Эти особен-
ности строения одновременно обусловливают уменьше-
ние потери воды растениям.
Основные способы регуляции температуры тела
у пойкилотермных животных - поведенческие: измене-
ние позы, поиск благоприятных микроклиматических
условий, смена мест обитания, рытье нор и т. п. Напри-
мер, пустынная саранча в прохладные утренние часы
подставляет солнечным лучам широкую боковую повер-
хность тела, а в полдень - узкую спинную. В жаркие
часы дня многие животные прячутся в тень или норы,
некоторые виды пресмыкающихся взбираются на кусты,
чтобы избежать соприкосновения с раскаленной поверх-
ностью почвы. В ряде случаев низшие растения и живот-
ные с непостоянной температурой тела переживают
жаркое время года в состоянии анабиоза.
В целом регуляция температуры тела у пойкилотерм-
ных животных не достигает уровня, позволяющего сох-
-192-
ранять активность круглый год при значительных коле-
баниях температуры внешней среды.
В связи с этим очень важен вопрос о влиянии
температуры на развитие пойкилотермных организ-
мов - растений и животных. С повышением температу-
ры окружающей среды они развиваются быстрее. Одна-
ко для каждого вида существует определенная темпе-
ратура, при которой восстанавливается нормальный об-
мен веществ после холодового угнетения. Этот темпе-
ратурный уровень называется температурным порогом
развития. Организм будет расти только при темпера-
туре среды, превышающей пороговую. Например, разви-
тие икры форели начинается при 0 ЇС. При температуре
воды 2 ЇС мальки выходят из яиц через 205 дней, при
5 ЇС - через 82 дня. а при 10 ЇС - через 41 день. Во
всех случаях произведение положительных температур
среды на число дней развития остается постоянным:
410. Таким образом, для осуществления программы раз-
вития пойкилотермным организмам необходимо опреде-
ленное количество теплоты, которое называется суммой
эффективных температур (под эффективной температу-
рой понимают разницу между температурой среды и
температурным порогом развития). Следовательно,
каждый вид имеет свой температурный порог развития
и свою сумму эффективных температур, которая тре-
буется для завершения развития. Это относится и к ра-
стениям. Сроки цветения растений зависят от того, за
какой период они набирают сумму эффективных тем-
ператур.
Этот показатель служит фактором, ограничивающим
географическое распространение вида. Так, северная
граница лесов пролегает там, где средняя июльская
температура составляет 10-12 ЇС. Севернее для разви-
тия деревьев уже не хватает теплоты - зона лесов сме-
няется безлесной тундрой.
Гораздо меньше зависят от температурных условий
среды животные с постоянной температурой тела, или
гомойотермные животные,- птицы и млекопитающие.
Они обладают разнообразными механизмами терморе-
гуляции, позволяющими поддерживать определенную
температуру тела и активность при экстремально низ-
ких или высоких температурах окружающего воздуха.
Например, песец, заяц-беляк, тундровая куропатка про-
являют нормальную жизнедеятельность в самые силь-
ные морозы, когда разница между температурой тела и
-193-
температурой воздуха составляет десятки градусов
(до 70ЇС). В основе высокой приспособленности птиц
и млекопитающих лежат ароморфные изменения строе-
ния их тела (полное разделение артериального и веноз-
ного кровотока благодаря наличию четырехкамерного
сердца и утрате одной дуги аорты: развитие перьевого
или волосяного покрова, способствующего сохранению
тепла, развитие головного мозга, обеспечивающего
возможность совершенной регуляции обмена веществ,
кровообращения и т. д.). Существует много более мел-
ких частных приспособлений, обеспечивающих постоян-
ство температуры тела у гомойотермных животных. На-
пример, у ластоногих и китов сохранению тепла способ-
ствует толстый слой жира в подкожной клетчатке. Теп-
лоизолирующие свойства жировой прослойки настолько
велики, что под тюленями, лежащими на снегу, снег
не тает, хотя температура тела животных поддерживает-
ся на уровне 38 ЇС.
Поддержанию оптимальной температуры способ-
ствуют поведенческие реакции животных. Так, обитаю-
щие в Антарктике пингвины в сильные морозы и бураны
сбиваются в плотную кучу. Особи, оказавшиеся с краю,
через некоторое время пробиваются внутрь и таким об-
разом птицы постоянно перемещаются. Внутри такого
скопления температура достигает 37 ЇС даже в самые
сильные морозы.
Высокий уровень организации и совершенство меха-
низмов регуляции физиологических процессов у гомойо-
термных животных позволяют им сохранять активность
при резких перепадах температур и освоить практиче-
ски все местообитания.
Влажность. Вода - необходимый компонент клетки,
поэтому ее количество в том или, ином местообитании
определяет характер растительности и животного мира
в данной местности. В некоторой зависимости от количе-
ства воды в окружающей среде находится и содержание
ее в теле растений и животных и их устойчивость к высы-
ханию. У растений пустынь, сухих степей вода состав-
ляет 30-65 % от общей массы, в лесостепных дубравах
эта величина возрастает до 70-85 %, в ельниках дости-
гает 90 %.
Тело животных, как правило, не менее чем на 50 %
состоит из воды. У амбарного долгоносика, питающе-
гося очень сухим кормом - зерном, воды в теле еще
меньше - 46 %. Гусеницы, поедающие сочные листья,
-194-
содержат 85-90 % воды. В целом у животных, обитаю-
щих на суше, меньше воды в организме, чем у водных.
Так, тело домашнего скота содержит 59 % влаги, тело
человека - 64 %, утки кряквы -70 %. У рыб содержа-
ние воды в организме достигает 75 %, а у медуз - более
чем 99 %.
Водный баланс местности зависит от количества
осадков, выпадающих в течение года, и величины,
характеризующей ее испарение. Если количество испа-
ряемой воды превышает годовую сумму осадков, такие
области носят название сухих, засушливых или арид-
ных. Области, достаточно обеспеченные влагой, называ-
ют гумидными (влажными).
Избыток воды в почве приводит к развитию болот,
населяемых видами растений, не способных регулиро-
вать свой водный режим. К ним относятся водоросли,
грибы, лишайники, некоторые мхи, элодея, водяные
лютики, валлиснерия, тростник и многие другие. У таких
растений низкое осмотическое давление клеточного сока
и, следовательно, незначительная водоудерживающая
способность, высокий уровень испарения через широко
открытые устьица. Корневая система у цветковых
болотных растений плохо развита или совсем отсутству-
ет. Ограничена способность к регуляции водного балан-
са у травянистых растений темнохвойных лесов.
При уменьшении влажности почвы меняется видовой
состав растительных сообществ. Широколиственные
леса сменяются мелколиственными, которые переходят
в лесостепь. При дальнейшем уменьшении количества
осадков (и повышении сухости почвы) высокие травы
уступают место низкотравью. При годовом количестве
осадков 250 мм и ниже возникают пустыни. При нерав-
номерном распределении осадков по временам года
растениям и животным приходится переносить длитель-
ные засухи.
Растения выработали ряд приспособлений к перио-
дическому недостатку влаги. Это-резкое сокращение
вегетационного периода (до 4-6 недель) и длительный
период покоя, который растения переживают в виде
семян, луковиц, клубней и т. д. (тюльпаны, гусиный
лук, мак и др.). Такие растения называются эфемерами
и эфемероидами. Другие, не прекращающие роста в
сухой период, имеют сильно развитую корневую систе-
му, по массе намного превосходящую надземную часть.
Уменьшение испарения достигается уменьшением ли-
-195-
стовой пластинки, ее опушением, сокращением числа
устьиц, преобразованием листа в колючки, развитием
водонепроницаемого воскового налета. Некоторые
виды, например саксаулы, теряют листву, и фотосинтез
осуществляют зеленые ветви. Многие растения спо-
собны запасать воду в тканях стебля или корня (кактус,
африканские пустынные молочаи, степная таволга).
Выживанию в условиях сухого периода способствуют
и высокое осмотическое давление клеточного сока, пре-
пятствующее испарению, и способность терять большое
количество воды (до 80 %) без потери жизнеспособ-
ности.
Пустынные животные имеют особый тип обмена
веществ, при котором вода образуется в организме при
поедании сухого корма (грызуны). Источником воды
служит и жир, накапливающийся у некоторых живот-
ных в больших количествах (верблюды, курдючные
овцы). Копытные способны в поисках воды пробегать
огромные расстояния. Многие мелкие животные на
период засухи впадают в анабиоз (рис. 69).
Соленость. Для живых организмов большое значе-
ние имеет качественный и количественный состав
минеральных солей в окружающей среде. Воздух содер-
жит мало солей, и они не оказывают существенного
влияния на живые организмы. В воде соли присутствуют
всегда и почти исключительно в растворах. Главными
компонентами солевых растворов служат ионы Na+,
К+, Са2+ и Mg2+. Из анионов наибольший удельный
вес принадлежит хлору (С1-), остаткам серной кислоты
(SO4 2-) гидрокарбоната (НСО3-) и карбоната (CO3 2-).
К важным компонентам природных растворов относятся
также ионы двух- или трехвалентного железа и марган-
ца. В целом можно сказать, что в морской воде больше
всего натрия и хлора. В пресных водах преимущест-
венно встречаются ионы кальция, гидрокарбоната и
карбоната. В некоторых водоемах преобладают суль-
фаты (Каспийское и Аральское моря).
По содержанию солей (г/л) выделяют четыре
группы природных вод: 1) пресные воды-до 0,5;
2) солоноватые воды - от 0,5 до 30; 3) соленые - от
30 до 40; 4) рассолы - свыше 40.
Концентрация и качественный состав солей в водо-
емах оказывают большое влияние на численность и
распространение водных животных. Пресноводные
животные в целом имеют более высокое осмотическое
-196-
Рис. 69. Двоякодышащая рыба протоптер переживает засуху
(от 6-9 месяцев до 4-х лет) в состоянии анабиоза в коконе
из выделяемой им слизи (А). После дождей или при помещении
кокона в воду протоптер оживает (5, В)
давление по отношению к окружающей их среде, поэто-
му вода поступает в их организм постоянно.
Для выведения излишков воды служат пульсирую-
щие вакуоли (у простейших) и органы выделения
у многоклеточных животных. Морские обитатели в
большинстве изотоничны морской воде, но многие виды
гипотоничны и для них регулирование концентрации
растворенных в жидкостях тела веществ сопряжено
с большими энергетическими затратами. Например.
у древних хрящевых рыб (акул, скатов) осмотическое
давление внутри тела равно давлению в окружающей
морской воде. Но у костистых рыб, эволюционно возник-
-197-
ших в пресной воде, осмотическое давление низкое.
Для компенсации потерь воды в их теле они пьют
морскую воду, а поглощенные вместе с ней избыточные
соли выделяются почками, а также через кишечник
и жабры.
Немногие виды водных животных могут обитать
и в пресной, и в соленой воде. Так, европейский речной
угорь нерестится в море. Молодые угри проникают
в реки и вырастают в пресной воде. Для нереста
взрослые рыбы снова мигрируют в море. Наоборот,
семга и лосось нерестятся в пресной воде, а вырастают
в море. Точно так же некоторые крабы поднимаются
по рекам далеко в глубь материка, но личинки их
развиваются и достигают половой зрелости только в
море. Это связано с историей развития видов. Так,
у угря родственные виды - чисто морские рыбы, а виды,
близкие к семге и лососю,- пресноводные. Таким обра-
зом, мигрирующие виды в своем онтогенезе повторяют
филогенез соответствующих семейств рыб.
Водоемы, очень богатые солями, в целом для обита-
ния животных непригодны. К существованию в таких
условиях приспособился рачок артемия, отдельные виды
синезеленых водорослей, жгутиковых, бактерий. Кис-
лотность и щелочность среды обитания (рН) почвы
и воды оказывают сильное влияние на организмы.
Высокие концентрации ионов Н+ или ОН- (при рН
соответственно ниже 3 или выше 9) оказываются токсич-
ными. В очень кислых или щелочных почвах поврежда-
ются клетки корней растений. Кроме того, при рН ниже
4,0 почвы содержат много ионов алюминия, которые
также токсически воздействуют на растения. В этих
условиях токсических концентраций достигают и ионы
железа и марганца, в малых количествах совершенно
необходимые растениям. В щелочных почвах наблюда-
ется обратное явление - нехватка необходимых хими-
ческих элементов. При высоких значениях рН железо,
марганец, фосфаты, ряд микроэлементов оказываются
связанными в малорастворимых соединениях и мало-
доступны растениям.
В реках, прудах и озерах с повышением кислотности
воды видовое разнообразие уменьшается. Повышенная
кислотность действует на животных несколькими путя-
ми: нарушая процесс осморегуляции, работу ферментов,
газообмен через дыхательные поверхности: повышая
концентрацию токсичных элементов, особенно алюми-
-198-
ния; снижая качество и разнообразие пищи. Например,
при низком рН подавляется развитие грибов, а водная
растительность менее разнообразна или совсем отсут-
ствует.
Промышленное загрязнение атмосферы (диоксид
серы, оксиды азота) приводит к выпадению кислотных
дождей, рН которых достигает 3,7-3,3. Такие дожди
служат причиной засыхания лесов и исчезновения рыбы
из водоемов.
Кислород. Кислород необходим для обеспечения
жизнедеятельности большинства живых организмов.
В воздухе в среднем содержится 21 % кислорода (по
объему), в воде не более 1 %. С повышением высоты
над уровнем моря содержание кислорода в воздухе
уменьшается параллельно снижению атмосферного
давления. В высокогорных областях содержание кисло-
рода в воздухе служит границей распространения мно-
гих видов животных.
За последние десятилетия резко возросло потребле-
ние кислорода промышленностью и увеличился выброс
в атмосферу диоксида углерода. Например, при сгора-
нии 100 л бензина расходуется количество кислорода,
достаточное для дыхания одного человека в течение
года. Вместе с тем в промышленных центрах содержа-
ние СО2 в атмосфере в безветренные дни может в
десятки раз превышать обычную норму (0,03 % по
объему). Источником пополнения запасов кислорода
в атмосфере служат в основном леса. Один гектар
соснового леса дает в год около 30 т кислорода - столь-
ко, сколько требуется для дыхания 19 человек в течение
года. Один гектар лиственного леса выделяет в год
около 16 т, а гектар сельскохозяйственных угодий - от
3 до 10 т в год. Отсюда понятно, что сведение лесов
наряду с возрастающим выбросом в атмосферу СО2
может серьезно изменить соотношение этих газов и
повлиять на животный мир планеты.
Удовлетворение потребности в кислороде у живущих
в воде животных осуществляется по-разному: одни
создают постоянный ток воды над своими дыхательными
поверхностями (например, движениями жаберных кры-
шек у рыб), другие имеют очень большую (по отноше-
нию к объему) поверхность тела или разнообразные
выросты (многие водные ракообразные), третьи часто
возвращаются на поверхность, чтобы сделать вдох
(киты, дельфины, черепахи, тритоны).
-199-
Потребности корней растений в кислороде только
отчасти удовлетворяются из почвы. Часть кислорода
диффундирует к корням от побегов. У растений, живу-
щих на бедных кислородом почвах (тропические бо-
лота), образуются дыхательные корни. Они поднима-
ются вертикально вверх, на их поверхности имеются
отверстия, через которые воздух поступает в корни,
а затем в части растения, погруженные в болотистую
почву.
Магнитное поле Земли. Магнитное поле Земли -
важный фактор окружающей среды, под влиянием кото-
рого протекала эволюция и который оказывает постоян-
ное влияние на живые организмы. Напряженность
магнитного поля возрастает с широтой. При изменении
интенсивности потоков частиц, движущихся от Солнца
(<солнечного ветра>), возникают кратковременные на-
рушения в магнитном поле Земли - <магнитные бури>.
Напряженность магнитного поля Земли не остается
постоянной и на протяжении суток. Резкие колебания
напряженности геомагнитного поля нарушают у челове-
ке функционирование нервной и сердечно-сосудистой
системы. Насколько глубоко геомагнитное поле влияет
на растения, показано на рис. 70: скорость роста
растения зависит от ориентации семени по отношению
к магнитным силовым линиям.
Рис. 70. Зависимость скорости
роста растения от ориентации
семян в геомагнитном поле

-200-
Биотические факторы среды
Взаимоотношения между организмами.
1 2 3 4 5 6 7 8