм змогу, як і іншим організмам, регулювати процеси життєдіяльності залежно від пори року.
Серед тварин по відношенню до світла виділяють дві групи: «нічну» (види, активні вночі) і «денну» (види, активні вдень) (мал. 107).
Яка роль температури в житті організмів? Температура довкілля відіграє виняткову роль у житті організмів, оскільки впливає на температуру їхнього тіла. У свою чергу, температура тіла впливає на швидкість біохімічних реакцій обміну речовин: низькі температури їх гальмують, але занадто високі можуть змінити структуру (спричинити денатурацію) білків, зокрема ферментів.
Мал. 107. Тварини, активні в нічний (1 - пугач, 2 - кажан) та денний (3 - олень) час
Мал. 108. Коловертка (1) та її циста (2)
Для більшості організмів оптимальні значення температури лежать у досить вузьких межах - від +10° С до +30° С. Але в неактивному стані живі організми можуть витримувати значно ширший діапазон температур (від -200° С до +100° С).
Наприклад, спори деяких бактерій нетривалий період можуть витримувати температуру до +180° С, а цисти найпростіших і коловерток (мал. 108), яйця круглих червів, насіння і пилок рослин, спори прокаріотів після зневоднення не втрачають життєздатності й при температурі, близькій до абсолютного нуля (- 271,16° С).
Переживати несприятливі умови організми можуть у стані анабіозу. Анабіоз (від грец. анабіозіс - повернення до життя) - стан організмів, за якого непомітні прояви процесів життєдіяльності внаслідок значного уповільнення процесів обміну речовин. Він супроводжується значними втратами води до 75%. Коли ж настають сприятливі умови, організми виходять з анабіозу і процеси життєдіяльності поновлюються.
Види, здатні існувати при низьких температурах, називають холодостійкими (деякі бактерії, лишайники, мохи, членистоногі та ін.). Вони мають певні пристосування для існування в таких умовах. Наприклад, у рослин тундри, високогір’я стебло низьке, стелиться по землі; їхній клітинний сік містить багато цукрів, які знижують температуру замерзання цитоплазми. У комах функцію «антифризу*» виконує гліцерин, який накопичується в їхній гемолімфі. Комахи північних широт часто мають чорне забарвлення, що сприяє кращому поглинанню сонячних променів. Теплокровні тварини холодних регіонів мають добре розвинений волосяний або пір’яний покрив, жировий прошарок тіла (у синього кита він може бути завтовшки 50 см), що забезпечує надійну теплоізоляцію.
Є і теплолюбні організми, здатні існувати в умовах підвищених температур. Наприклад, деякі бактерії, ціанобактерії, членистоногі з гарячих джерел здатні витримувати температури до +80° С і вище.
* Антифриз (від грец. анти - проти та англ. фріз - замерзати) - засоби, які запобігають зледенінню механізмів за низьких температур.
Мал. 109. Адаптації до переживання несприятливих періодів:
1 - у рослин (нарцис); 2 - у тварин (ховрах)
Зберігати активність за певного діапазону температур дає змогу терморегуляція. Терморегуляція (від грец. терме - тепло та регуло - регулюю) - здатність підтримувати постійне співвідношення між утворенням тепла в організмі (теплопродукцією) або його поглинанням із довкілля і втратами теплової енергії (тепловіддачею).
Хімічна терморегуляція забезпечує підвищення утворення тепла у відповідь на зниження температури довкілля (наприклад, завдяки швидшому розщепленню запасних органічних сполук або скороченню м’язів).
Фізична терморегуляція зумовлена зміною рівня тепловіддачі (регуляція стану волосяного або пір’яного покриву, діаметра капілярів шкіри, потовиділення, випаровування води рослинами тощо). Вона можлива і завдяки зміні поведінки тварин, здатних у холодну погоду збиратися докупи, ховатись від несприятливих температур у ґрунті, печерах тощо).
Яке значення має вологість у житті організмів? Ми вже згадували, яку важливу роль відіграє вода в забезпеченні біохімічних процесів, утворенні й підтриманні структури молекул певних сполук. Унаслідок пристосування до існування в наземно-повітряному середовищі в живих істот виникли адаптації до економного споживання і витрачання води, що, у свою чергу, підтримує її вміст в організмі на відносно сталому рівні.
Наприклад, у вищих рослин посушливих місць зростання корені здатні проникати на значну глибину (сосна звичайна, верблюжа колючка), де розташовані підґрунтові води. Коренева система може добре розгалужуватись у верхніх шарах ґрунту (кактуси), забезпечуючи ефективне поглинання води зі значної площі під час короткочасних дощів. У рослин посушливих місць зростань також зменшується площа листкових пластинок, які можуть перетворюватись на голки; потовщується кутикула, зменшується кількість продихів (кактуси, верблюжа колючка тощо). Деякі рослини здатні накопичувати воду в своїх органах (кактуси, алое, молодило), а потім її економно використовувати. Багаторічні трав’янисті рослини можуть переживати посушливий період у вигляді підземних пагонів (кореневищ, цибулин та ін.), тоді як їхня надземна частина на цей період відмирає (мал. 109). Дерева і кущі можуть зменшувати випаровування, скидаючи листя.
Тварини дістають вологу: під час водопою, з їжею і при розщепленні органічних сполук, насамперед жирів. В умовах посушливого клімату утримання вологи в тілі забезпечують покриви, які запобігають її випаровуванню (кутикула комах, лусочки плазунів тощо), а також особливі органи виділення наземних членистоногих. До того ж, тварини посушливих місць можуть змінювати періоди своєї активності: вони активніші вночі, коли повітря вологіше і прохолодніше, а в період тривалої посухи перебувають у неактивному стані (мал. 109). Великі тварини (антилопи, слони) можуть долати значні відстані в пошуках джерел води.
Яке значення газового складу атмосфери для мешканців суходолу? Головними компонентами нижніх шарів атмосфери є кисень (приблизно 21%), вуглекислий газ (близько 0,03%) і азот (понад 78%). Ви вже знаєте, що кисень необхідний живим істотам для аеробного дихання. За умов нестачі або повної його відсутності можуть виживати лише організми, здатні діставати необхідну їм енергію за рахунок безкисневого розщеплення органічних сполук (анаеробне дихання).
Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері гальмує процеси дихання, але до певного ступеня підвищує інтенсивність фотосинтезу. До того ж, вуглекислий газ має високу теплоємність, тому зростання його концентрації підвищує температуру атмосфери.
У повітря разом із викидами промислових підприємств і транспорту потрапляють різні домішки: метан, сірководень, аміак, оксиди сульфуру й нітрогену, частинки пилу тощо, які негативно впливають на життєдіяльність організмів, насамперед зелених рослин.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке середовище існування організмів? Які середовища опанували живі організми? 2. Яку роль відіграє світло в житті тварин? 3. Як організми пристосовуються до різної освітленості? 4. Як температура впливає на процеси життєдіяльності організмів? 5. Як організми пристосовуються до існування в різних температурних умовах? 6. Що таке анабіоз? Яке його біологічне значення? 7. Яка роль води в житті організмів? 8. Як організми пристосовуються до існування в умовах дефіциту води? 9. Яке значення газового складу атмосфери для забезпечення існування живих істот?
ПОМІРКУЙТЕ
Чому під час переохолодження ссавці, в тому числі й людина, починають тремтіти?
Коментарі (0)