Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счет испарения и выделения нуждаются в ее периодическом поступлении. Многие из них пьют воду, другие всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразном состоянии; к последним относится большинство амфибий, некоторые насекомые и клещи. Большая часть животных пустынь никогда не пьет; они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступающей с пищей. Наконец, есть животные, получающие воду еще более сложным путем - в процессе окисления жиров. Примерами могут служить верблюд и насекомые, специализировавшиеся на определенной пище - рисовый и амбарный долгоносики, гусеницы платяной моли Tineola bis elliella и моли Aglossa pinguinalis, питающейся жиром.
Водные организмы живут в воде постоянно; гидрофиты могут жить только в очень влажных средах (амфибии, дождевые черви, наземные брюхоногие моллюски, мокрицы и большинство пещерных животных); мезофиты отличаются умеренной потребностью в воде или в средней влажности воздуха; в основном это эвригигры, т.е. организмы, выдерживающие большие колебания влажности. Чаще всего они встречаются в областях умеренного пояса; ксерофиты предпочитают сухие местообитания, они обладают специальными приспособлениями, о которых говорилось выше.
Растения-гидрофиты - пресноводные (элодея, тясчелистник, водяная лилия). Окружены пресной водой, вода поступает путем осмоса, свободно проходит в клетки через мембраны. Объем вакуоли повышается, создается тургорное давление. Водяное давление внутри клетки равно давлению в окружающей среде, поступление воды прекращается.
Галофиты: морские водоросли на сильно засоренных почвах в эстуариях рек. Запасают воду, имеют толстые кисточки стехни, густой слой слизи, чтобы не потерять воду путем испарения. Регулируют содержание солей, выводя их через железы.
Мезофиты: покрытосеменные. Воды достаточно, главное - потери Н2О ввиду испарения. Имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, которые помогают уменьшить эти потери (сбрасывание листвы (кутикула, защищенные устьица с Уагс1).
Ксерофиты: - суккуленты, склерофиты, растительность сухих мест (пустыни) - экстремальные условия выдерживают в виде спор, семян. Суккуленты (кактус, алоэ - сочные, мясистые); склерофиты - жесткие листья.
Морфологические и физиологические особенности: например, восковая кутикула, погружение (соска) устьица, курчавость листьев, запасание воды - мясистные листья (бриофилляция), стебли, подземные части; глубокая корневая система ниже уровня грунтовых вод (акация, олеандр), поверхностная корневая система (кактус).
4. Кислород
По отношению к кислороду все живые организмы делятся на аэробные и анаэробные. К анаэробам относятся только некоторые бактерии, к аэробам - весь остальной живой мир.
Энергетические процессы в живом организме основываются на окислительно-восстановительных реакциях. Большинство живых организмов получают энергию путем аэробного окисления органические вещества. Приток О2, вывод СО2.
Механизм газообмена в диффузии газов О2, СО2 по градиенту их концентраций. У растений дыхание осуществляется всеми органами. О2 проникает через устьица, растворяется в жидкостях клеточной стенки и по градиенту парциального давления проникают в цитоплазму.
У мелких животных дыхание через поверхности тела. У сложных, крупных газообмен через специальные органы. Внешнее дыхание (в дыхательных органах) и внутренний газообмен в клетках и тканях).
5. Свет
< 150 нм - ионизирующая радиация. 150-400 нм УФ 400-800 нм видимый свет 800-1000 нм ИК
УФ (280-320 к) - канцероген. УФ (300-400 км) - стимулирует процессы клеточного синтеза. Синтезируется витамин Д (регулирует обмен Са и Р, нормализует рост, развитие). Приспособительная реакция, защита от ультрафиолета - пигмент, загар. Видимый свет - ориентирование в окружающей среде, фотосинтез.Свет, смена дня и ночи: жизнь осуществляется в условиях ритмически меняющейся среды. Ритмичность свойственна всем (биохимическая и физиологическая природа). В основе периодических процессов лежит внутренняя (эндогенная) программа, на которую действует сложный комплекс внешних условий.
Свет - датчик времени, фотопериод. Суточная ритмичность - смена активности и покоя.
Смена дня и ночи имеет огромное биологическое значение. На экваторе продолжительность дня в течение всего года не изменяется. В умеренном поясе имеются и лето, и зима, различие между которыми сводится не только к разнице температур. Эта разница, возрастающая по мере удаления от экватора, оказывается всего лишь следствием того, что летом день длиннее ночи, а зимой наоборот. Продолжительность дня называют поэтому фотопериодом.
В умеренном поясе фотопериод служит фундаментальным климатическим фактором, определяющим жизненный цикл большинства видов.
К биологическим явлениям, вызываемым фотопериодом как определяющим фактором, относятся: размножение многих млекопитающих и птиц; приобретение зимнего мехового наряда млекопитающими, например горностаем; смена оперения и перелет многих птиц; морфология некоторых бабочек: Araschnia levana принимает форму prorsa, когда ее гусеница живет при длинных днях; появление половых форм у тлей; наступление диапаузы и выход из нее у насекомых; наступление цветения у многих высших растений: одни размножаются в условиях длинного дня, другие в условиях короткого, третьи не реагируют на длину дня, и их цветение вызывается другими факторами.
В тропическом поясе, где продолжительность дня и ночи мало изменяется на протяжении года, фотопериод не может служить важным биологическим фактором. Его заменяет чередование сухого и дождливого сезонов.
В основе суточных ритмов жизнедеятельности лежат наследственно закрепленные эндогенные циклы физиологических процессов с периодом, близким к 24 часам. Это циркадианные (циркадные) ритмы. Цирканнуальные ритмы - годовые ритмы.
Глава 2.КЛИМАТ
Волгоградская область расположена на юго-востоке Русской равнины, вдали от океанов и морей. Поэтому климат области континентальный, с холодной, малоснежной зимой и продолжительным, жарким, сухим летом. Весна короткая, осень теплая и ясная. По обилию солнечного тепла область не уступает южному берегу Крыма.
Равнинный рельеф способствует проникновению в наш регион различных воздушных масс: зимой вторгается холодный, сухой, континентальный воздух Сибирского антициклона, усиливая суровость зимы (средние температуры у нас такие же, как в Петрозаводске, Москве, —10°, —11°); летом наблюдается приток воздушных масс с Атлантического океана. Пройдя над разогретой поверхностью Русской равнины, они иссушаются, нагреваются и почти не умеряют жару.
В течение всего года не исключается возможность проникновения в нашу область сухого арктического воздуха. Зимой, например, он еще более усиливает мороз, летом делает погоду прохладной; весной и ранней осенью приносит заморозки.
С Атлантического океана и Средиземного моря приходят циклоны. Чаще они бывают зимой, поэтому погода в этот период более изменчива.
Летом часто вторгаются сухие, горячие массы воздуха из Казахстана, тогда воцаряется жара до 39—45°.
Особенностью континентального климата являются большие амплитуды колебания температур. Среднемесячные амплитуды в области 30—32°, а максимальных и минимальных температур — 70—80°. В июле суточная амплитуда может достигать 11—12°.
Волгоградская область, как мы убедились, получает много тепла и имеет длительный вегетационный период. Продолжается он от 145—160 дней на севере до 165—175 дней на юге. Сумма положительных среднесуточных температур воздуха выше +10° за вегетационный период на севере составляет 2840°, на юге —3265°. Этих запасов тепла вполне достаточно для вызревания пшеницы, ржи, подсолнечника, сахарной свеклы, винограда и других сельскохозяйственных культур.
При обилии тепла и света большое значение для сельского хозяйства имеют атмосферные осадки. Однако их наша область получает явно недостаточно. В Заволжье в течение года выпадает всего 2!70—-300 мм_осадков, на северо-западе—400—500 мм. Две трети осадков приходится на теплый период (с апреля по октябрь). Большое количество их выпадает летом, когда испаряемость, к сожалению, превышает осадки, а потому в случае засухи почти бесполезны.
Недостаток влаги в южных районах и Заволжье в какой-то степени восполняется искусственным орошением.
На распределение осадков оказывает влияние и рельеф, обычно на возвышенностях их выпадает больше.
Количество осадков колеблется по годам. Например, в засушливом 1949 г. в Волгограде их выпало 124 мм, а во влажном 1915 г.—715 мм.
Территория нашей области весьма обширна, поэтому климат в ней не одинаков, наблюдаются заметные его изменения—с северо-запада на юго-восток. В этом направлении увеличивается континентальность, убывают осадки, возрастает испаряемость и засушливость.
Характеристика сезонов года
Зима. За начало зимы принимают дату устойчивого перехода среднесуточной температуры к отрицательным значениям и установления снежного покрова. Но в условиях нашей области выпадение снега не совпадает по времени с установлением морозной погоды. В северных районах температура становится отрицательной 8—9 ноября, а устойчивый снежный покров формируется на месяц позже—в начале декабря (см. таблицу). На юге области зима начинается в середине и конце второй декады ноября, а снежный покров устанавливается после 20-х чисел декабря. Зима продолжается на севере области 142—143 дня, в центральных районах— 130—132 дня, на юге— 120 дней, а продолжительность снежного периода составляет в северных районах 108—112 дней, в южных районах — 78—98 дней. Снежный покров на севере и северо-востоке области достигает 16—20 см, в центральных, заволжских и южных районах—6—12 см.