Водный и солевой обмен на суше
Выработка адаптации к дефициту влаги – ведущее направление эволюции при освоении различными группами организмов наземной среды.
В экономии расхода влаги организмом существенную роль играет уменьшение водопроницаемости покровов (наличие слизи у амфибий, ороговевшего эпидермиса у высших позвоночных; отсутствие кожных желез у пресмыкающихся и птиц).
В аридных условиях характерна пассивная адаптация (оцепенение). Активная адаптация к дефициту влаги выражается у подвижных форм животных различными поведенческими реакциями. Проникновение в биотопы с колеблющейся влажностью сопровождается сдвигами характера активности в сторону периодов времени с благоприятными режимами влажности.
Среди позвоночных животных наиболее совершенные адаптации к жизни в воздушной среде сформировались у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Эти три класса объединяются в группу амниот (Amniota), специфические особенности морфологии и физиологии которой целиком связаны с преобразованиями водного обмена, открывающими возможность существования в полном отрыве от водной среды. Помимо приспособлений к размножению вне водоёмов принципиальные изменения водного обмена у этих животных, как и у наземных беспозвоночных, связаны с эффективным использованием метаболической воды и с морфофизиологическими особенностями покровов и выделительной системы.
Растения существенно отличаются от животных по характеру механизмов водно-солевого обмена. Для растений вода является не только фактором среды, но и ресурсом, непосредственно участвующим в продукции (роль воды в процессе фотосинтеза). Поэтому разрыв связи растения с источником воды невозможен; при временном разрыве этой связи неизбежен переход в неактивное состояние (анабиоз). Отсюда важная роль структуры корневой системы. Через корневую систему растение получает и воду, и минеральные соли, т.е. водно-солевой обмен у них и в наземной среде остаётся целостным процессом.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Прямо сейчас студенты читают про:
III. Программа Южного и Северного общества декабристов 1. Ранние общества декабристов разработали лишь общие черты будущих преобразований.
Порядок работы с секретными документами ПОРЯДОК РАБОТЫ С СЕКРЕТНЫМИ ДОКУМЕНТАМИ. УЧЕТ СЕКРЕТНЫХ ДОКУМЕНТОВ Учет СД — регистрация и контроль за их сохранностью. Существует 2.
Техника пользования функциональной кроватью ЦЕЛЬ: Специальная конструкция позволяет создавать наиболее удобное положение больному в соответствии с назначением врача и характером.
Молярная концентрация эквивалента I. Эквивалент – это условная или реальная частица, которая в данной химической реакции эквивалентна одному атому или иону.
Решение заданий. Вид 1. Из генеральной совокупности извлечена выборка объема .
Опасаться следует не тех, кто вам противоречит, а тех, кто с вами не согласен и слишком труслив, чтобы высказать вам свое несогласие. © Наполеон ==> читать все изречения.
Источник
Раздел 2. Водный обмен растений
Растительные ткани содержат большое количество воды (в среднем 75…90 % массы растения). Особенно богаты водой сочные плоды, молодые корни и молодые листья (работа 10). Активное проявление жизнедеятельности без воды вообще невозможно. Это объясняется свойствами и ролью воды в живых клетках.
Вода в растениях находится как в свободном (с неизменными физико-химическими свойствами), так и связном состоянии (с измененными физико-химическими свойствами). Свободная вода содержится в клеточных стенках и проводящей системе растений. Связная вода составляет 10…15 % общего её содержания. Осмотически связная вода содержится в вакуолях клеток, коллоидно связная – в цитоплазме, каппилярно связная – в клеточных стенках, ксилеме, флоэме.
Вода обладает важными для процессов жизнедеятельности свойствами: высокой теплопроводностью, теплоемкостью и теплотой парообразования (охлаждение растения при транспирации); высокой растворяющей способностью; способностью диссоциировать на ионы (гидратирует белки, полисахариды, фосфолипиды, биоколлоиды и обеспечивают их пространственную конфигурацию и ориентацию в клеточных структурах); высокой реакционной способностью (участие в окислительно-восстановительных реакциях, гидролизе); электропроводностью (электрические свойства клеток).
Водный обмен растений складывается из процессов поглощения, передвижения и испарения воды.
Основным механизмом поглощения воды клетками является осмос (работа 11). Благодаря осмосу в клетках поддерживается тургорное давление, возникают другие осмотические явления (работа 12).
Важнейшим термодинамическим показателем, характеризующим состояние воды в растениях, является водный потенциал (работа 13), который являются алгебраической суммой четырех компонентов – осмотического потенциала (работа 14), матричного потенциала, потенциала давления и гравитационного потенциала. Градиент водного потенциала определяет направление транспорта воды в клетках, тканях, в системе почва-растения-атмосфера.
Функцию поглощения воды выполняет корневая система. Поглотительная способность корней зависит от их ростовой активности, степени ветвления, общей и рабочей адсорбирующей поверхности, обеспеченности органическими веществами. Основными внешними факторами, влияющими на поглощение воды корнями, являются температура и аэрация почвы.
Восходящий транспорт воды в растениях осуществляется под действием двух концевых двигателей: нижнего (корневое давление) и верхнего (транспирация). Вода передвигается как по живым клеткам (радиальный транспорт в корне, транспорт по клеткам листа), так и по проводящей системе (ксилеме). Направленный транспорт воды от корневых волосков к сосудам (радиальный транспорт в корне) способствует возникновению корневого давления. Проявлением корневого давления является плач растений – вытекание ксилемного сока из поврежденных стеблей или веток, и гуттация – выделение капельно-жидкой влаги в условиях высокой влажности воздуха через гидатоды, расположенные на кончиках или зубчиках листа.
Более 99 % поглощенной растениями воды испаряется. Процесс испарения воды растениями называется транспирацией. Главным органом транспирации является лист. Транспирация имеет важное физиологическое значение – обеспечивает охлаждение растений, способствует газообмену, транспорту минеральных веществ, является верхним концевым двигателем восходящего тока.
Для количественной характеристики водообмена используется ряд показателей: интенсивность транспирации (работы 15, 16, 18), относительная транспирация (работа 17), продуктивность транспирации, транспирационный коэффициент, водный дефицит (работа 19).
В посевах сельскохозяйственных культур эффективность использования воды характеризует эвапотранспирационный коэффициент, или коэффициент водопотребления, который рассчитывается как отношение эвапотранспирации (суммарного расхода воды с 1 га посева или насаждения за вегетацию) к созданной биомассе или хозяйственно-полезному урожаю.
Регуляция водообмена растений является одним из условий оптимизации их роста, развития и повышения продуктивности.
Источник
1.Знечение минер. Солей в жизни растений и животных. Приспособления организмов к различным солевым условиям. Принципы водно-солевого обмена.
Минеральные соли играют важную роль в жизни как животных, так и растений т.к. участвуют во всех жизненно необходимых процессах.
Основная масса организмов адаптируется к определенным местообитаниям. Обитание в разных типах водоемов требует различных адаптаций. Большая часть водных организмов относится к стеногалинным видам. Организмы — пресноводные и морские (в соленых водоемах). Количество эвригалинных видов невелико. Для всех первичноводных организмов характерно наличие проницаемых для воды покровов. Растворенные в воде соли создают осмотическое давление. Существует постоянный ток воды, поступающий в организм. В пресных водоемах вода по градиенту давления – вовнутрь организмов. В соленых водоемах – по градиенту концентраций из организмов. Есть определенные группы организмов – осмотическое давление внутри тела не регулируется (соответветствует давлению окружающей среды) – пойкилосмотические организмы (исключительно морские обитатели являются изотоничными – при изменении солености изменяют осмотическое давление внутри клеток). Подобные изменения не могут проходить в широких диапазонах — эти виды стеногалинные (узкие границы солености). Пойкилосмотическими являются все морские, включая цианобактерии. Подавляющее большинство – морские беспозвоночные. Все остальные являются гомойосмотическими (давление внутри не равно осмотическому давлению окружающей среды). Адаптации связаны с внутриклеточными адаптациями. Гомойосмотические организмы – высшие беспозвоночные, все позвоночные. В пресных водоемах первичноводные – наиболее примитивные, гиперточные, пойкилосмотические. У всех первичноводных организмов покровы тела для воды проницаемы. Поэтому у большинства первичноводных организмов концентрация солей близка к окруж. среде. Любые изменения солености вызывают изменения концентрации воды в организме. С выделенной водой идет потеря солей, мин. веществ. Существует адаптация являющаяся наличием специальных структур: перенос ионов из окр. среды в организм против градиента концентрации. У пресноводных рыб в-с обмен складывается определенным образом: вода поступает через жабры и через слизистые пищеварительного тракта и избыток воды выводится через почки, а потеря солей идет с мочей и через кожные покровы. У рыб морских водоемов соли поступают с пищей, а избытки солей выводятся с экскрементами. Распределение воды в наземных э/с очень различно, основным источником воды являются осадки. Выход организмов на сушу связан с появлением адаптаций к дефициту влаги.
Адаптации у всех групп организмов разные( у подвижных, у прикрепленных). Сначала адаптации шли в прибрежно-водной среде. Первыми приспособились амфибии. Адаптации у растений: главное – прикрепленный образ жизни. Являются пойкилогидрическими. Сменное увлажнение. Пойкилогидрические виды могут поглощать воду из почвы. Гомогидрические организмы активно поддерживают свою обводненность. Мерой гидратуры является осмотическое давление клеточного сока. Вода при дыхании используется на транспирацию. У животных соли поступают с пищей, у растений из почвы.
Растения во влажных местообитаниях – гигрофиты. Световые гигрофиты много влаги, плохо развита корневая система, ослаблена транспирация через устьица. Адаптация к дифференциации солей. Теневые гигрофиты менее привязаны к увлажнению, слабая корневая система, много солей – увеличение осмотического давления. Много эпифитов леса. Условия местообитания накладывают особенности на морфологию растений. Мезофиллы – наземная часть меньше подземной. Корневая система содержит запасные вещества. Ксерофиты – подземная часть значительно больше наземной. Уменьшение площади листовой поверхности. Выделяют: склерофиты – дефицит воды, высокое осмотическое давление. Суккуленты – низкое осмотическое давление, общая продуктивность мала, растут в период, когда могут закачать в организм воду. В аридных условиях развито явление засоления. Галофиты соленепроницаемые – цитоплазма непроницаема, избирательное накопление. Соленакопляемые – почвенные растворы поглощают, широкий диапазон толерантности к засолению почв. Солевыделяющие – солевыделительные железы и железистые волоски.
У беспозвоночных – покровы для удержания влаги. Адаптации к наземному образу жизни – органы движения, легкие. Водно – солевой обмен как у рыб. Гипертоничны по отношению к воде. Кожное дыхание – зависимость от воды. В почках – реабсорбция минеральных веществ. Все соли поступают с пищей. Активны ночью, во влажную погоду. В аридных местообитаниях две особенности – влажность низкая , мало воды. Дефицит влаги в почве (степи, пустыни). У животных минеральные вещества поступают с пищей, выделяются с мочой. Водный и солевой обмены связаны на уровне метаболизма, физиологических структур. Насекомые, паукообразные – плотные покровы, почти непроницаемы для воды. У беспозвоночных – воск на панцире. Некоторые могут п оглощать воду из воздуха. Позвоночные – размножение вне воды. Минимизация потерь воды. При травоядном типе питания существенную роль играет дефицит солей. Их мало. Некоторые травоядные в критические периоды переходят на другой тип питания (черты хищничества). Дефицит минеральных элементов приводит к патологии в развитии.
Источник