ТЕМА ФАКТОРИ ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЕДАФІЧНІ ФАКТОРИ План

ТЕМА: ФАКТОРИ ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЕДАФІЧНІ ФАКТОРИ План: 1. Вода як особлива речовина 2. Вода як середовище існування 3. Ґрунт як середовище існування та екологічний фактор

1. ВОДА ЯК ОСОБЛИВА РЕЧОВИНА

Унікальні властивості води • Єдина речовина, яка в нормальних земних умовах • • • може знаходитися одночасно в трьох агрегатних станах Найбільша серед рідин теплота випаровування Вода – єдина речовина, яка в твердому стані має меншу густину ніж у рідкому Вода має найбільшу серед рідин питому теплоємність Вода — універсальний розчинник Вода має рекордне серед інших рідин значення коефіцієнта поверхневого натягу. Вода володіє високою термічною стійкістю Вода має високу пружність і низьку стисливість Вода має високу світлопроникність Вода володіє великим діапазоном фазових переходів.

Єдина речовина, яка в нормальних земних умовах може знаходитися одночасно в трьох агрегатних станах. Це забезпечує повсюдність води, яка пронизує всю географічну оболонку Землі і проводить в ній різноманітну роботу.

Найбільша серед рідин теплота випаровування потребує значної кількості енергії, щоб перевести рідину в пар. Як наслідок – більшість водойм не пересихають навіть у регіонах із спекотним кліматом

Разом з тим, при випаровуванні води поглинається багато енергії, що використовується організмами для охолодження тіла.

Вода – єдина речовина, яка в твердому стані має меншу густину ніж у рідкому, що забезпечує замерзання водойми згори.

Вода має найбільшу серед рідин питому теплоємність, що зумовлює необхідність великої кількості енергії для нагрівання води до температур, вищих за гранично допустимі для живих організмів, а тим більше до кипіння.

Вода — універсальний розчинник, що забезпечує перенесення речовин в географічній оболонці,

…лежить в основі обміну речовинами між організмами та середовищем

…лежить в основі живлення живих істот.

• Вода має рекордне серед інших рідин (крім ртуті) значення коефіцієнта поверхневого натягу і поверхневий тиск.

Завдяки цьому велика кількість організмів рухається по поверхні води

• вода проникає у найменші щілини, капіляри і пори.

Водні ресурси планети. Із загального об’єму води Землі: • в океані - 94% • підземні води - 4% • льодовики - 1, 6% • озера - 0, 016% • річки - 0, 0001%.

В океанах зосереджено 94% усієї води планети

У підземних водах зосереджено 4% світових запасів води

Льодовики містять близько 1, 6% запасів води світу. Льодовик Кангшунг, Тібет

Швидке танення льодовиків Антарктиди викликає занепокоєння вчених

озера містять 0, 016% води світу

Озеро Синевир (Україна)

Байкал – одне з найдавніших озер планети (існує близько 25 мільйонів років) і найглибше озеро в світі. Його середня глибина близько 730 метрів, максимальна – 1637 метрів, довжина озера – 636 кілометрів, найбільша ширина – 79, 5 кілометри, протяжність берегової лінії – 2000 кілометрів. Площа водного дзеркала – 31, 5 тисячі квадратних кілометрів. На цій площі з успіхом могли б розміститися такі країни, як Данія або Нідерланди.

Озеро Байкал з космосу

Байкал. Тут зосереджена п'ята частина всіх поверхневих запасів прісної води планети (23 тис. куб. км)

У річках міститься не більше 0, 0001% прісної води планети. Дельта річки Амазонка

Річка Дніпро біля Києва

2. ВОДА ЯК СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ

Вода як середовище життя володіє рядом специфічних властивостей: • Відносно велика густина в порівнянні з повітряним середовищем. • Відносно малий вміст кисню. Пов’язано з поганою розчинністю кисню у Н 2 О. • Сильне поглинання сонячного проміння.

В океані виділяють різні за умовами зони: • Супралітораль - частина берега, що змочується бризками прибою • Літораль - берегова лінія, що затоплюється водою під час припливів • Епілітораль – недосяжна для бризок води берегова зона Бенталь - океанічне дно що поділяється на: • Сублітораль - область плавного зниження дна (до 200 м). • Батіаль - область крутого схилу • Абісаль - область океанічного ложа (3 -6 км) • Ультрабісаль - океанічні западини (найбільша – 11022 м) Пелагіаль - товща води • Епіпелагіаль - над субліторального зоною (вода до • • глибини 200 м). Батіпелагіаль - над батіальною зоною Абісопеагіаль - над абісальною зоною

Супралітораль — зона дотику морської і наземної флори і фауни

Літораль

Епілітораль

Сублітораль

Планктон - це група організмів, які живуть у товщі води і не протистоять течіям. (водорості, найпростіші, кишковопорожнинні, молюски, ракоподібні, личинки, ікра).

Планктон

• Планктон є їжею для багатьох організмів. Синій кит - Balaenoptera musculus L.

Для того щоб залишатися в товщі води, організми використовують такі пристосування: – загальне збільшення поверхні тіла за рахунок сплющення, видовження, розвиток багаточисельних виростів, війок і т. п. , що підвищує плавучість. – зменшення загальної густини тіла за рахунок великого вмісту води (у медуз 98%), накопичення жирів, повітря, редукції скелету і т. п.

Радіолярії – компоненти планктону

Особливу групу планктону становить нейстон - це жителі поверхневої плівки води на межі з повітряним середовищем.

Багато водних організмів здатні до швидкого, активного руху. Їх об’єднують у групу нектону (кальмари, риби, ссавці). Усі мають добре розвинуту мускулатуру і обтічну форму тіла.

Меч-риба – представник нектону

На дні водойм живе група організмів, яку об’єднують під назвою бентос

Особливу групу становить перифітон - організми, що заселяють щільні субстрати (підводні частини суден, гідротехнічних споруд, рослин та ін. ), які знаходяться у воді.

За ставлення до дефіциту кисню у воді, розрізняють такі групи організмів: 1. Полісапроби - витримують сильний 2. 3. дефіцит кисню (прісноводні олігохети, черевоногі молюски) Мезосапроби - витримують середній дефіцит кисню (карась, лин). Олігосапроби - витримують слабкий дефіцит кисню (райдужна форель, планарія біла).

Прісноводні олігохети – трубочник звичайний та аелосома

Карась золотий

Райдужна форель

Залежно від кисневого режиму, температури та забезпеченості кормами водойми поділяють: • 1. Оліготрофні (небагаті на корм) - це глибоководні озера з • • низькою температурою нижніх шарів води. Добре забезпечені киснем, органічні речовини тут розпадаються повільно, вода має синій колір (озеро Синевир). Тут добре розвивають лососеві риби і форель. 2. Еутрофи - (багаті на корм), неглибокі, придонні води мають досить високу t 0, яка адекватна t 0 навколишнього середовища. Тут добре розвиваються більшість організмів, органічні речовини розкладаються швидко. Вода у водоймах зеленкувата. 3. Дистрофні - (бідні на корм), у їх водах нагромаджуються багато органічної речовини, переважно у вигляді гумінових кислот, тому вода коричневих відтінків

Оліготрофне озеро

Еутрофне озеро

Дистрофне озеро

Залежно від ставлення до солоності води, організми бувають: • Пойкілосмотичними (осмотичний тиск в тілі залежить від солоності води назовні). Це більшість організмів. При несприятливій солоності переміщуються у сприятливу зону • Гомойосмотичними (зберігають осмотичний тиск у тілі незалежно від солоності води).

Освітленість у воді залежить від таких факторів: • глибина; • висота Сонця над горизонтом; • вміст твердих частинок.

Вода поглинає різні промені з різною інтенсивністю. Із збільшенням глибини сутінки стають: зеленими - блакитними - синіми червоно-фіолетовими - повний морок.

Мешканці великих глибин

3. ГРУНТ ЯК СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ ТА ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР

Жителі ґрунту називаються едафоном

Едафон класифікують за розміром: • Мікроорганізми • Мікрофауна • Мезофауна • Макрофауна • Мегафауна • Жителі нір

• Мікроорганізми - для них має значення величезна сумарна поверхня ґрунтових частинок, на яких вони адсорбуються.

• Мікрофауна – це дрібні грунтові тварини (найпростіші, нематоди). Вони живуть у грунтових порах, заповнених водою, а також часто в абсорбованому стані. Набагато дрібніші прісноводних форм, можуть надовго інцистуватись. Для них грунт - це система водойм.

Мезофауна – грунтові організми розміром 2 -3 мм, які дихають повітрям (кліщі, дрібні комахи, багатоніжки), не мають пристосувань до риття. Для них грунт - це система печер, періоди затоплення ґрунту переживають в пухирцях повітря.

• Макрофауна. Розміри від кількох мм до кількох см (личинки комах, дощові черв’яки). Для них грунт це щільне середовище, яке чинить тиск під час руху.

• Мегафауна. Це крупні землериї, переважно ссавці. Зовнішня будова відображає пристосованість до риючого способу життя (компактне видовжене тіло, коротка шия, густа коротка шерсть, сильні копальні кінцівки).

• Жителі нір. Це непостійні ґрунтові тварини (ховрахи, кролики, борсуки). Вони харчуються на зовні, але рятуються від небезпеки, сплять у норах.

За відношенням до родючості ґрунту рослини поділяють на: – Оліготрофні – поширені на бідних органічними речовинами ґрунтах – Мезотрофні – вимагають середньої родючості ґрунту – Еутрофні (мегатрофні) – вимагають великої кількості гумусних та неорганічних речовин, а також інших сприятливих едафічних факторів

• Сосна гірська - оліготроф

• Ялина європейська мезотроф

• Дуб звичайний - мегатроф

Крім цього, існують рослини, пристосовані до специфічних ґрунтових факторів: • • • галофіти (рослини, які переносять засолені ґрунти); глікофіти (рослини незасолених ділянок); псамофіти (рослини, які ростуть на сухих піщаних ґрунтах); літофіти – рослини, що пристосовані до життя на камінні, скелях, кам’янистих осипах тощо (як різновид – хасмофіти – рослини щілин); нітрофіли (рослини, для яких потрібна підвищена кількість азоту у ґрунті); ацидофіли – рослини підкислених ґрунтів; базифіли – рослини лужних ґрунтів; кальцефоби (рослини, які не виносять надлишок кальцію); кальцефіли – рослини, які потребують великого вмісту кальцію в ґрунті

• Солерос європейський галофіт

• Тамарикс галузистий - галофіт

• У тій чи іншій мірі близько 25% ґрунтів • планети можна вважати засоленими. Надлишок солей в ґрунтовому розчині токсичний для більшості рослин. Найбільшої шкоди для рослин завдають легкорозчинні солі, які легко проникають у цитоплазму: Na. Cl, Mg. Cl 2, Ca. Cl 2. , Na 2 СО 3, Na. HСО 3. Менш токсичними є важкорозчинні солі – Ca. SO 4, Mg. SO 4, Ca. CO 3.

Надлишкова концентрація солей володіє подвійною дією на рослини: • Осмотичною, порушуючи нормальне • водопостачання рослин; Токсичною, викликаючи загальне отруєння та погіршення фізіологічних процесів у рослин. Сильне засолення сповільнює процес синтезу білків, порушує азотний обмін, гальмує ріст рослин.

• Крім цього, засолені ґрунти пригнічують життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів, що погіршує процеси розкладу органічних речовин та часто унеможливлює ріст рослин, залежних від симбіотичних організмів.

Найчастіше засолення ґрунту пов’язане із: • висхідним рухом підґрунтових вод, • неврегульованим поливом • імпульверизацією – перенесенням і відкладенням морської солі вітром

Залежно від морфофізіологічних особливостей і шляхів адаптації до засолення, розрізняють 3 групи галофітів (за П. Генкелем): • еугалофіти; • криногалофіти; • глікогалофіти; • псевдогалофіти.

• еугалофіти (солянки або справжні галофіти) – • рослини, підвищена концентрація солей і високий осмотичний тиск у клітинах яких дає рослинам змогу всмоктувати воду з концентрованих ґрунтових розчинів (солерос європейський, сарсазан шишкуватий тощо). Часто характерними ознаками є сукулентні риси, редукція листків, членисті м’ясисті стебла із розвинутою водоносною паренхімою. Рослинний опад еугалофітів сприяє накопиченню солі на поверхні

Солерос європейський - еугалофіт

• Криногалофіти – рослини, які здатні виділяти солі, що нагромаджуються в їхніх клітинах, через спеціальні залози (види кермеку, тамариксу тощо)

Криногалофіт

• Глікогалофіти – рослини, коренева система яких малопроникна для солей, тому вони не нагромаджуються в рослинних тканинах (полин тощо).

Полин гіркий - глікогалофіт

• псевдогалофіти – зростають на засолених ґрунтах, хоча уникають засолення шляхом розміщення кореневої системи у незасоленому шарі ґрунту (очерет).

Очерет звичайний - псевдогалофіт

• Псамофіти – рослини, що мають пристосування для зростання на пісках

• Цмин пісковий - псамофіт

Пісок як субстрат, володіє рядом особливостей, що потребують вироблення адаптацій у рослин:

• Мала теплоємність і висока теплопровідність, що зумовлює його сильне нагрівання та швидке охолодження

Низький вміст мінеральних солей та органічних речовин

• Висока водопроникність та низька вологоємність, мізерна капілярність, що призводить до погіршеного водопостачання рослин

• і як наслідок – поява ознак ксероморфної • організації (сукулентність, редукція листків, фотосинтезуючі пагони, листопад у особливо спекотний/засушливий сезон тощо). Частина рослин формує дуже глибоку кореневу систему. Серед трав’янистих псамофітів багато ефемерів та ефемероїдів, що вегетують лише у сприятливий час.

Сукулентність рослин пустель

Редукція листків, фотосинтезуючі пагони рослин пустель

Глибока коренева система рослин пустель

Ефемери пустель

Рухливість, викликана низькою зв’язністю частинок між собою

Може призводити як до засипання рослин, так і до оголення їхніх коренів.

Білий саксаул

• У якості адаптацій часто з’являються додаткові корені у будь-яких частинах засипаних рослин, утворюються зцементовані або/і слизові чохли, пробкові тканини навколо коренів

Festuca beckeri

Кропива дводомна - нітрофіл

• Каштан їстівний кальцефоб

• Молочай скельний - кальцефіл

• Квасениця звичайна - ацидофіл