Важнейшие процессы, протекающие у растений и животных с участием света

Фотосинтез

В среднем 1-5% падающего на растения света используется для фотосинтеза. Фотосинтез-источник энергии для всей остальной пищевой цепи. Свет необходим также для синтеза хлорофилла

Транспирация

Примерно 75% падающего на растения солнечного излучения расходуется на испарение воды и таким образом усиливает транспирацию; это важно в связи с проблемой сохранения воды

Фотопериодизм

Важен для синхронизации жизнедеятельности и поведения растений и животных (особенно размножения) с временами года

Движение

Фототропизм и фотонастии у растений; важны для того, чтобы обеспечить растению достаточную освещенность

Фототаксис у животных и одноклеточных растений необходим для нахождения подходящего местообитания

Зрение у животных

Одна из главных сенсорных функций

Прочие процессы

Синтез витамина D у человека.

Длительное воздействие ультрафиолетовых лучей может вызывать повреждение тканей, особенно у животных; в связи с этим выработались защитные приспособления - пигментация, поведенческие реакции избегания и т.п.

Вода физиологически необходима для любой протоплазмы. С экологической точки зрения она служит лимитирующим фактором как в наземных местообитаниях, так и в водных, где ее количество подвержено сильным колебаниям, или там, где высокая соленость способствует потере воды организмом через осмос. Все живые организмы, в зависимости от потребности их в воде, а следовательно, и по различиям местообитаний, подразделяются на ряд экологических групп: водные или гидрофильные, постоянно живущие в воде; гигрофильные, живущие в очень влажных местообитаниях; мезофильные, отличающиеся умеренной потребностью в воде, и ксерофильные, живущие в сухих местообитаниях. Количество осадков и влажность - основные величины, измеряемые при изучении этого фактора.

Количество осадков зависит в основном от путей и характера больших перемещений воздушных масс. Например, ветры, дующие с океана, оставляют большую часть влаги на обращенных к океану склонах, в результате чего за горами остается “дождевая тень”, способствующая формированию пустыни. Двигаясь вглубь суши, воздух аккумулирует некоторое количество влаги, и количество осадков опять увеличивается. Пустыни, как правило, расположены за высокими горными хребтами или вдоль тех берегов, где ветры дуют из обширных внутренних сухих районов, а не с океана, например, пустыня Намиб в Юго-Западной Африке. Распределение осадков по временам года - крайне важный лимитирующий фактор для организмов. Условия, создающиеся в результате равномерного распределения осадков, совершенно иные, чем при выпадении осадков в течение одного сезона. В этом случае животным и растениям приходится переносить периоды длительной засухи (Некоторые приспособления ксерофитов к засушливым условиям перечислены в таблице 7.2).

Таблица 7.2

Адаптации к засушливым условиям у растений и животных

Примеры

Уменьшение потери воды Листья превращены в иглы или колючки Погруженные устьица Листья свернуты в цилиндр Толстая восковая кутикула Толстый стебель с большим отношением объема к поверхности Опушенные листья Сбрасывание листьев при засухе Устьица открыты ночью и закрыты днем Эффективная фиксация СО2 ночью при неполностью открытых устьицах Выделение азота в виде мочевой кислоты Удлиненная петля Генле в почках Ткани выносливы к высоким температурам из-за уменьшения потоотделения или транспирации Животные прячутся в норах Дыхательные отверстия прикрыты клапанами Увеличение поглощения воды Обширная поверхностная корневая система и глубоко проникающие корни Длинные корни Прорытие ходов к воде Запасание воды В слизистых клетках и клеточных стенках В специализированном мочевом пузыре В виде жира (вода - продукт окисления) Физиологическая устойчивость к потере воды При видимом обезвоживании сохраняется жизнеспособность Потеря значительной части массы тела и быстрое ее восстановление при наличии доступной воды “Уклонение” от проблемы Переживают неблагоприятный период в виде семян Переживают неблагоприятный период в виде луковиц или клубней Распространение семян в расчете на то, что некоторые из них попадут в благоприятные условия Поведенческая реакция избегания Летняя спячка в слизистом коконе

Cactaceae, Euphorbiaceae (молочаи), хвойные деревья Pinus, Ammophila Ammophila Листья большинства ксерофитов; насекомые Cactaceae и Euphorbiaceae (“суккуленты”) Многие альпийские растения Fouquieria splendens Crassulaceae (толстянковые) С4-растения, например Zea mays Насекомые, птицы и некоторые рептилии Пустынные млекопитающие, например верблюд, пустынная крыса Многие пустынные растения, верблюд Многие мелкие пустынные млекопитающие, например, пустынная крыса Многие насекомые Многие Cactaceae, например Opuntia, и Euphorbiaceae Многие альпийские растения, например Leontopodium alpinum (эдельвейс) Термиты Cactaceae и Euphorbiaceae Пустынная лягушка Пустынная крыса Некоторые эпифитные папоротники и плауны, многие мохообразные и лишайники, осока Carex physoides Lumbricus terrestris (теряет до 70% массы), верблюд (теряет до 30%) Эшшольция калифорнийская Некоторые лилии Различные растения Почвенные организмы, например, клещи, дождевые черви Дождевые черви, двоякодышащие рыбы

Как правило, неравномерное распределение осадков по временам года встречается в тропиках и субтропиках, где нередко хорошо выражены влажный и сухой сезоны. В тропическом поясе сезонный ритм влажности регулирует сезонную активность организмов аналогично сезонному ритму тепла и света в условиях умеренного пояса. В умеренных климатах осадки обычно распределены по сезонам более равномерно (хотя существует много исключений). В таблице 7.3 приблизительно указаны типы климаксных биотических сообществ, которые можно ожидать при разном годовом количестве осадков, равномерно распределенном по временам года, в умеренных широтах.

Таблица 7.3