Вода як екологічний чинник
Усі процеси життєдіяльності від клітинного рівня до організму, популяції та екосистеми неможливі без нормального водозабезпечення. Вода є необхідною умовою життя. Вся еволюція наземних організмів відбувалася завдяки адаптації до засвоєння і збереження вологи. Обезводнення організмів спричиняє сповільнення, а згодом і припинення життєвого процесу. З водою пов’язане грунтове живлення рослин та процес фотосинтезу. Продукти розпаду також транспортуються за допомогою води. Вода – один з найважливіших чинників формування фітомаси рослин. Щоб отримати один грам сухої рослинної маси, потрібно від 250 до 400 г води. Співвідношення цих показників називають коефіцієнтом транспірації. Визначено, що 99,5% води, яка транспортується від кореневої системи до листків, підтримує тургорний тиск і лише 0,5% витрачається на синтез органічної речовини.
Режим вологості довкілля на суходолі надзвичайно різний: від повного і постійного насичення повітря водяною парою в екваторіальних широтах та вологотропічних регіонах до майже цілковитої її відсутності у сухому повітрі пустель. Це спричинило розвиток у наземних рослин і тварин різноманітних адаптивних пристосувань щодо водозабезпечення власного організму. Зокрема, нижчі рослини поглинають воду із субстрату зануреними частинами талому, а вологу дощу, роси, туману – всією поверхнею тіла. Лишайники, наприклад, у максимально насиченому вологою стані містять у два-три рази води більше, ніж сухої речовини. Мохи поглинають воду ризоїдами, а більшість інших рослин – корінням та іншими спеціальними органами. Дерева помірної зони розвивають всмоктувальну силу коренів у 30 атмосфер, трав’янисті рослини, такі як суниці лісові (Fragaria vesca), медунка лікарська (Pulmonaria officinalis) – до 40 атмосфер, а рослини арідних областей – до 60 атмосфер.
Найбільшу всмоктувальну силу мають галофітні рослини (грец. аЛд аЛод – сіль і рослина), пристосовані до життя на засолених грунтах (80-100 атмосфер), зокрема, солонець європейський (Salicornia euro-paea), кермек донецький (Limonium donetzicum). Вода, що надійшла в рослину, транспортується від клітини до клітини у всі органи, забезпечуючи таким чином усі життєво необхідні процеси.
Щодо вологи організми поділяють на декілька екологічних груп. Таких організмів, які можуть нормально розвиватися у разі широкої амплітуди зволоження, називають евригігробіонтними, а їхні антиподи, які живуть і розвиваються у вузьких амплітудах зволоження довкілля, стеногігробіонтними.
Учені вважають, що перші рослинні організми були гідатофітами (грец. vSrnp (vSarng) – вода, водний і рослина), тобто тіло цих рослин цілком або майже цілком було занурене у воді. Це водорості, а з квіткових – ті види, які вторинно перейшли у водне середовище, наприклад, елодея канадська (Elodea canadensis), рдесникові, зокрема, рдесник плавучий (Potamogeton natans), ряскові, зокрема, ряска (Lemna) та ін. Ці рослини, позбавлені водного середовища, швидко висихають і гинуть.
Окрему екологічну групу утворюють наземно-водні рослини, тіло яких частково занурене у воду. Їх називають гідрофітами (грец. vSrnp – вода і рослина). Ростуть вони на мілководдях і болотах у найрізноманітніших біотопах. До гідрофітів належать очерет звичайний (Phragmites communis), частуха подорожникова (Alisma plantogo-aguatica), калюжниця болотна (Caltna palustris) та багато інших видів. У цих рослин велика інтенсивність транспірації, тому вони змушені постійно поглинати воду.
Наземні рослини, які поширені в умовах підвищеної вологи повітря і на перезволожених грунтах, називають гігрофітами (грец. vypov – волога і рослина). Серед них виділяють тінелюбні (тіньові) і світлолюбні (світлові). Тіньові гігрофіти приурочені до нижніх ярусів сирих лісів різних кліматичних зон, в тому числі багато тропічних трав. На території України, наприклад, цирцея альпійська (Circaea alpina), розрив-трава звичайна (Impatiens nolitangere) та ін. До світлових гігрофітів зачисляють види відкритих просторів, які ростуть на перенасичених вологою грунтах – образки болотні (Calla palustris), лепеха звичайна (Acorus calamus), росичка круглолиста (Drosera rotundifollia). Навіть у разі нетривалої засухи в тканинах цих рослин утворюється від’ємний водний баланс, вони швидко в’януть і гинуть.
Рослини, які ростуть в умовах середнього зволоження і можуть переносити нетривалу засуху, називають мезофітами (грец. рєоод – середній і рослина). До мезофітів належать багато видів рослин різних біомів: верхні яруси тропічних лісів, листопадні дерева саван, деревні породи вологих вічнозелених субтропічних лісів, літньозелені листяні породи лісів помірного поясу, чагарники підліску, трав’янисті рослини дібров, суходільні луки. Своєрідну групу мезофітів становлять ефемери (грец. єщрерод – одноденний, короткочасний) і ефемероїди (від ефемери та грец. єїдод – вигляд). Ефемери однорічні, а ефемероїди – багаторічні рослини з дуже коротким вегетаційним періодом. Рослини цієї екологічної групи характеризуються різноманітністю форм і відсутністю специфічних ознак.
Рослини, які ростуть у посушливих місцях і можуть витримувати тривалу грунтову й атмосферну засуху, називають ксерофітами (грец. %црод – сухий і рослина). Вони мають спеціальні пристосування, що запобігають перегріванню і перешкоджають випаровуванню води, можуть запасати її у вологий період і ощадливо використовувати в сухий. Вони ліпше від інших рослин здатні регулювати водообмін, тому є активними навіть у період тривалої засухи. Це рослини степів, напівпустинь і пустинь, твердолистих вічнозелених лісів і чагарників, піщаних дюн і сухих схилів південних та південно-західних експозицій помірних широт. Є декілька класифікацій ксерофітів. За однією з них ксерофіти поділяють на два типи: сукуленти і склерофіти.
Сукуленти (лат. suculentus – соковитий) – багаторічні рослини з добре розвинутою водотривкою тканиною, які здатні нагромаджувати воду і запасати вуглекислий газ. Продихи вдень у них закриті, щоб зменшити випаровування води. Сукулентів поділяють на стеблові – родина кактусових (Cactaceae), рід молочай (Euphorbia), родина клокичкові (Staphy leaceae); листяні, наприклад, алоє (А^е), молодило руське (Sempervivum ruthenicum), очиток карпатський (Sedum carpaticum); кореневі – рід квасениця (Oxalis), рід аспарагус (Asparagus). Коренева система сукулентів неглибока, але розгалужена. Осмотичний тиск цих рослин низький, всього 3-8 атмосфер.
Склерофіти (грец. – твердий і рослина) – рослини, сухі на вигляд із вузькими і жорсткими листками, іноді згорнутими в трубку. Листки можуть бути розсіченими, покриті волосками або восковим нальотом. У них добре розвинута механічна тканина з одерев’янілою оболонкою, яка без шкоди для рослини дає змогу витрачати до 25% вологи і не в’янути. Осмотичний тиск у склерофітів високий (до 50 атмосфер), що дає змогу їм добувати воду з посушливого грунту.
Склерофітів поділяють на ев – і стіпаксерофітів. До евксеро-фітів (грец. ev – добре і ксерофіти) – рослини з розетковими і на-
Піврозетковими, добре опушеними пагонами, напівчагарники та деякі злаки, наприклад, полин гіркий (Artemisia absinthium), білотка альпійська (едельвейс) (Leontopodium alpinum). Стіпаксерофіти (від роду рослин лат. stipa – ковила і ксерофіти) – рослини, які швидко і повно використовують вологу короткочасних зливових опадів і порівняно легко переносять перегрівання. До них належать вузьколисті дерновидні злаки степів, наприклад, ковила українська (Stipa ucrainica), тонконіг степовий (Poa stepposa). Крім вищезазначених екологічних груп рослин, виділяють ще змішані та проміжні. Це свідчить про різноманітні пристосування для регулювання водообміну в рослин, що дало їм змогу розселитися в найрізноманітніших біотопах. Тварини забезпечують свій організм такими головними шляхами: питтям, споживанням соковитих кормів та внаслідок метаболізму (грец. рета/ЗоХг! – зміна, перетворення), тобто внаслідок окиснення і розщеплення білків і вуглеводів. Втрата води в тварин відбувається внаслідок випаровування, із слиновиділенням дихальних шляхів, виведенням сечі та неперетравлених залишків їжі. Тварини можуть витримувати короткочасні витрати води. Ці витрати вони повинні швидко компенсувати. Загалом витрата води спричинює загибель організму швидше, як голод. Деякі водні тварини взагалі не придатні для життя поза водоймами. Це стосується риб, земноводних і деяких комах. Великі ссавці змушені регулярно відвідувати водойми для поповнення організму водою, наприклад, слони, леви (Pantera leo), антилопи (великий куду – Tragelaphus strepsiceros).
У багатьох тварин виробилася ксерофілія (грец. ?,црод – сухий і – фіХєю люблю) – адаптованість до посушливих умов життя у пустелях, сухих степах тощо. Одні з них дуже швидко пересуваються (копитні, птахи), інші запасають вологу у формі жиру (метаболічна вода) – верблюд двогорбий (Camelus bactrianus), кордючна вівця – виведена від гірських баранів (Ovis ammon), ховрах крапчастий (Citelus suslicus), ще інші запасають воду в сечовому міхурі – австралійська жаба (Chiroleptes platicephalus), галапагоська слонова черепаха (Geo-chelone elephantopus) (рис. 7.5).
(2 votes, average: 4.50 out of 5)