Вода. В жизни организмов вода
выступает как важнейший экологический фактор. Без воды нет жизни. Живых
организмов, не содержащих воду, на Земле не найдено. Она является основной
частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Все
биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме
осуществляются при наличии воды. Вода с растворенными в ней веществами
обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, включая и
межклеточный обмен. В период активной жизнедеятельности растений и животных
содержание воды в их организмах, как правило, довольно высокое (табл. 4.8).
Таблица 4.8
Содержание воды в растительных и
животных организмах,
% к массе тела (по Б. С.
Кубанцеву, 1973)
Растения
Содержание
воды
Животные
Содержание
воды
Водоросли
Корни
моркови
Листья
трав
Листья
деревьев
Клубни
картофеля
Стволы
деревьев
96-98
87-91
83-86
79-82
74-80
40-55
Губки
Моллюски
Насекомые
Ланцетник
Земноводные
Млекопитающие
84
80-92
46-92
87
До 93
68-83
В недеятельном состоянии организма количество воды
может значительно снижаться, однако и в период покоя она не исчезает полностью.
Например, в сухих мхах и лишайниках содержится воды 5—7% к общей массе, а в воздушно-сухих зерновках злаков — не менее
12—14%. Наземные организмы из-за постоянной потери воды нуждаются в
регулярном ее пополнении. Поэтому у них в процессе эволюции выработались
приспособления, которые регулируют водный обмен и обеспечивают экономное
расходование влаги. Приспособления носят анатомо-морфологический,
физиологический и поведенческий характер. Потребность разных видов растений в
воде по периодам развития не одинакова. Меняется она и в зависимости от климата
и почвы. Так, злаковые культуры в периоды прорастания семян и созревания
нуждаются меньше во влаге, чем во время наиболее интенсивного роста. Кроме
влажных тропиков, практически повсеместно растения испытывают временный
недостаток воды, засуху. При высоких температурах в летний период часто проявляется
атмосферная засуха, почвенная — при
уменьшении доступной растению почвенной влаги. Недостаток или дефицит влаги
снижает прирост растений, может стать причиной их низкорослости, бесплодия
из-за недоразвития генеративных органов. Первостепенное значение во всех
проявлениях жизнедеятельности имеет водный обмен между организмом и внешней
средой. Влажность среды нередко является фактором, лимитирующим распространение
и численность организмов на Земле. Например, степные и особенно лесные растения
требуют повышенного содержания паров в воздухе, растения же пустынь приспособились
к низкой влажности.
Важную роль у животных играют проницаемость покровов
и механизмы, регулирующие водный обмен. Здесь уместно дать характеристику основным показателям влажности. Влажность — это параметр, характеризующий содержание
водяного пара (газообразной воды) в воздухе. Различают абсолютную и
относительную влажность. Абсолютная
влажность — количество газообразной
воды, содержащейся в воздухе, и выраженное через массу воды на единицу массы
воздуха (например, в граммах на 1 кг или
на 1 м3 воздуха). Относительная влажность — это отношение количества имеющегося в
воздухе пара к насыщенному количеству пара при данных условиях температуры и
давления. Это соотношение устанавливается по формуле:
(4.4)
где r — относительная влажность;
Р и PS — абсолютная и насыщающая
(максимальная) влажность при данной температуре.
Относительную влажность обычно измеряют, сравнивая
температуру на двух термометрах — с влажным
и сухим шариком. Этот прибор называется психрометром. Так, если оба термометра
показывают одинаковую температуру, то относительная влажность равна 100%. Если же «влажный» термометр показывает
меньшую температуру, чем «сухой» (обычно так и бывает), то и относительная
влажность будет меньше 100%. Точную
величину получают из специальных справочных таблиц. Для измерения относительной
влажности удобен и гигрограф. В приборе используется свойство человеческого
волоса сокращаться или удлиняться в зависимости от относительной влажности, что
позволяет вести непрерывную запись показаний.
В экологических исследованиях относительная
влажность измеряется довольно часто. Большое значение для организмов имеет и дефицит насыщения воздуха водяными
парами или разность между максимальной и абсолютной влажностью при определенной
температуре. Дефицит насыщения воздуха можно обозначить буквой и определить по
формуле:
d = PS - Р.(4.5)
Этот показатель наиболее четко характеризует
испаряющую силу воздуха и играет для экологических исследований особую роль. В
связи с тем, что испаряющая сила воздуха с повышением температуры
увеличивается, при разных температурах дефицит насыщения неодинаков при одной и
той же влажности. При его возрастании воздух становится суше и в нем интенсивнее
происходят испарение и транспирация.