uabooks.top » Biológia » 15. A szárazföldi élettér és az organizmusok hozzá való alkalmazkodása
Інформація про новину
  • Переглядів: 75
  • Дата: 4-06-2020, 18:59
4-06-2020, 18:59

15. A szárazföldi élettér és az organizmusok hozzá való alkalmazkodása

Категорія: Biológia




Emlékezzetek, milyen ökológiai tényezőket nevezünk abiotikusoknak, biotikusoknak és antropogéneknek!? Mi az anabiózis?

Az abiotikus tényezők közül a szárazföldi élettérben vezető szerepet játszik a megvilágítás, a hőmérséklet és a páratartalom.

Az organizmusok alkalmazkodása a fényviszonyokhoz. A fényigényük szerint a növényeket feloszthatjuk a következő csoportokra: fénykedvelő, árnyéktűrő és árnyékkedvelő. A fénykedvelő fajok (nyírfa, fenyő, árvalányhaj) hajtásainak szártagjai megrövidültek és erősen ágaznak, leveleik általában aprók vagy a levéllemezük szeldelt, vastag kutikula borítja. A levél alsó részét boríthatják sűrűn szőröcskék, stb.

Az árnyékkedvelő növények (mohák, zsurlók, madársóska, lucfenyő) levelei sötétzöldek, magas a klorofill tartalmuk, a gázcsere-nyílások mennyisége egységnyi felületen kisebb, mint a fénykedvelő növényeknél. Az árnyékkedvelő növények levelei főként horizontálisan helyezkednek el, vagy levélmozaikot alkotnak (15. 1. ábra).

Az árnyékkedvelő növényekre (kocsányos tölgy, kislevelű hárs, közönséges orgona) olyan adaptációk jellemzőek, amelyek a fénykedvelőkre és az árnyéktű-rőkre is. így tehát, egy növényen lehetnek különböző típusú levelek attól függően, hogy milyen fényviszonyok mellett fejlődtek: a korona szélén elhelyezkedő levelek a fénykedvelő növények levelére jellemző struktúrájú, a korona belsejében - az árnyék kedvelőkéhez hasonló. Ha a növény olyan helyen nő, ahol a fényviszonyok periodikusan változnak, akkor az évszaknak megfelelő levelek jelennek meg, amelyek jellemzőek fénykedvelő vagy az árnyékkedvelő növényekre.

15.1. ábra. A növények adaptáció a fényviszonyokhoz: 1 — levél mozaik — a rossz fényviszonyokhoz való adaptáció; 2-а nap folyamán egyes növények a leveleik állását megváltoztathatják: éjszaka visszahúzódnak (a); nappal, amikor fotoszintetizálnak, szétterülnek (b)

Az állatoknál megkülönböztetünk éjszakai (éjszaka aktív) és nappali (nappal aktív) csoportokat (15. 2. ábra). A „nappali” csoport képviselői általában jól

fejlett látással rendelkeznek, képesek megkülönböztetni a színeket, gyakran élénk színűek. Ezzel ellentétben az „éjszakai” csoport képviselőinek, illetve azoknak a fajoknak, amelyek ősei éjszakai életmódot folytattak (a kutyafélék, a macskafélék családjainak képviselői), színlátása gyengén fejlett, szemeik nagyméretűek lehetnek (például a baglyoknál, a makiféléknél), ami lehetővé teszi a kis mennyiségű fény érzékelését is. Olyan állatoknál, amelyek fényhiányos környezetben élnek (a talaj mélyebb rétegeiben, barlangokban), a látószerv erősen redukálódik (vakond, földikutya) vagy egyáltalán nem rendelkeznek vele (mint a farkos kétéltű barlangi vakgőte).

15. 2. ábra. 1. A nektárma-dárfélék képviselői élénk színű kisméretű „nappali” madarak. 2. Fülesbagoly -nagyszemű „éjszakai” madár

Az organizmusok alkalmazkodása a környezet hőmérsékletéhez.

Azokat a fajokat, amelyek számára az alacsony hőmérséklet az optimális kriofileknek vagy hideg kedvelőknek nevezzük. Ezekhez tartoznak a baktériumok, a zuzmók, a mohák, az ízeltlábúak. Azok a növények, amelyek a tundrán, a magashegységekben nőnek, alacsony, gyakran a földfelszínen kúszó szárral rendelkeznek. Sejtnedvükben felhalmozódnak a cukrok, ami csökkenti a citoplazma fagyáspontját. A rovaroknál a limfa fagyáspontját a benne lévő glicerin csökkenti (a hótücsökfélék képesek mozogni a fagyon -20 °С hőmérsékleten; 15. 3, 1. ábra).

A termofil vagy hőkedvelő fajok magas hőmérsékletű (+50 °C-os vagy e feletti) környezetben élnek (a trópusi erdők archea fajai, a sivatagok gyászbogarai - 15. 3, 2. ábra). Ezek adaptációja kapcsolatban áll a fehérjéik és más makromolekuláik szerkezetével, amelyek ellenállnak az adott tényező hatásának. A hőmérséklet a szárazföldi élettér egyik legváltozatosabb tényezője. Ezért az organizmusok általában csak bizonyos határok között alkalmazkodnak a hőmérséklet ingadozásokhoz. Az állatok hőmérséklethez való alkalmazkodása kapcsolatban áll a kémiai és fizikai hőszabályozással vagy a viselkedéssel.

15. 3. ábra. Kriofil (hidegkedvelő) (1) és termofil (meleg-kedvelő) (2) állatok: 1 - ormányos tücsök (Csőrösrovarok rendje); Ukrajnában vörös könyves faj; ezek a rovarok késő ősztől kora tavaszig aktívak, olvadáskor a havon csoportosulnak; fekete színük segíti őket a napenergia hatásos elnyelésében, növelve a testhőmérsékletüket; 2 -a Stenocara nemhez tartozó gyászbogarak a Namib-siva-tag lakói; ködös időben ezek a rovarok testük felületén kondenzálják a vizet, amely cseppek formájában a szájnyílásukhoz folyik

Emlékezzünk, a hőszabályozás - az a képesség, amellyel a szervezet fenntartja a hőtermelés, vagy a környezetből való hőéi-

nyelés, és a hőleadás állandó arányát. A kémiai hőszabályozást biztosítja a hőtermelés mértékének növelése, amikor a környezet hőmérséklete csökken (például az izmok összehúzódása, az exo-term reakciók intenzitásának növelése következtében). A fizikai hőszabályozás kapcsolatban áll a hőleadás mértékének változásával (a szőrzet vagy a tollazat pozíciójának, a bőr hajszálerek átmérőjének, a verejtékezésnek, a növények párologtatásának, az állatoknál a zsírrétegek szétválásának szabályozásával). Hozzatok fel még példákat hőszabályozó mechanizmusokra az állatoknál!

15. 4. ábra. Az állatok hőszabályozása kapcsolatban áll a viselkedéssel: 1-а lepke széttárja szárnyait hideg időben így gyűjtve össze a Nap hőjét a testfelszínén keresztül; 2-а vízisikló a napon sütkérezik így gyűjtve össze a Nap infravörös sugarait, amelyek hőenergiában gazdagok

A melegvérű1, vagy homoioterm állatok (emlősök, madarak) hőtermelése magas, a hőszabályozás mechanizmusai fejlettek. Hidegvérű-nek vagy poikilo-term-nek nevezzük azokat az állatokat (olyanokat, mint a gerinctelenek, halak, kétéltűek, hüllők), amelyekre általában viszonylag alacsony szintű anyagcsere jellemző, és ennek megfelelően szervezetük kevesebb hőt termel. Az életműködésük intenzitása jelentősen függ a környezet hőmérsékletétől. Ugyanez jellemző a mikroorganizmusokra, a gombákra és a növényekre: a környezet hőmérsékletének csökkenésével a bennünk zajló életfolyamatok lelassulnak, és csak akkor újulnak meg, amikor kívülről bizonyos mennyiségű hőhöz jutnak. A poikiloterm állatok bizonyos hőszabályozási mechanizmusai kapcsolatban állnak a viselkedésük változásával: kimászva jól megvilágított helyekre, többlet hőenergiához juthatnak az infravörös sugárzásból, amely a Föld felszínére jutó napenergiából van (15. 4. ábra).

• Az állatok bizonyos hőmérsékleti feltételekhez való adaptációi érinti a felépítésüket. Az Allen-szabály (1877-ben fogalmazta meg az amerikai zoológus J. Allen) szerint az északi félteke homoioterm állatai kiálló testrészeinek (fül, farok stb.) méretei növekszenek északról dél felé haladva. Ez azzal áll kapcsolatban, hogy meleg éghajlati övékén a kapillárisokban gazdag, méretes fül, farok - specializált szervek, amelyek a hőleadást biztosítják (15. 5, 1. ábra).

• A Bergmann-szabály szerint (1847-ben K. Bergmann német tudós fogalmazta meg) az egy vagy két rokon, azonos hőszabályozással bíró homoioterm állatfajnál, a nagyobb testméretű faj egyedei északabbra élnek. Mivel a nagyobb testméretű állatok testfelülete a térfogatukhoz képest kisebb, mint az apróbb egyedeké, ezért kevesebb hőt adnak le a környezetüknek, és ennek megfelelően kevesebb energiát használnak fel az állandó testhőmérsékletük fenntartására (15. 5, 2. ábra).

1A „melegvérű” és a „hidegvérű” szakkifejezések bizonyos mértékig elvesztették jelentőségüket, mivel az ún. hidegvérű állatok vérmérséklete meleg lehet magas környezeti hőmérséklet mellett.

15. 5. ábra. 1. Sarki róka (a) és a sivatagi róka (b). 2. A tajmiri farkasok (a) testhossza 137 cm, testtömege 49 kg; ugyanakkor a mongóliai farkasok (b) testhossza 120 cm és testtömege 40 kg

Az egyes homoioterm állatfajokra jellemző a heterotermia: a kedvezőtlen időszakokban nyári vagy téli álmot alszanak, miközben testhőmérsékletük lecsökken (télen a barnamedve, a sündisznó, a szitakötők; nyáron a száraz időszakban a sivatagok és félsivatagok lakói - a rágcsálók). Ennek köszönhetően ezek a fajok lecsökkentik az anyagcsere-szintjüket, és kevés energia-tartalékot használnak fel.

A növények környezeti hőmérséklet-változáshoz való adaptációi főként a biokémiai, az élettani és a morfológiai mechanizmusokkal állnak kapcsolatban. A növények képesek nagymennyiségű hőt leadni nagy testfelületükön és transpi-rációjuk (párologtatásuk) révén. Például, hőség idején a transpiráció következtében a levelek hőmérséklete 4-6 °С fokkal alacsonyabb lehet, mint a levegőé. Ezen kívül a növények megváltoztatják a levelállásukat: erős napsugárzáskor a növény elfordítja leveleit, trópusi hüvelyesek +35 °C-on összezárják azokat; egyes trópusi hüvelyesek képesek csőszerűén összezárni leveleiket. A sivatagok és félsivatagok növényeinek nagy levelei lehetnek ezüstösek és fényes felszínűek, aminek köszönhetően visszaverik az intenzív fényt. A növények képesek fokozatosan fagyásállóvá válni, vagyis fokozatosan képesek elviselni az alacsony hőmérsékleteket.

Az organizmusok nedvességhez való alkalmazkodása. A szervezetek a szárazföldi élettérhez való alkalmazkodás közben kialakítottak olyan adaptációkat, amelyekkel képesek vizetnyerni, gazdaságosan felhasználni a nedvességet, és túlélni a száraz időszakokat. így például, a száraz helyeken növő növények gyökérzete képes lehatolni nagyobb mélységekbe (erdeifenyő, tevetövis), ami segít hozzájutni a talajvízhez, vagy erőteljesen elágazik a talaj felső rétegeiben (kaktuszok), ami nagy felületen biztosítja a hatásos vízfelszívást a rövid ideig tartó esőzések idején. Az ilyen növényeknél a levéllemezek felszíne is csökken, megvastagszik a kutikula, csökken a gázcsere-nyílások száma, a levelek gyakran tövisekké, pikkelyszerűekké változnak, a fotoszintézis funkcióját pedig átveszi a zöld szár (kaktuszok, tevetővis; 15. 6. ábra). Egyes többnyári növények képesek felhalmozni leveleikben (aloe, kövirózsa) vagy szárukban (kaktuszok) a nedvességet, és azután gazdaságosan felhasználni azt. Az ilyen növényeket szukkulenseknek nevezzük. Sok trópusi fü képes túlélni a száraz időszakot módo-

suit földalatti hajtások (gyöktörzsek, hagymák, hagymagumók) segítségével, miközben föld feletti részeik elhalnak. Száraz időszakban a fák és a cserjék elhullatva leveleiket, csökkentik párologtatásukat.

15. 6. ábra. Szárazságtűrő növények száraz időszakhoz való adaptációi: 1-а fügekaktusz, mint más kaktuszfajok is, nedvességet halmoz fel a szárában; 2-а kandeláherkaktusz képes több, mint 3 tonna vizet raktározni; 3 - a tevetövis - a szklerofiták képviselője

A növények normális létezésének egyik előfeltétele a szárazföldi élettérben olyan adaptációk megléte, amelyek biztosítják a vízegyensúly-1, vagyis a víz azon meny-nyisége, amit felszív a növény, és ugyanebben a mennyiségben felhasznál. Amíg a vízkedvelő növények (harmatfű, szőrmoha, nebáncsvirág) kizárólag jó vízellátott-ságú vagy lápos talajokon nőnek, addig a szárazságtűrő növények (árvalányhaj, csenkesz, kaktuszok) olyan adaptációkkal rendelkeznek, amelyek segítségével képesek hozzájutni vízhez vízhiányos időszakokban, korlátozni a párologtatást vagy raktározni a vizet szöveteikben. A szukkulensekkel ellentétben a szklerofiták támasztószövetben gazdag, kemény hajtásokkal, gyakran hengeralakúan összepödört (szakszaul, árvalányhaj) apró levelekkel rendelkezik (15. 6, 3. ábra).

Az állatok között, akárcsak a növények között, vannak vízkedvelő (szárazföldi ászkarákok, kétéltűek), szárazságkedvelő (sivatagi rovarok, pókok, hüllők) és szárazságtűrő fajok (a szárazföldi állatok többsége). Az állatok vízegyensúlyát fenntartani szolgáló adaptációk lehetnek morfológiaiak, élettaniak és etológiaiak. A morfológiai adaptációkhoz tartozik a jól fejlett epikutikula a legtöbb ízeltlábúnál (külső lipidréteg - 15. 7,1. ábra), a hüllők szarupikkelyei és pajzsa, a puhatestűek páncélja.

15. 7. ábra. Adaptációk az állatoknál, amelyek száraz körülmények közötti életre teszik őket képessé: 1-а sárgaskorpió Eurázsia sivatagainak és félsivatagainak lakója - jól fejlett epikutikulával rendelkezik, amely megakadályozza a vízveszteséget; 2-а Hemilepis-tus nembe tartozó ászkarák beásva magát a függőleges üregébe (1 méter mélységbe), képes a száraz és magas hőmérsékletű agyagos sivatagokban megélni, az üreget csak akkor hagyja el, ha megnő a levegő talajmenti nedvességtartalma. Szervezetük víztartalékát

növényi részek elfogyasztásával pótolják

Az állatok élettani adaptációi kapcsolatban állnak az életfunkciók sajátosságaival. Például, sok száraz helyszín lakója képes metabolikus vizet előállítani zsírkészletének oxidációja révén (tevék, rágcsálók, rovarok). A rovaroknál az utóbél falának speciális mirigyei felszívják a vizet az emésztetlen táplálékmaradványokból és anyagcsere végtermékekből, melynek következtében a víz a szervezetben marad. Az állatok más a vízgazdálkodást szolgáló élettani adaptációihoz tartozik a verejtékkiválasztás intenzitásának, és a nyálkahártyákon való párologtatásának szabályozása, a szervezet kiszáradásának megnövekedett tűréshatára, illetve a hőszabályozás sajátosságai. Például, a poikiloterm állatok (így a hüllők) a test a környezeti hőmérsékletnek megfelelő felmelegítése csökkenti a víz párologtatását.

A vízegyensúly szabályozásának etológiái módjai kapcsolatban állnak az állatok viselkedésével. A nagytestű gerinces állatok képesek nagy vándorlásra, amely során felkeresik a vízforrásokat (elefántok, antilopok) vagy földalatti járatok ásására, amelyekben a levegő páratartalma jelentősen magasabb a száraz időszakban (15. 7, 2. ábra). A száraz helyeken élő állatok gyakran éjszaka aktívak, amikor a levegő páratartalma magasabb és hőmérséklete alacsonyabb. Hosszantartó száraz időszakban az állatok diapauza állapotba kerülhetnek. A diapauza - átmeneti nyugalmi állapot, amely az állatok felfüggesztett növekedésével, egyedfejlődésével és az anyagcsere általános csökkenésével jár.

Kulcsszavak és fogalmak

homioterm és piokiloterm állatok, szukkulensek, szklerofiták, diapauza.

1. Milyen abiotikus tényezők játszanak vezető szerepet a szárazföldi élettérben? 2. Milyen adaptációk figyelhetőek meg a különböző fényviszonyok között növő növényeknél? 3. Hogyan szabályozzák a növények a testhőmérsékletüket? 4. Milyen adaptációk jelleme-zőek a különböző hőmérsékleteken élő állatokra? 5. Hasonlítsa össze az állatok és a növények száraz időszakhoz való alkalmazkodását!

Miért van adaptív jelentősége az emlősök és az ember reszketésének hideg környezetben? 

 

 

Ez a tankönyv anyaga Biológia 11. osztály Osztapcsenko, Bálán

 




^