5.1. пища как экологический факторОсновным способом питания растения является фотосинтез, в процессе которого под действием солнечной энергии происходит восстановление углекислого газа до углеводов (СН20): С0з+ 2Н2А ^ (СНгО)+2А+НгО, где А-донор электронов. У зеленых растений (высшие растения, водоросли) донором электронов является вода, поэтому в результате фотосинтеза образуется кислород: С02+НгО -» (СНгО)+02. У бактерий роль донора электронов могут выполнять, например, сероводород, органические вещества. Так, у зеленых и пурпурных серобактерий восстановление диоксида углерода происходит по схеме: C02+2H2S -^ (СН20)+23+Н20. 54 При фотосинтезе световая энергия улавливается хлороплас-тами и преобразуется в конечном итоге в энергию химических связей углеводоров; в расчете на 1 грамм-атом поглощенного углерода фиксируется 114 ккал энергии. В процессе фотосинтеза участвуют как фотохимические реакции, так и чисто ферментативные (так называемые темновые) реакции и процессы диффузии, благодаря которым происходит обмен углекислотой и кислородом между растениями и атмосферным воздухом. Каждый из этих процессов находится под влиянием внутренних и внешних факторов и может ограничивать продуктивность фотосинтеза в целом. Растительная масса формируется не только за счет продуктов фотосинтеза. Наряду с углеродом, кислородом и водородом она содержит в среднем 2-4\% азота (в белковых веществах — 15-19\%). Среди биоэлементов азот по количеству в растениях занимает четвертое место. Между усвоением азота растением и продуктивностью существует корреляция; это относится как к отдельному растению, так и ко всему растительному покрову Земли. Прирост растительной массы нередко лимитируется количеством азота. При недостатке азота растения остаются низкорослыми, имеют мелкоклеточные ткани и грубые клеточные стенки. Кроме светового питания растениям необходимо минеральное питание. Они нуждаются во многих элементах, которые либо поступают из минералов, либо становятся доступными в результате минерализации органического вещества. Все химические элементы поглощаются в форме ионов и включаются в растительную массу, накапливаясь в клеточном соке. После сжигания сухого органического материала минеральные вещества остаются в виде золы. В золе растений могут находиться все химические элементы, встречающиеся в литосфере. Жизненно необходимыми и незаменимыми являются основные элементы минерального питания, которые нужны в больших количествах; натрий, фосфор, сера, калий, кальций, магний, а также микроэлементы - железо, марганец, цинк, медь, молибден, бор и хлор. Кроме того, существуют элементы, которые требуются только для некоторых групп растений: натрий - для маревых, кобальт - для бобовых, алюминий - для папоротников и кремний - для диатомовых водорослей. Для упорядоченного обмена веществ, хорошей продуктивности и беспрепятственного развития нужно, чтобы растение получало питательные вещества, включая микроэлементы, не только в достаточных количествах, но и в надлежащих соотношениях- Со времен Либиха известно, что урожай зависит от того вещества, которое имеется в недостаточном количестве. Разные виды растений значительно различаются по своим потребностям в питательных веществах. Для культурных растений этот вопрос изучен довольно хорошо. О 55 специфических потребностях дикорастущих видов, напротив, известно немного, хотя именно эти сведения помогли бы лучше понять причины, определяющие характерный видовой состав сообществ. Рассмотрим теперь роль питания в жизни животных. От наличия достаточного количества пищи зависят все формы их жизнедеятельности. Особенность действия пищи как экологического фактора для животных состоит в том, что экологический смысл имеет только нижний предел выносливости - в случае недостатка пищи она служит важным лимитирующим фактором, тогда как ее избыток не лимитирует развития особей (рис. 5-1). Как ограничивающий фактор недостаток пищи влияет на плодовитость и скорость развития животных. ?i Количество пиш.и Рис. 5.1. Особенности действия пищи как экологического фактора в питании животных. У постельного клопа число отложенных яиц определяется количеством выпитой крови. Плодовитость колорадского жука увеличивается в зависимости от числа съеденных листьев. Точно так же развитие животных идет гораздо быстрее при достаточном количестве пищи. У жука-плавунца продолжительность третьей личиночной стадии равна 14 дням. если личинка получает ежедневно по 25 головастиков: если же она получает в день всего по одному головастику, эта стадия длится 51 день. Необходимое количество корма возрастает с увеличением размеров животного. Однако, поскольку у мелких животных отношение площади поверхности тела к объему довольно велико, для них характерна более высокая интенсивность обмена и соответственно большая потребность в энергии на единицу массы тела, чем для крупных животных. Следовательно, мелким видам на единицу массы требуется больше пищи, чем крупным. Подобным же образом го-мойотермные животные, которые должны поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела, потребляют пищи больше, чем пой-килотермные. 56 Устойчивость к голоданию у пойкилотермных и гомойотермных животных также различна. У голодающих пойкилотермных животных с повышением температуры среды жизнь укорачивается (рис. 5.2, 2}. Продолжительность жизни гомойотермных животных, подвергаемых голоду, тем больше, чем ближе температура среды к некоторому значению, которое ниже, но близко к температуре тела (рис, 5.2, /). Темпера тура,0 с Рис. 5.2. Зависимость продолжительности жизни животных без пищи от температуры (из Дажо, 1975), / - домашний воробей, 2 - гусеница Panolis flammea. Географическое распространение животных зачастую обусловлено пищевыми факторами. Например, бабочка грушевая плодожорка встречается только там, где произрастает дикая груша. Ареал желудевого долгоносика совпадает с областью распространения его кормового растения - дуба. Пальмовый орлан, Gypohierax ango-lensis, гнездится в Африке только там, где растет пальма Elalis guin-ensis, плодами которой он питается. Наличие или отсутствие пищи существенно влияет на стаци-альное распределение животных: они предпочитают те биотопы, где есть подходящий для них корм. Нередко эта связь имеет очень жесткий характер. Например, многие растительноядные насекомые встречаются только на своих кормовых растениях. Суточные, сезонные и иные регулярные миграции животных в большинстве случаев связаны с потребностями питания. Например, некоторые виды оленей ночью пасутся на лугах, а днем перемещаются для отдыха в лес; летучие мыши, проводящие день в пещерах. 57 ночью могут в поисках насекомых улетать от своих убежищ на десятки километров- Примеров сезонных миграций, вызванных изменениями количества корма, достаточно много. Усатые киты концентрируются в районах скопления зоопланктона, служащего им пищей. Ежегодные перелеты птиц с севера на юг также сформировались в эволюции как способ избежать зимней бескормицы. Недостаточная обеспеченность кормом обычно вызывает у животных склонность к эмиграции из родных мест. Например, клесты-еловики в случае неурожая семян ели совершают далекие перелеты в поисках районов с обильным кормом. Для развития миграционного инстинкта необходимо, чтобы осенью в том районе, где обитает вид, пищевые ресурсы иссякли или стали недоступными, а в районе, куда вид перемещается, их было достаточно. Благодаря перелетам птицы наводняют биотопы, не полностью используемые оседлыми видами. Другими словами, перелетные виды используют сезонные кормовые излишки. С пищей животные и растения получают, во-первых, энергию. необходимую для жизнедеятельности, и, во-вторых, питательные вещества, необходимые для построения тканей тела и выполнения всех физиологических функций. Требования к пище могут значительно меняться в зависимости от состояния организма, времени года и т. п. Для животных и растений имеют значение как количество питательных веществ, так и их качественный состав. |
| Оглавление| |