LZ(4)_3_2015 (Д.Г. Замолодчиков «Экология» - 4 курс)

.Лекция 3Тема 2. Факториальная экология.Часть 2. Свет, вода, соленость,биогенные элементы.ЭкологияЗаведующий кафедрой общей экологииДмитрий Геннадьевич Замолодчиковdzamolod@mail.ruФакторы, связанные со светомЗемля получает от Солнца менее 0.5×10−9 от его излученияФотометрические величиныЭнергетические Энергия излучения – Дж Поток излучения – Вт Энергетическая освещенность – Вт/м2Световые Сила света – кандела Яркость – кандела/м2 Световой поток – люмен Освещенность – люкс (люмен/м2)Энергетический спектр солнечного светаДоля энергии, переносимой солнечным излучением вдиапазонах (%)ДиапазонЗа пределами На уровне моряатмосферыУльтрафиолетовый101Видимый4059Инфракрасный5040Основные экологические функцииультрафиолетового диапазона1.

Токсическая. 2. Мутагенная. 3. Физиологическая. 4. Информационная.Действие УФ излучения на бактерии: а) кишечнаяпалочка, б) Deinococcus radiodurans.Обеззараживание водопроводной водыУФ излучениемОсновные экологические функциивидимого диапазона1. Энергетическая (трофическая). 2. Энергетическая (тепловая). 3. Информационная.Уравнение фотосинтеза6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2Зависимость скорости фотосинтеза отинтенсивности солнечной радиацииУравнение световой кривой фотосинтеза (Monsi, Saeki, 1953)Ph=a1× a2× PAR / (a1× PAR + a2)Ph – интенсивность фотосинтезаPAR – фотосинтетически активная радиация (примерно55% от суммарной солнечной радиации)Интенсивность фотосинтезаa2Фотосинтетически активная радиацияИнформационная функция видимого светаФоторецепторы – светочувствительныеобразования, способные генерироватьфизиологический сигнал на поглощение квантовсвета.Наиболее специализированныесветочувствительные органы – глаза высшихживотныхИнфракрасное излучениеЭнергетическая функция (тепловая) Информационная функцияЛицевые ямки змей (щитомордник)Формирование суточных циклов активностиДневные и ночные животныеЦиркадные ритмы (включая цикл сонбодрствование)Факторы, связанные с водойРоль воды в живых организмахСодержание воды в живых организмахсоставляет от 60 до 99%.

В человеке –около 80% воды.Некоторые функции воды. Среда биохимических реакций. Транспорт веществ в организм и обратно. Терморегуляция. Реагент фотосинтеза.Примеры экологических факторов,характеризующих количество водыКоличество осадков (мм)0-250 мм в год – арктическая зона250-750 мм в год – умеренная зона750-1500 мм в год – субтропическая зона1500 и больше мм в год – тропическая зона Влажность воздуха относительная (%),абсолютная (г/м3) Влажность почвы объемная (%, отношениеобъема воды к объему образца почвы), весовая(%, отношение массы воды к массе сухогообразца почвы)Восполнение запаса воды сухопутнымиорганизмамиЖивотные пьют воду получают воду с пищей получают метаболическую водуРастения всасывают воду корнями из почвы используют атмосферный конденсат(тилландсия)Классификация растений по водному режимуместообитанийГидрофиты – укореняются в воде(тростник, рогоз) Гигрофиты – населяют влажныеместообитания (папоротники, кислица,бегония) Мезофиты – растения местообитаний сдостаточным, но не избыточнымувлажнением (тимофеевка, клевер,пижма, поповник) Ксерофиты – растения сухих изасушливых местообитаний.Варианты ксерофитовСуккулентыСклерофитыЭфемеры (однолетники)и эфемероиды (многолетники)Терморегуляция при помощи испаренияТранспирация – процесс испарения водыс листьев растениями. У животных – испарение воды сослизистых оболочек (легкие, пищевод,язык), а также пота (при наличии потовыхжелез).Соленость – важное свойство средыКлассификация вод по солености(Венецианская система)‰ – промилле (грамм налитр)0-0.5 пресные0.5-30 солоноватые0.5-5 олигогалинные5-18 мезогалинные18-30 полигалинные30-40 соленые40 и выше – пересоленныеКаспийское море 13 ‰Черное море 18 ‰Океан 35 ‰Мертвое море 350 ‰Роль солености среды определяетсяосмотическими процессами в организмахпресная водапоступлениеводыклеточная мембранарастворсолиДеление организмов по способности крегуляции осмотических процессовПойкилоосмотические – внутреннееосмотическое давление равно осмотическомудавлению внешней среды.Гомоосмотические – способные сохранятьпостоянное внутреннее осмотическое давлениеРегуляция осмотическихпроцессов у костистых рыбПресная вода являетсягипотонической средой, чтогрозит обводнением организма.Рыбы выводят излишки водычерез почки, при этомосуществляя реабсорбцию солейв почках и поглощение солейжабрами.Морская вода гипертонична длякостистых рыб, что грозитиссушением.

Они пьют воду, аизбыток солей удаляют скаловыми массами и черезжабры.Солеустойчивые растения - галофитыРастения используютосмотические процессы длявсасывания воды корнями. Взасоленной среде растениеиспытывает недостаток воды, какпри засухе.Одни галофиты (солерос, солянки)обладают высокой внутреннейсоленостью, другие (кермек,тамариск) способны выводитьсоли из организма.Биогенные элементы – входящие в составживого веществаМакроэлементы(более 0.01% по массе)O C H (в сумме 98%)NPKNa ClCa Mg SМакроэлементы(менее 0.01% помассе)Br Fe JCo Mn CuMo Se SiF Cr Zn и др.Биогенные элементыв узком смыслеРоль N P K различна для разных живыхорганизмовРастения часто сталкиваются снедостатком N P K. Эти биогенныеэлементы лимитируют фотосинтез вомногих экосистемах, например, вокеанической зоне. Животные имеют дело с избытком N P К.Их адаптации направлены на выводизлишнего количества биогенов изорганизма.У разных групп живых организмов перечень макрои микроэлементов может быть различенУ диатомовых водорослей кремний входит всостав «панциря», потому его содержаниеповышено.Газовый состав воздухаСостав сухого воздуха (объемные %)N2 78%О2 21%Ar1%СO2 (0.04%)Ne, CH4, He, Кr, H2, Xe, N2O, O3H2O от 0.2 до 2.5%Примеры лимитирования по кислороду увысших животныхНоры, дупла и другие закрытые убежища. Высокогорные местообитания за счетнизкого атмосферного давления.Адаптации животных связаны скровеносной системой (увеличениеконцентрации гемоглобина, усилениесродства гемоглобина к кислороду,усиление толерантности дыхательногоцентра к CO2).Зависимость фотосинтеза отконцентрации CO2.