4.1. الموائل المائية. خصوصية التكيف مع hydrobionts

الماء كموطن له عدد خصائص محددة، مثل الكثافة العالية، وانخفاض الضغط القوي، ومحتوى الأكسجين المنخفض نسبيًا، والامتصاص القوي لأشعة الشمس، وما إلى ذلك. تختلف المسطحات المائية وأقسامها الفردية، بالإضافة إلى نظام الملح، وسرعة الحركة الأفقية (التيارات)، ومحتوى الجزيئات العالقة. بالنسبة لحياة الكائنات القاعية، تعتبر خصائص التربة وطريقة تحلل المخلفات العضوية وما إلى ذلك أمرًا مهمًا، لذلك، إلى جانب التكيف مع الخصائص العامة للبيئة المائية، يجب أيضًا أن يتكيف سكانها مع ظروف خاصة مختلفة. . تلقى سكان البيئة المائية اسمًا شائعًا في علم البيئة هيدروبونتس. يسكنون المحيطات والمياه القارية والمياه الجوفية. في أي خزان، يمكن تمييز المناطق حسب الظروف.

4.1.1. المناطق البيئية في المحيط العالمي

في المحيط والبحار المكونة له، يتم التمييز في المقام الأول بين منطقتين بيئيتين: العمود المائي - سطحي والقاع benthal (الشكل 38). اعتمادا على العمق، يتم تقسيم Benthal إلى تحت الساحليالمنطقة - مساحة الانحدار السلس في الأرض إلى عمق حوالي 200 م، باثيال– منطقة شديدة الانحدار و منطقة سحيقة- منطقة قاع المحيط بمتوسط ​​عمق 3-6 كم. حتى المناطق العميقة من القاع، والتي تتوافق مع المنخفضات في قاع المحيط، تسمى السحيقة للغاية.تسمى حافة الساحل التي تغمرها المياه عند ارتفاع المد ساحلي.فوق مستوى المد والجزر، يسمى الجزء من الساحل المبلل برذاذ الأمواج فوق الساحلي.

أرز. 38. المناطق البيئية في المحيط العالمي

ومن الطبيعي، على سبيل المثال، أن يعيش سكان المنطقة تحت الساحلية في ظروف الضغط المنخفض نسبيًا، وأشعة الشمس أثناء النهار، وغالبًا ما تكون شديدة تغيرات مذهلةنظام درجة الحرارة. يعيش سكان الأعماق السحيقة والسحيقة للغاية في الظلام، عند درجة حرارة ثابتة وضغط وحشي يبلغ عدة مئات، وأحيانًا حوالي ألف من الأجواء. لذلك، فإن مجرد الإشارة إلى منطقة البنتالي التي يسكنها نوع أو آخر من الكائنات الحية يشير بالفعل إلى الخصائص البيئية العامة التي يجب أن تتمتع بها. تمت تسمية جميع سكان قاع المحيط القاعيات.

الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء، أو السطحية، هي بيلاجوس. وتنقسم السطحية أيضًا إلى مناطق عمودية تتوافق في العمق مع المناطق القاعية: epipelagial، السحيق، السحيق.يتم تحديد الحد الأدنى للمنطقة epipelagic (لا يزيد عن 200 متر) عن طريق تغلغل ضوء الشمس بكمية كافية لعملية التمثيل الضوئي. لا يمكن لنباتات التمثيل الضوئي أن توجد في عمق أكبر من هذه المناطق. الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات فقط هي التي تعيش في أعماق الشفق السحيقة والمظلمة. تتميز جميع أنواع المسطحات المائية الأخرى أيضًا بمناطق بيئية مختلفة: البحيرات والمستنقعات والبرك والأنهار وما إلى ذلك. إن تنوع الكائنات المائية التي أتقنت كل هذه الموائل كبير جدًا.

4.1.2. الخصائص الأساسية للبيئة المائية

كثافة الماءهو العامل الذي يحدد ظروف حركة الكائنات المائية والضغط على أعماق مختلفة. أما الماء المقطر فتبلغ كثافته 1 جم/سم3 عند درجة حرارة 4 درجات مئوية. وقد تكون كثافة المياه الطبيعية المحتوية على أملاح مذابة أعلى، حيث تصل إلى 1.35 جم/سم3. يزداد الضغط مع العمق بحوالي 1105 باسكال (1 ضغط جوي) لكل 10 أمتار في المتوسط.

نظرًا لتدرج الضغط الحاد في المسطحات المائية، فإن الكائنات المائية بشكل عام أكثر يوريباتية من الكائنات البرية. وتتحمل بعض الأنواع، الموزعة على أعماق مختلفة، ضغطًا يتراوح من عدة إلى مئات من الأجواء. على سبيل المثال، يسكن الهولوثوريون من جنس Elpidia والديدان Priapulus caudatus من المنطقة الساحلية إلى المنطقة السحيقة للغاية. حتى سكان المياه العذبة، مثل الأحذية الهدبية، والسوفوي، وخنافس السباحة، وما إلى ذلك، يتحملون ما يصل إلى 6 10 7 باسكال (600 ضغط جوي) في التجربة.

ومع ذلك، فإن العديد من سكان البحار والمحيطات يسكنون نسبيًا من الجدار إلى الجدار ويقتصرون على أعماق معينة. غالبًا ما تكون سمة Stenobatnost مميزة للأنواع الضحلة وأعماق البحار. فقط الساحل يسكنه الدودة الحلقية أرينيكولا والرخويات الرخويات (الرضفة). العديد من الأسماك، مثل الصيادين، ورأسيات الأرجل، والقشريات، وpogonophores، نجوم البحروالبعض الآخر تم العثور عليه فقط أعماق كبيرةآه عند ضغط لا يقل عن 4 10 7 - 5 10 7 باسكال (400-500 ضغط جوي).

كثافة الماء تجعل من الممكن الاعتماد عليه، وهو أمر مهم بشكل خاص للأشكال غير الهيكلية. تعد كثافة الوسط بمثابة شرط للارتفاع في الماء، ويتم تكييف العديد من الهيدروبونت بدقة مع طريقة الحياة هذه. يتم دمج الكائنات الحية المعلقة التي تحوم في الماء في مجموعة بيئية خاصة من الكائنات المائية - العوالق ("العوالق" - ارتفاع).

أرز. 39. زيادة في السطح النسبي للجسم في الكائنات العوالق (وفقًا لـ S. A. Zernov، 1949):

أ- الأشكال القضيبية :

1 – دياتوم سيندرا.

2 – البكتيريا الزرقاء أفانيزومينون.

3 - طحالب بيريدين أمفيسولينيا؛

4 – الحنديرة أكوس.

5 – رأسيات الأرجل دوراتوبسيس الدودية.

6 - مجدافيات الأرجل سيتيلا؛

7 - يرقة بورسيلانا (Decapoda)

ب- الأشكال المشرحة:

1 – الرخويات جلوكوس الأطلسي.

2 - الدودة Tomopetris euchaeta؛

3 – يرقة جراد البحر Palinurus؛

4 – يرقات سمك الراهب لوفيوس؛

5 – مجدافيات الأرجل كالوكالانوس بافو

تشمل العوالق الطحالب وحيدة الخلية والمستعمرة، والأوليات، وقناديل البحر، والسيفونوفور، والحوامل المجنحة، والرخويات المجنحة والمنخفضة، والقشريات الصغيرة المختلفة، ويرقات الحيوانات القاعية، وبيض الأسماك والزريعة، وغيرها الكثير (الشكل 39). تمتلك الكائنات العوالق العديد من التكيفات المشابهة التي تزيد من قدرتها على الطفو وتمنعها من الغرق إلى القاع. تشمل هذه التعديلات: 1) زيادة عامة في السطح النسبي للجسم بسبب انخفاض الحجم، والتسطيح، والاستطالة، وتطوير العديد من النتوءات أو الشعيرات، مما يزيد من الاحتكاك بالماء؛ 2) انخفاض الكثافة بسبب تقلص الهيكل العظمي وتراكم الدهون وفقاعات الغاز وما إلى ذلك في الجسم. في الدياتومات ، لا تترسب المواد الاحتياطية على شكل نشا ثقيل ، ولكن على شكل قطرات دهنية. يتميز ضوء الليل Noctiluca بوفرة فجوات الغاز وقطرات الدهون في الخلية بحيث يبدو السيتوبلازم الموجود فيها وكأنه خيوط تندمج فقط حول النواة. تمتلك السيفونوفورات وعدد من قناديل البحر وبطنيات الأقدام العوالق وغيرها أيضًا غرفًا هوائية.

الأعشاب البحرية (العوالق النباتية)تحوم بشكل سلبي في الماء، في حين أن معظم الحيوانات العوالق قادرة على السباحة النشطة، ولكن إلى حد محدود. لا تستطيع الكائنات العوالق أن تتغلب على التيارات وتنتقل بواسطتها لمسافات طويلة. أنواع كثيرة العوالق الحيوانيةومع ذلك، فهي قادرة على الهجرات العمودية في عمود الماء لعشرات ومئات الأمتار، سواء بسبب الحركة النشطة أو من خلال تنظيم طفو أجسامها. نوع خاص من العوالق هو المجموعة البيئية نيوستون ("nein" - السباحة) - سكان الطبقة السطحية من الماء على الحدود مع الهواء.

تؤثر كثافة ولزوجة الماء بشكل كبير على إمكانية السباحة النشطة. يتم دمج الحيوانات القادرة على السباحة السريعة والتغلب على قوة التيارات في مجموعة بيئية. السوابح ("nektos" - عائم). ممثلو النكتون هم الأسماك والحبار والدلافين. الحركة السريعة في عمود الماء ممكنة فقط في ظل وجود شكل جسم انسيابي وعضلات متطورة للغاية. يتم تطوير الشكل الطوربيدي من قبل جميع السباحين الجيدين، بغض النظر عن انتمائهم المنهجي وطريقة الحركة في الماء: رد الفعل، عن طريق ثني الجسم، بمساعدة الأطراف.

وضع الأكسجين.وفي الماء المشبع بالأكسجين لا يتجاوز محتواه 10 مل لكل 1 لتر، وهو أقل بـ 21 مرة مما هو عليه في الغلاف الجوي. ولذلك، فإن شروط التنفس للهيدروبيونت أكثر تعقيدا بكثير. يدخل الأكسجين إلى الماء بشكل رئيسي بسبب نشاط التمثيل الضوئي للطحالب وانتشاره من الهواء. ولذلك فإن الطبقات العليا من عمود الماء، كقاعدة عامة، تكون أكثر ثراءً بهذا الغاز من الطبقات السفلية. مع زيادة درجة حرارة الماء وملوحته، ينخفض ​​​​تركيز الأكسجين فيه. في الطبقات المكتظة بالحيوانات والبكتيريا، يمكن أن يحدث نقص حاد في O 2 بسبب زيادة استهلاكه. على سبيل المثال، في المحيط العالمي، تتميز الأعماق الغنية بالحياة من 50 إلى 1000 متر بتدهور حاد في التهوية - فهي أقل بمقدار 7-10 مرات من المياه السطحية التي تسكنها العوالق النباتية. بالقرب من قاع المسطحات المائية، يمكن أن تكون الظروف قريبة من اللاهوائية.

من بين الكائنات المائية هناك العديد من الأنواع التي يمكنها تحمل التقلبات الكبيرة في محتوى الأكسجين في الماء، حتى غيابه شبه الكامل. (يوروكسيبيونتس - "أوكسي" - أكسجين، "بيونت" - ساكن). وتشمل هذه، على سبيل المثال، قليلات الأشواك في المياه العذبة Tubifex tubifex، وبطنيات الأقدام Viviparus viviparus. من بين الأسماك، الكارب، التنش، يمكن أن يتحمل مبروك الدوع انخفاضًا كبيرًا في تشبع الماء بالأكسجين. ومع ذلك، هناك عدد من الأنواع stenoxybiont - لا يمكن أن توجد إلا عند تشبع الماء بالأكسجين بنسبة عالية بما فيه الكفاية (تراوت قوس قزح، سمك السلمون المرقط البني، أسماك المنوة، الدودة الهدبية بلاناريا ألبينا، يرقات ذباب مايو، الذباب الحجري، إلخ). العديد من الأنواع قادرة على الوقوع في حالة غير نشطة مع نقص الأكسجين - نقص الأكسجين - وبالتالي تجربة فترة غير مواتية.

يتم تنفس الهيدروبيونتس إما من خلال سطح الجسم أو من خلال الأعضاء المتخصصة - الخياشيم والرئتين والقصبة الهوائية. في هذه الحالة، يمكن أن تكون الأغطية بمثابة جهاز تنفسي إضافي. على سبيل المثال، تستهلك أسماك اللوش في المتوسط ​​ما يصل إلى 63% من الأكسجين عبر الجلد. إذا حدث تبادل الغازات من خلال أغطية الجسم، فهي رقيقة جدًا. يتم تسهيل التنفس أيضًا عن طريق زيادة السطح. يتم تحقيق ذلك أثناء تطور الأنواع من خلال تكوين نواتج مختلفة، والتسطيح، والاستطالة، انخفاض عامأحجام الجسم. بعض الأنواع التي تعاني من نقص الأكسجين تغير بشكل فعال حجم سطح الجهاز التنفسي. تعمل ديدان Tubifex tubifex على إطالة الجسم بقوة؛ الهيدرا وشقائق النعمان البحرية - مخالب. شوكيات الجلد - أرجل متنقلة. تقوم العديد من الحيوانات المستقرة وغير النشطة بتجديد المياه حولها، إما عن طريق خلق تيارها الموجه، أو عن طريق الحركات التذبذبية المساهمة في اختلاطها. ولهذا الغرض، تستخدم الرخويات ذات الصدفتين أهدابًا تبطن جدران تجويف الوشاح؛ القشريات - عمل الساقين البطنية أو الصدرية. العلق، يرقات البعوض الرنين (دودة الدم)، والعديد من قليلات الأشواك تهز الجسم، وتميل من الأرض.

بعض الأنواع لديها مزيج من التنفس المائي والهواء. مثل الأسماك الرئوية، والسيفونوفات، والعديد من الرخويات الرئوية، والقشريات Gammarus lacustris، وغيرها. عادة ما تحتفظ الحيوانات المائية الثانوية بنوع التنفس الجوي باعتباره أكثر ملاءمة للطاقة، وبالتالي تحتاج إلى الاتصال بالهواء، على سبيل المثال، زعانف الأقدام، والحيتانيات، وخنافس الماء، يرقات البعوض، الخ.

يؤدي نقص الأكسجين في الماء أحيانًا إلى ظواهر كارثية - زامورام, يرافقه وفاة العديد من الهيدروبونت. يتجمد الشتاءغالبا ما يكون ناجما عن تكوين الجليد على سطح المسطحات المائية وإنهاء الاتصال بالهواء؛ صيف- ارتفاع درجة حرارة الماء وانخفاض ذوبان الأكسجين نتيجة لذلك.

يعد الموت المتكرر للأسماك والعديد من اللافقاريات في الشتاء أمرًا نموذجيًا، على سبيل المثال، بالنسبة للجزء السفلي من حوض نهر أوب، الذي تكون مياهه، التي تتدفق من مساحات المستنقعات في الأراضي المنخفضة في غرب سيبيريا، فقيرة للغاية في الأكسجين المذاب. في بعض الأحيان تحدث زامورا في البحار.

بالإضافة إلى نقص الأكسجين، يمكن أن تحدث الوفيات بسبب زيادة تركيز الغازات السامة في الماء - الميثان وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك، والتي تتشكل نتيجة تحلل المواد العضوية في قاع الخزانات. .

وضع الملح.الحفاظ على توازن الماء في hydrobionts له خصائصه الخاصة. إذا كان من المهم للغاية بالنسبة للحيوانات والنباتات الأرضية تزويد الجسم بالمياه في ظروف نقصها، فبالنسبة للهيدروبيونات، لا يقل أهمية الحفاظ على كمية معينة من الماء في الجسم عندما يكون زائدًا في البيئة. تؤدي كمية الماء الزائدة في الخلايا إلى تغير في ضغطها الأسموزي وانتهاك أهم الوظائف الحيوية.

معظم الحياة المائية متفاعل: يعتمد الضغط الأسموزي في أجسامهم على ملوحة المياه المحيطة. ولذلك، فإن الطريقة الرئيسية للكائنات المائية للحفاظ على توازن الملح لديها هي تجنب الموائل ذات الملوحة غير المناسبة. لا يمكن لأشكال المياه العذبة أن تتواجد في البحار، والأشكال البحرية لا تتحمل تحلية المياه. وإذا تعرضت ملوحة الماء للتغيير، تتحرك الحيوانات بحثاً عن بيئة مناسبة. فمثلاً أثناء تحلية الطبقات السطحية للبحر بعد هطول أمطار غزيرة، تنحدر الكائنات الإشعاعية والقشريات البحرية كالانوس وغيرها إلى عمق 100م، وتنتمي الفقاريات وجراد البحر الأعلى والحشرات ويرقاتها التي تعيش في الماء إلى متجانس الأنواع، والحفاظ على الضغط الاسموزي المستمر في الجسم، بغض النظر عن تركيز الأملاح في الماء.

في أنواع المياه العذبة، تكون عصائر الجسم مفرطة التوتر مقارنة بالمياه المحيطة. إنهم معرضون لخطر الإفراط في تناول الماء ما لم يتم منع تناولهم أو إزالة الماء الزائد من الجسم. في الأوليات، يتم تحقيق ذلك عن طريق عمل فجوات الإخراج، في الكائنات متعددة الخلايا، عن طريق إزالة الماء من خلال نظام الإخراج. تطلق بعض الشركات العملاقة كل 2-2.5 دقيقة كمية من الماء تساوي حجم الجسم. تنفق الخلية الكثير من الطاقة على "ضخ" الماء الزائد. مع زيادة الملوحة، يتباطأ عمل الفجوات. وهكذا، في أحذية المتناعلة، عند ملوحة ماء تبلغ 2.5% o، تنبض الفجوة بفاصل 9 ثوان، عند 5% o - 18 ثانية، عند 7.5% o - 25 ثانية. عند تركيز ملح 17.5%، تتوقف الفجوة عن العمل، حيث يختفي الفرق في الضغط الاسموزي بين الخلية والبيئة الخارجية.

إذا كان الماء مفرط التوتر بالنسبة لسوائل الجسم للهيدروبيونت، فإنها مهددة بالجفاف نتيجة للفقد الأسموزي. يتم تحقيق الحماية ضد الجفاف عن طريق زيادة تركيز الأملاح أيضًا في جسم الهيدروبيونتس. يتم منع الجفاف عن طريق الأغطية المقاومة للماء للكائنات الحية المتجانسة - الثدييات والأسماك وجراد البحر الأعلى والحشرات المائية ويرقاتها.

تدخل العديد من الأنواع poikilosmotic في حالة غير نشطة - الرسوم المتحركة المعلقة نتيجة لنقص الماء في الجسم مع زيادة الملوحة. هذه هي سمة الأنواع التي تعيش في برك مياه البحر وفي المناطق الساحلية: الدوارات، السوطيات، الهدبيات، بعض القشريات، متعددات الأشواك في البحر الأسود Nereis Divisicolor، إلخ. السبات الملحي- وسيلة للبقاء على قيد الحياة في فترات غير مواتية في ظروف ملوحة الماء المتغيرة.

حقا يوريهالينلا يوجد الكثير من الأنواع التي يمكنها العيش في حالة نشطة في المياه العذبة والمالحة بين الكائنات المائية. هذه هي الأنواع التي تعيش بشكل رئيسي في مصبات الأنهار ومصبات الأنهار وغيرها من المسطحات المائية قليلة الملوحة.

نظام درجة الحرارةالمسطحات المائية أكثر استقرارًا من تلك الموجودة على الأرض. ويرجع ذلك إلى الخصائص الفيزيائية للمياه، في المقام الأول القدرة الحرارية العالية النوعية، بحيث لا يؤدي استلام أو إطلاق كمية كبيرة من الحرارة إلى تغيرات حادة في درجات الحرارة. إن تبخر الماء من سطح الخزانات، والذي يستهلك حوالي 2263.8 جول/جم، يمنع ارتفاع درجة حرارة الطبقات السفلية، كما أن تكوين الجليد، الذي يطلق حرارة الانصهار (333.48 جول/جم)، يبطئ تبريدها.

لا يزيد حجم التقلبات السنوية في درجات الحرارة في الطبقات العليا للمحيط عن 10-15 درجة مئوية، وفي المسطحات المائية القارية يتراوح بين 30-35 درجة مئوية. تتميز الطبقات العميقة من الماء بثبات درجة الحرارة. في المياه الاستوائية متوسط ​​درجة الحرارة السنويةالطبقات السطحية +(26-27) درجة مئوية، في الطبقات القطبية - حوالي 0 درجة مئوية وأدناه. في الينابيع الأرضية الساخنة، يمكن أن تقترب درجة حرارة الماء من +100 درجة مئوية، وفي السخانات تحت الماء عند الضغط العالي في قاع المحيط، تم تسجيل درجة حرارة +380 درجة مئوية.

وبالتالي، في الخزانات هناك مجموعة كبيرة إلى حد ما من ظروف درجة الحرارة. بين الطبقات العليا من الماء مع تقلبات درجات الحرارة الموسمية المعبر عنها فيها والطبقات السفلية، حيث يكون النظام الحراري ثابتًا، توجد منطقة قفزة في درجة الحرارة، أو خط حراري. يكون الخط الحراري أكثر وضوحًا في البحار الدافئة، حيث يكون الفرق في درجة الحرارة بين المياه الخارجية والعميقة أكبر.

نظرًا لنظام درجة حرارة الماء الأكثر استقرارًا بين الكائنات المائية، فإن تضيق الحرارة شائع بدرجة أكبر بكثير من سكان الأرض. توجد الأنواع الحرارية بشكل رئيسي في المسطحات المائية القارية الضحلة وفي سواحل البحار ذات خطوط العرض المرتفعة والمعتدلة، حيث تكون تقلبات درجات الحرارة اليومية والموسمية كبيرة.

وضع الضوء.يوجد ضوء في الماء أقل بكثير من الهواء. ينعكس جزء من الأشعة الساقطة على سطح الخزان في الهواء. ويكون الانعكاس أقوى كلما انخفض موضع الشمس، وبالتالي يكون اليوم تحت الماء أقصر منه على الأرض. على سبيل المثال، يوم صيفي بالقرب من جزيرة ماديرا على عمق 30 مترًا يساوي 5 ساعات، وعلى عمق 40 مترًا يكون 15 دقيقة فقط. الانخفاض السريع في كمية الضوء مع العمق يرجع إلى امتصاصه بواسطة الماء. يتم امتصاص الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة بشكل مختلف: تختفي الأشعة الحمراء بالقرب من السطح، بينما تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء بشكل أعمق بكثير. يكون الشفق المتعمق في المحيط أخضرًا في البداية، ثم الأزرق والأزرق والبنفسجي الأزرق، وأخيرًا يفسح المجال للظلام المستمر. وعليه فإن الطحالب الخضراء والبنية والحمراء تحل محل بعضها البعض بعمق، وهي متخصصة في التقاط الضوء بأطوال موجية مختلفة.

يتغير لون الحيوانات مع العمق بنفس الطريقة. سكان المناطق الساحلية وشبه الساحلية هم الأكثر سطوعًا وتنوعًا في الألوان. العديد من الكائنات الحية العميقة الجذور، مثل كائنات الكهوف، لا تحتوي على أصباغ. وفي منطقة الشفق ينتشر اللون الأحمر، وهو مكمل للضوء الأزرق البنفسجي في هذه الأعماق. يمتص الجسم أشعة الألوان الإضافية بشكل كامل. وهذا يسمح للحيوانات بالاختباء من الأعداء، حيث ينظر إلى لونها الأحمر في الأشعة الزرقاء البنفسجية على أنه أسود. يعتبر اللون الأحمر نموذجيًا لحيوانات منطقة الشفق مثل قاروص البحر والمرجان الأحمر والقشريات المختلفة وما إلى ذلك.

وفي بعض الأنواع التي تعيش بالقرب من سطح المسطحات المائية، تنقسم العيون إلى قسمين يختلف كل منهما في قدرته على انكسار الأشعة. نصف العين يرى في الهواء، والنصف الآخر يرى في الماء. مثل هذه "العيون الأربعة" هي سمة من سمات الخنافس الدوارة، والأسماك الأمريكية Anableps tetraphthalmus، وهي أحد الأنواع الاستوائية من blennies Dialommus fuscus. تجلس هذه السمكة في فترات الاستراحة عند انخفاض المد، كاشفة جزءًا من رأسها عن الماء (انظر الشكل 26).

كلما كان امتصاص الضوء أقوى، كلما قلت شفافية الماء، وهذا يعتمد على عدد الجزيئات العالقة فيه.

تتميز الشفافية بالعمق الأقصى الذي يظل فيه القرص الأبيض المنخفض خصيصًا والذي يبلغ قطره حوالي 20 سم (قرص Secchi) مرئيًا. المياه الأكثر شفافية موجودة في بحر سارجاسو: يمكن رؤية القرص على عمق 66.5 مترًا، وفي المحيط الهادئ يمكن رؤية قرص سيتشي حتى 59 مترًا، وفي المحيط الهندي - حتى 50 مترًا، وفي البحار الضحلة - حتى إلى 5-15 م، وتبلغ شفافية الأنهار في المتوسط ​​1-1.5 م، وفي الأنهار الأكثر طينية، على سبيل المثال، في آسيا الوسطى آمو داريا وسير داريا، بضعة سنتيمترات فقط. وبالتالي فإن حدود منطقة التمثيل الضوئي تختلف اختلافًا كبيرًا في المسطحات المائية المختلفة. في أوضح المياه مبتهجمنطقة، أو منطقة التمثيل الضوئي، تمتد إلى أعماق لا تزيد عن 200 متر، عند الشفق، أو خلل التوتر،وتحتل المنطقة أعماقًا تصل إلى 1000-1500 متر، وأعمق عديم البصرالمنطقة، أشعة الشمس لا تخترق على الإطلاق.

تختلف كمية الضوء في الطبقات العليا من المسطحات المائية بشكل كبير حسب خط عرض المنطقة والوقت من السنة. الليالي القطبية الطويلة تحد بشكل كبير من الوقت المتاح لعملية التمثيل الضوئي في حوضي القطب الشمالي والقطب الجنوبي، كما أن الغطاء الجليدي يجعل من الصعب وصول الضوء إلى جميع المسطحات المائية المتجمدة في الشتاء.

في أعماق المحيط المظلمة، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية كمصدر للمعلومات البصرية. يسمى توهج الكائن الحي تلألؤ بيولوجي.توجد الأنواع المضيئة في جميع فئات الحيوانات المائية تقريبًا من الأوليات إلى الأسماك، وكذلك بين البكتيريا والنباتات السفلية والفطريات. يبدو أن التلألؤ البيولوجي قد عاد للظهور عدة مرات في مجموعات مختلفة في مراحل مختلفة من التطور.

إن كيمياء التلألؤ البيولوجي أصبحت الآن مفهومة جيدًا إلى حد ما. تتنوع التفاعلات المستخدمة لتوليد الضوء. ولكن في جميع الحالات، هذا هو أكسدة المركبات العضوية المعقدة (لوسيفيرين)باستخدام محفزات البروتين (لوسيفيراز).لوسيفيرين ولوسيفيراز لها هياكل مختلفة في الكائنات الحية المختلفة. أثناء التفاعل، يتم إطلاق الطاقة الزائدة لجزيء اللوسيفيرين المتحمس على شكل كمات ضوئية. تبعث الكائنات الحية الضوء على شكل نبضات، عادة استجابة لمحفزات قادمة من البيئة الخارجية.

قد لا يلعب التألق دورًا بيئيًا خاصًا في حياة النوع، ولكنه قد يكون نتيجة ثانوية للنشاط الحيوي للخلايا، كما هو الحال، على سبيل المثال، في البكتيريا أو النباتات السفلية. يحظى بأهمية بيئية فقط في الحيوانات التي لديها جهاز عصبي وأعضاء رؤية متطورة بشكل كافٍ. في العديد من الأنواع، تكتسب الأعضاء المضيئة بنية معقدة للغاية مع نظام من العاكسات والعدسات التي تعمل على تضخيم الإشعاع (الشكل 40). يستخدم عدد من الأسماك ورأسيات الأرجل، غير القادرة على توليد الضوء، البكتيريا التكافلية التي تتكاثر في أعضاء خاصة لهذه الحيوانات.

أرز. 40. الأعضاء المضيئة للحيوانات المائية (بحسب S. A. Zernov، 1949):

1 - أسماك أبو الشص في أعماق البحار مع مصباح يدوي فوق الفم المسنن؛

2 - توزيع الأعضاء المضيئة في أسماك هذه العائلة. فطريات.

3 - العضو المضيء لسمكة Argyropelecus affinis :

أ - الصباغ، ب - العاكس، ج - الجسم المضيء، د - العدسة

للتلألؤ البيولوجي قيمة إشارة بشكل أساسي في حياة الحيوانات. يمكن استخدام الإشارات الضوئية للتوجيه في القطيع، أو جذب الأفراد من الجنس الآخر، أو إغراء الضحايا، أو للتخفي أو تشتيت الانتباه. يمكن أن يكون وميض الضوء دفاعًا ضد حيوان مفترس، مما يؤدي إلى إصابته بالعمى أو إرباكه. على سبيل المثال، يطلق الحبار في أعماق البحار، أثناء هروبه من العدو، سحابة من الإفراز المضيء، بينما تستخدم الأنواع التي تعيش في المياه المضيئة سائلًا داكنًا لهذا الغرض. في بعض الديدان السفلية - متعددة الأشواك - تتطور الأعضاء المضيئة خلال فترة نضج المنتجات التناسلية، وتتوهج الإناث بشكل أكثر إشراقًا، وتتطور العيون بشكل أفضل عند الذكور. آكلة اللحوم أسماك أعماق البحارمن انفصال أسماك أبو الشص ، يتم نقل الشعاع الأول من الزعنفة الظهرية إلى الفك العلوي ويتحول إلى "قضيب" مرن يحمل في النهاية "طعمًا" يشبه الدودة - وهي غدة مملوءة بالمخاط مع البكتيريا المضيئة. من خلال تنظيم تدفق الدم إلى الغدة وبالتالي إمداد البكتيريا بالأكسجين، يمكن للأسماك أن تتسبب بشكل تعسفي في توهج "الطعم" وتقليد حركات الدودة وإغراء الفريسة.

في البيئات الأرضية، يتم تطوير التلألؤ البيولوجي فقط في عدد قليل من الأنواع، والأهم من ذلك كله في الخنافس من عائلة اليراع، والتي تستخدم الإشارات الضوئية لجذب الأفراد من الجنس الآخر عند الشفق أو في الليل.

4.1.3. بعض التعديلات المحددة للهيدروبيونت

طرق توجيه الحيوان البيئة المائية. إن العيش في الشفق المستمر أو الظلام يحد بشكل كبير من الاحتمالات التوجه البصري هيدروبونتس. فيما يتعلق بالتخفيف السريع لأشعة الضوء في الماء، فإن أصحاب أجهزة الرؤية المتطورة يوجهون أنفسهم بمساعدتهم فقط من مسافة قريبة.

ينتقل الصوت في الماء بشكل أسرع منه في الهواء. التوجيه الصوتي بشكل عام، يتم تطويره بشكل أفضل في الكائنات المائية من الكائنات البصرية. يلتقط عدد من الأنواع اهتزازات ذات تردد منخفض جدًا (الموجات تحت الصوتية)،تنشأ عندما يتغير إيقاع الأمواج، وينحدر مقدما قبل العاصفة من الطبقات السطحية إلى الطبقات العميقة (على سبيل المثال، قنديل البحر). العديد من سكان المسطحات المائية - الثدييات والأسماك والرخويات والقشريات - يصدرون أصواتًا بأنفسهم. تقوم القشريات بذلك عن طريق فرك أجزاء مختلفة من الجسم ببعضها البعض. الأسماك - بمساعدة المثانة السباحة والأسنان البلعومية والفكين وأشعة الزعانف الصدرية وبطرق أخرى. غالبًا ما يتم استخدام الإشارات الصوتية للعلاقات بين الأنواع، على سبيل المثال، للتوجيه في قطيع، وجذب الأفراد من الجنس الآخر، وما إلى ذلك، ويتم تطويرها بشكل خاص لدى سكان المياه الموحلة والأعماق الكبيرة، الذين يعيشون في الظلام.

يبحث عدد من الكائنات المائية عن الطعام ويتنقلون باستخدامه تحديد الموقع بالصدى– إدراك الموجات الصوتية المنعكسة (الحيتانيات). كثير استقبال النبضات الكهربائية المنعكسة إنتاج تصريفات ذات ترددات مختلفة عند السباحة. من المعروف أن حوالي 300 نوع من الأسماك قادرة على توليد الكهرباء واستخدامها للتوجيه والإشارات. ترسل أسماك فيل المياه العذبة (Mormyrus kannume) ما يصل إلى 30 نبضة في الثانية للكشف عن اللافقاريات التي تفترس الحمأة السائلة دون مساعدة البصر. كثرة الإفرازات عند البعض الأسماك البحريةما يصل إلى 2000 نبضة في الثانية. يستخدم عدد من الأسماك أيضًا المجالات الكهربائية للدفاع والهجوم (الراي اللساع الكهربائي، وثعبان البحر الكهربائي، وما إلى ذلك).

لتوجيه العمق إدراك الضغط الهيدروستاتيكي. يتم تنفيذه بمساعدة الأكياس الإحصائية وغرف الغاز والأعضاء الأخرى.

أقدم طريقة للتوجيه، مميزة لجميع الحيوانات المائية، هي إدراك كيمياء البيئة. إن المستقبلات الكيميائية للعديد من الكائنات المائية حساسة للغاية. في هجرات الألف كيلومتر التي تتميز بها العديد من أنواع الأسماك، فإنها تتنقل بشكل رئيسي عن طريق الرائحة، وتجد أماكن وضع البيض أو التغذية بدقة مذهلة. وقد ثبت تجريبيا، على سبيل المثال، أن سمك السلمون، المحروم بشكل مصطنع من حاسة الشم، لا يجد مصب نهره، ويعود إلى وضع البيض، لكنه لا يخطئ أبدا إذا كان بإمكانه إدراك الروائح. تعد دقة حاسة الشم رائعة للغاية في الأسماك التي تقوم بهجرات بعيدة بشكل خاص.

تفاصيل التكيف مع الحياة في تجفيف الخزانات.يوجد على الأرض العديد من الخزانات الضحلة المؤقتة التي تنشأ بعد فيضانات الأنهار والأمطار الغزيرة وذوبان الثلوج وما إلى ذلك. وفي هذه الخزانات، على الرغم من قصر وجودها، تستقر الكائنات المائية المختلفة.

السمات المشتركة لسكان البرك الجافة هي القدرة على إنتاج ذرية عديدة في وقت قصير وتحمل فترات طويلة بدون ماء. في الوقت نفسه، يتم دفن ممثلي العديد من الأنواع في الطمي، وينتقلون إلى حالة من النشاط الحيوي المنخفض - قصور حيوي.هذه هي الطريقة التي تتصرف بها الدروع، والكلادوسيران، والمستورقات، والديدان ذات الشعر الخشن المنخفض، والرخويات وحتى الأسماك - لوش، والبروتوبتروس الأفريقي، والأسماك الرئوية في أمريكا الجنوبية. تشكل العديد من الأنواع الصغيرة أكياسًا تتحمل الجفاف، مثل عباد الشمس، والأهداب، وجذور الأرجل، وعدد من مجدافيات الأرجل، والتوربينات، والديدان الخيطية من جنس Rhabditis. ويواجه البعض الآخر فترة غير مواتية في مرحلة البيض عالي المقاومة. أخيرًا، يتمتع بعض السكان الصغار في المسطحات المائية الجافة بقدرة فريدة على التجفيف حتى حالة الفيلم، وعند ترطيبهم، يستأنفون النمو والتطور. تم العثور على القدرة على تحمل الجفاف الكامل للجسم في الدوارات من أجناس Callidina، Philodina، وما إلى ذلك، tardigrades Macrobiotus، Echiniscus، والديدان الخيطية من أجناس Tylenchus، Plectus، Cephalobus، وما إلى ذلك. هذه الحيوانات تسكن الخزانات الصغيرة في الطحالب والأشنة الوسائد وتتكيف مع التغيرات المفاجئة في نظام الرطوبة.

الترشيح كنوع من الأطعمة.تتمتع العديد من الكائنات المائية بتغذية ذات طبيعة خاصة - وهي غربلة أو ترسيب الجزيئات ذات الأصل العضوي المعلقة في الماء والعديد من الكائنات الصغيرة (الشكل 41).

أرز. 41. تكوين الغذاء العوالق من الزهديا من بحر بارنتس (وفقًا لـ S. A. Zernov، 1949)

طريقة التغذية هذه ، التي لا تتطلب الكثير من الطاقة للبحث عن الفريسة ، هي سمة من سمات الرخويات الصفيحة ، وشوكيات الجلد اللاطئة ، والعديد من الأشواك ، والبريوزوان ، والأسيديين ، والقشريات العوالق ، وما إلى ذلك (الشكل 42). تلعب الحيوانات التي تتغذى بالترشيح دورًا مهمًا في المعالجة البيولوجية للمسطحات المائية. يستطيع بلح البحر الذي يعيش في مساحة 1 م2 أن يدفع 150-280 م3 من الماء يوميًا عبر تجويف الوشاح، مما يؤدي إلى ترسيب الجزيئات العالقة. تقوم برغوث المياه العذبة أو العملاق أو القشريات الأكثر ضخامة Calanus finmarchicus في المحيط بتصفية ما يصل إلى 1.5 لتر من الماء للفرد يوميًا. تعمل المنطقة الساحلية للمحيط، وخاصة الغنية بتراكمات الكائنات الترشيحية، كنظام تنظيف فعال.

أرز. 42. أجهزة ترشيح الهيدروبونات (وفقًا لـ S. A. Zernov، 1949):

1 - يرقات ذبابة السيموليوم على الحجر (أ) وملحقاتها المرشحة (ب)؛

2 – تصفية الساق من القشريات Diaphanosoma brachyurum;

3 – الشقوق الخيشومية من Ascidian Phasullia؛

4 – القشريات Bosmina مع محتويات الأمعاء المصفاة؛

5 – التيار الغذائي للشركات العملاقة Bursaria

تحدد خصائص البيئة إلى حد كبير طرق تكيف سكانها وأسلوب حياتهم وطرق استخدام الموارد، مما يخلق سلاسل من التبعيات السببية. وبالتالي، فإن الكثافة العالية للمياه تجعل وجود العوالق ممكنا، ووجود الكائنات الحية التي تحوم في الماء هو شرط أساسي لتطوير نوع من التغذية الترشيحية، حيث يكون من الممكن أيضا نمط حياة مستقر للحيوانات. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل آلية قوية للتنقية الذاتية للمسطحات المائية ذات الأهمية الحيوية. أنها تنطوي على عدد كبير من الكائنات المائية، سواء القاعية أو السطحية، من الأوليات وحيدة الخلية إلى الفقاريات. وفقا للحسابات، يتم تمرير جميع المياه في بحيرات المنطقة المعتدلة من خلال جهاز الترشيح للحيوانات من عدة إلى عشرات المرات خلال موسم النمو، ويتم تصفية حجم المحيط العالمي بأكمله لعدة أيام. يشكل اضطراب نشاط مغذيات المرشحات بسبب التأثيرات البشرية المختلفة تهديدًا خطيرًا للحفاظ على نقاء المياه.

4.2. بيئة الحياة الأرضية-الجوية

البيئة الأرضية الجوية- الأصعب من حيث الظروف البيئية. تتطلب الحياة على الأرض مثل هذه التعديلات التي لم تكن ممكنة إلا بمستوى عالٍ بما فيه الكفاية من تنظيم النباتات والحيوانات.

4.2.1. الهواء كعامل بيئي للكائنات الأرضية

تحدد كثافة الهواء المنخفضة قوة الرفع المنخفضة وقابلية الجدل الضئيلة. يجب أن يكون لدى سكان البيئة الجوية نظام دعم خاص بهم يدعم الجسم: النباتات - مجموعة متنوعة من الأنسجة الميكانيكية، والحيوانات - هيكل عظمي صلب أو أقل بكثير، هيكل عظمي هيدروستاتيكي. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط جميع سكان البيئة الجوية ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض، مما يخدمهم للارتباط والدعم. الحياة معلقة في الهواء مستحيلة.

صحيح أن العديد من الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والجراثيم والبذور والفواكه وحبوب اللقاح النباتية موجودة بانتظام في الهواء وتحملها التيارات الهوائية (الشكل 43)، والعديد من الحيوانات قادرة على الطيران النشط، ومع ذلك، في كل هذه الأنواع، تتم الوظيفة الرئيسية لدورة حياتهم - التكاثر - على سطح الأرض. بالنسبة لمعظمهم، يرتبط البقاء في الهواء فقط بإعادة التوطين أو البحث عن الفريسة.

أرز. 43. توزيع الارتفاع لمفصليات العوالق الجوية (وفقًا لداجوت، 1975)

انخفاض كثافة الهواء يسبب مقاومة منخفضة للحركة. لذلك، استخدمت العديد من الحيوانات الأرضية أثناء التطور الفوائد البيئية لهذه الخاصية للبيئة الجوية، واكتسبت القدرة على الطيران. 75% من أنواع جميع الحيوانات البرية قادرة على الطيران النشط، خاصة الحشرات والطيور، ولكن توجد أيضًا منشورات بين الثدييات والزواحف. تطير الحيوانات البرية بشكل أساسي بمساعدة المجهود العضلي، لكن بعضها يستطيع أيضًا الانزلاق بسبب التيارات الهوائية.

بسبب حركة الهواء، والحركات الرأسية والأفقية للكتل الهوائية الموجودة في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، من الممكن الطيران السلبي لعدد من الكائنات الحية.

فقر الدم هي أقدم طريقة لتلقيح النباتات. يتم تلقيح جميع عاريات البذور عن طريق الرياح، ومن بين كاسيات البذور، تشكل النباتات عديمة البذور حوالي 10% من جميع الأنواع.

لوحظت بكتيريا الزان في عائلات خشب الزان، والبتولا، والجوز، والدردار، والقنب، والقراص، والكازوارينا، والضباب، والبردي، والحبوب، وأشجار النخيل وغيرها الكثير. تتمتع النباتات الملقحة بالرياح بعدد من التعديلات التي تعمل على تحسين الخصائص الديناميكية الهوائية لحبوب اللقاح الخاصة بها، بالإضافة إلى السمات المورفولوجية والبيولوجية التي تضمن كفاءة التلقيح.

تعتمد حياة العديد من النباتات بشكل كامل على الريح، ويتم إعادة التوطين بمساعدتها. ويلاحظ مثل هذا الاعتماد المزدوج في شجرة التنوب، والصنوبر، والحور، والبتولا، والدردار، والرماد، وعشب القطن، والكاتيل، والساكسول، والجوزجون، وما إلى ذلك.

لقد تطورت العديد من الأنواع anemochory- التسوية بمساعدة التيارات الهوائية. Anemochory هي سمة من سمات الجراثيم والبذور وثمار النباتات والخراجات الأوالي والحشرات الصغيرة والعناكب وما إلى ذلك. وتسمى الكائنات الحية التي تحملها التيارات الهوائية بشكل سلبي بشكل جماعي العوالق الهوائية قياسا على سكان العوالق في البيئة المائية. التكيفات الخاصة للطيران السلبي هي أحجام الجسم الصغيرة جدًا، وزيادة مساحتها بسبب النمو، والتشريح القوي، والسطح النسبي الكبير للأجنحة، واستخدام خيوط العنكبوت، وما إلى ذلك (الشكل 44). تحتوي بذور Anemochore وثمار النباتات أيضًا على أحجام صغيرة جدًا (على سبيل المثال بذور الأوركيد) أو العديد من الزوائد الجناحية والمظلية التي تزيد من قدرتها على التخطيط (الشكل 45).

أرز. 44. التكيفات للنقل الجوي في الحشرات:

1 – بعوضة Cardiocrepis brevirostris;

2 – المرارة Porrycordila sp.;

3 - غشائية الأجنحة Anargus fuscus؛

4 – هيرميس دريفوسيا نوردمانانياي.

5 - يرقة العثة الغجرية Lymantria dispar

أرز. 45. التكيفات لنقل الرياح في الفواكه وبذور النباتات:

1 – الزيزفون تيليا وسيطة.

2 – أيسر monspessulanum القيقب.

3 – البتولا بيتولا البندولا.

4 – عشب القطن إريوفوروم؛

5 – الهندباء طرخشقون المخزنية.

6 - قطط Typha scuttbeworhii

في تسوية الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والنباتات، يتم لعب الدور الرئيسي بواسطة تيارات الهواء الحمل الحراري العمودي والرياح الضعيفة. كما أن للرياح القوية والعواصف والأعاصير تأثيرات بيئية كبيرة على الكائنات الأرضية.

تؤدي كثافة الهواء المنخفضة إلى انخفاض الضغط نسبيًا على الأرض. عادة، يساوي 760 ملم زئبق. فن. ومع زيادة الارتفاع، ينخفض ​​الضغط. على ارتفاع 5800 متر، يكون نصف المعدل الطبيعي فقط. قد يحد الضغط المنخفض من توزيع الأنواع في الجبال. الحد الأعلى للحياة بالنسبة لمعظم الفقاريات هو حوالي 6000 م، وينطوي انخفاض الضغط على انخفاض في إمدادات الأكسجين وجفاف الحيوانات بسبب زيادة معدل التنفس. ونفس الشيء تقريبًا هي حدود التقدم إلى جبال النباتات العليا. أكثر قدرة على التحمل إلى حد ما هي المفصليات (ذيل الربيع، والعث، والعناكب) التي يمكن العثور عليها على الأنهار الجليدية فوق حدود الغطاء النباتي.

بشكل عام، جميع الكائنات الأرضية أكثر تضيقًا بكثير من الكائنات المائية، نظرًا لأن التقلبات المعتادة في الضغط في بيئتها تمثل أجزاء من الغلاف الجوي، وحتى بالنسبة للطيور التي ترتفع إلى ارتفاعات كبيرة لا تتجاوز ثلث المعدل الطبيعي.

تكوين الغاز في الهواء.بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية للهواء لوجوده الكائنات الأرضيةخصائصه الكيميائية مهمة للغاية. يعتبر التركيب الغازي للهواء في الطبقة السطحية للغلاف الجوي متجانسًا تمامًا من حيث محتوى المكونات الرئيسية (النيتروجين - 78.1٪، الأكسجين - 21.0، الأرجون - 0.9، ثاني أكسيد الكربون - 0.035٪ من حيث الحجم) بسبب ارتفاعه قدرة انتشار الغازات والحمل الحراري وتيارات الرياح الخلط المستمر. ومع ذلك، فإن الخلطات المختلفة للجزيئات الغازية والقطرية والسائلة والصلبة (الغبار) التي تدخل الغلاف الجوي من مصادر محلية يمكن أن تكون ذات أهمية بيئية كبيرة.

ساهم المحتوى العالي من الأكسجين في زيادة التمثيل الغذائي للكائنات الأرضية مقارنة بالكائنات المائية الأولية. كان في البيئة الأرضية، على أساس الكفاءة العالية للعمليات المؤكسدة في الجسم، نشأت Homoiothermia الحيوانية. الأكسجين، بسبب محتواه العالي باستمرار في الهواء، ليس عاملا يحد من الحياة في البيئة الأرضية. فقط في أماكن معينة، وفي ظل ظروف محددة، يحدث عجز مؤقت، على سبيل المثال، في تراكمات مخلفات النباتات المتحللة، ومخزونات الحبوب، والدقيق، وما إلى ذلك.

يمكن أن يختلف محتوى ثاني أكسيد الكربون في مناطق معينة من الطبقة السطحية للهواء ضمن حدود كبيرة إلى حد ما. على سبيل المثال، في غياب الرياح في وسط المدن الكبرى، يزيد تركيزها عشرة أضعاف. تغييرات يومية منتظمة في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الطبقات السطحيةالمرتبطة بإيقاع عملية التمثيل الضوئي في النبات. وترجع أسبابها الموسمية إلى التغيرات في شدة تنفس الكائنات الحية، وخاصة التجمعات المجهرية للتربة. يحدث زيادة تشبع الهواء بثاني أكسيد الكربون في مناطق النشاط البركاني وبالقرب من الينابيع الحرارية وغيرها من المنافذ الجوفية لهذا الغاز. في تركيزات عالية، ثاني أكسيد الكربون سامة. في الطبيعة، مثل هذه التركيزات نادرة.

في الطبيعة، المصدر الرئيسي لثاني أكسيد الكربون هو ما يسمى بتنفس التربة. تتنفس الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات في التربة بشكل مكثف للغاية. وينتشر ثاني أكسيد الكربون من التربة إلى الغلاف الجوي، وخاصة بقوة أثناء المطر. ينبعث الكثير منها من التربة الرطبة إلى حد ما والمدفأة جيدًا والغنية بالمخلفات العضوية. على سبيل المثال، تنبعث من تربة غابة الزان ثاني أكسيد الكربون من 15 إلى 22 كجم/هكتار في الساعة، وتطلق التربة الرملية غير المخصبة 2 كجم/هكتار فقط.

في الظروف الحديثةأصبح المصدر القوي للكميات الإضافية من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو النشاط البشري في احتراق الوقود الأحفوري.

يعتبر نيتروجين الهواء بالنسبة لمعظم سكان البيئة الأرضية غازًا خاملًا، لكن عددًا من الكائنات بدائية النواة (البكتيريا العقيدية، والأزوتوباكتر، والمطثيات، والطحالب الخضراء المزرقة، وما إلى ذلك) لديها القدرة على ربطه وإشراكه في الدورة البيولوجية.

أرز. 46. جانب جبلي به نباتات مدمرة بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت من الصناعات المجاورة

يمكن للشوائب المحلية التي تدخل الهواء أن تؤثر بشكل كبير على الكائنات الحية. وينطبق هذا بشكل خاص على المواد الغازية السامة - الميثان وأكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين وكبريتيد الهيدروجين ومركبات الكلور، وكذلك جزيئات الغبار والسخام وغيرها التي تلوث الهواء في المناطق الصناعية. المصدر الرئيسي الحديث للتلوث الكيميائي والفيزيائي للغلاف الجوي هو من صنع الإنسان: عمل مختلف المؤسسات الصناعية والنقل، وتآكل التربة، وما إلى ذلك. أكسيد الكبريت (SO 2)، على سبيل المثال، سام للنباتات حتى في تركيزات من واحد وخمسين. الألف إلى المليون من حجم الهواء. وحول المراكز الصناعية التي تلوث الجو بهذا الغاز، تموت جميع النباتات تقريبًا (الشكل 46). بعض الأنواع النباتية حساسة بشكل خاص لثاني أكسيد الكبريت وتعمل كمؤشر حساس لتراكمه في الهواء. على سبيل المثال، يموت العديد من الأشنات حتى مع وجود آثار لأكسيد الكبريت في الغلاف الجوي المحيط. إن وجودهم في الغابات المحيطة بالمدن الكبيرة يشهد على نقاء الهواء العالي. تؤخذ مقاومة النباتات للشوائب الموجودة في الهواء في الاعتبار عند اختيار الأنواع لمستوطنات تنسيق الحدائق. حساسة للتدخين، على سبيل المثال. شجرة التنوبوالصنوبر والقيقب والزيزفون والبتولا. الأكثر مقاومة هي الثوجا والحور الكندي والقيقب الأمريكي والبيلسان وبعض الأنواع الأخرى.

4.2.2. التربة والفرج. الخصائص الجوية والمناخية للبيئة الأرضية الجوية

العوامل البيئية الإيدافية.تؤثر خصائص التربة والتضاريس أيضًا على الظروف المعيشية للكائنات الأرضية، وخاصة النباتات. ملكيات سطح الأرضالتي لها تأثير بيئي على سكانها متحدون بالاسم العوامل البيئية edaphic (من الكلمة اليونانية "edafos" - الأساس والتربة).

تعتمد طبيعة نظام جذر النباتات على النظام الحراري المائي والتهوية والتكوين والتكوين وبنية التربة. على سبيل المثال، تقع أنظمة الجذر لأنواع الأشجار (البتولا، الصنوبر) في المناطق ذات التربة الصقيعية على عمق ضحل وتنتشر في اتساع. حيث لا يوجد التربة الصقيعيةتكون أنظمة الجذر لنفس النباتات أقل انفتاحًا وتتغلغل بعمق. في العديد من نباتات السهوب، يمكن للجذور الحصول على الماء من أعماق كبيرة، وفي الوقت نفسه يكون لها العديد من الجذور السطحية في أفق التربة الدبالية، حيث تمتص النباتات العناصر الغذائية المعدنية. في التربة المشبعة بالمياه وسيئة التهوية في أشجار المانغروف، تمتلك العديد من الأنواع جذورًا تنفسية خاصة - حوامل هوائية.

يمكن تمييز عدد من المجموعات البيئية للنباتات فيما يتعلق بخصائص التربة المختلفة.

لذلك حسب رد الفعل على حموضة التربة يميزون: 1) محب للحموضةالأنواع - تنمو على التربة الحمضية مع درجة حموضة أقل من 6.7 (نباتات مستنقعات الطحالب، بيلوس)؛ 2) العدلات -تنجذب نحو التربة ذات الرقم الهيدروجيني 6.7-7.0 (معظم النباتات المزروعة)؛ 3) قاعدي- تنمو عند درجة حموضة تزيد عن 7.0 (موردوفنيك، شقائق النعمان الحرجية)؛ 4) غير مبال -يمكن أن تنمو على التربة ذات قيم الحموضة المختلفة (زنبق الوادي، عكرش الأغنام).

فيما يتعلق بالتركيب الإجمالي للتربة، هناك: 1) قليل التغذيةنباتات تحتوي على كمية صغيرة من عناصر الرماد (الصنوبر الاسكتلندي) ؛ 2) مغذية,أولئك الذين يحتاجون إلى عدد كبير من عناصر الرماد (البلوط، الماعز العادي، الصقر الدائم)؛ 3) ميزوتروفيك,تتطلب كمية معتدلة من عناصر الرماد (شجرة التنوب).

النيتروفيل- النباتات التي تفضل التربة الغنية بالنيتروجين (نبات القراص ثنائي المسكن).

تشكل نباتات التربة المالحة مجموعة النباتات الملحية(سوليروس، سارسازان، كوكبيك).

تقتصر بعض الأنواع النباتية على ركائز مختلفة: النبتات الصخريةتنمو على التربة الصخرية، و نباتات الساموفيتتسكن الرمال السائبة.

تؤثر التضاريس وطبيعة التربة على تفاصيل حركة الحيوانات. على سبيل المثال، تحتاج ذوات الحوافر والنعام والحبارى التي تعيش في المساحات المفتوحة إلى أرض صلبة لتعزيز التنافر عند الجري بسرعة. في السحالي التي تعيش على رمال فضفاضة، تحد الأصابع هامش من المقاييس القرنية، مما يزيد من سطح الدعم (الشكل 47). بالنسبة لسكان الأرض الذين يحفرون الثقوب، فإن التربة الكثيفة غير مواتية. وتؤثر طبيعة التربة في بعض الأحيان على توزيع الحيوانات البرية التي تحفر الجحور، أو تحفر في الأرض هرباً من الحرارة أو الحيوانات المفترسة، أو تضع بيضها في التربة، وما إلى ذلك.

أرز. 47. أبو بريص ذو الأصابع المروحية - من سكان رمال الصحراء الكبرى: أ - أبو بريص ذو الأصابع المروحة؛ ب- ساق أبو بريص

ميزات الطقس.الظروف المعيشية في البيئة الأرضية الجوية معقدة، بالإضافة إلى ذلك، التغيرات المناخية. طقس - هذه حالة متغيرة باستمرار للغلاف الجوي بالقرب من سطح الأرض حتى ارتفاع حوالي 20 كم (حدود طبقة التروبوسفير). تتجلى تقلبات الطقس في التباين المستمر لمجموعة العوامل البيئية مثل درجة حرارة الهواء والرطوبة والغيوم وهطول الأمطار وقوة الرياح واتجاهها، وما إلى ذلك. بالنسبة لتغيرات الطقس، إلى جانب تناوبها المنتظم في الدورة السنويةتعتبر التقلبات غير الدورية مميزة، مما يعقد بشكل كبير ظروف وجود الكائنات الأرضية. يؤثر الطقس على حياة الكائنات المائية بدرجة أقل بكثير وعلى سكان الطبقات السطحية فقط.

مناخ المنطقة .يتميز نظام الطقس طويل الأمد مناخ المنطقة. لا يشمل مفهوم المناخ متوسط ​​قيم الظواهر الجوية فحسب، بل يشمل أيضًا مسارها السنوي واليومي والانحرافات عنه وتكرارها. يتم تحديد المناخ حسب الظروف الجغرافية للمنطقة.

إن التنوع المناطقي للمناخات معقد بسبب عمل الرياح الموسمية، وتوزيع الأعاصير والأعاصير المضادة، وتأثير سلاسل الجبال على حركة الكتل الهوائية، ودرجة البعد عن المحيط (القارة)، والعديد من العوامل المحلية الأخرى. توجد في الجبال منطقة مناخية تشبه في كثير من النواحي تغير المناطق من خطوط العرض المنخفضة إلى خطوط العرض العالية. كل هذا يخلق مجموعة غير عادية من الظروف المعيشية على الأرض.

بالنسبة لمعظم الكائنات الأرضية، وخاصة الصغيرة منها، ليس مناخ المنطقة هو المهم، بل ظروف بيئتها المباشرة. في كثير من الأحيان، تغير العناصر البيئية المحلية (الإغاثة، والتعرض، والغطاء النباتي، وما إلى ذلك) في منطقة معينة نظام درجة الحرارة والرطوبة والضوء وحركة الهواء بطريقة تختلف بشكل كبير عن الظروف المناخية للمنطقة. تسمى هذه التغيرات المناخية المحلية التي تتشكل في طبقة الهواء السطحية المناخ المحلي. في كل منطقة، المناخات المحلية متنوعة للغاية. من الممكن تحديد المناخات المحلية للمناطق الصغيرة بشكل تعسفي. على سبيل المثال، يتم إنشاء وضع خاص في تويجات الزهور، والتي تستخدمها الحشرات التي تعيش هناك. الاختلافات في درجة الحرارة ورطوبة الهواء وقوة الرياح معروفة على نطاق واسع في الأماكن المفتوحة وفي الغابات، وفي الأعشاب وفي مناطق التربة العارية، وعلى سفوح التعرض الشمالي والجنوبي، وما إلى ذلك. ويحدث مناخ محلي مستقر خاص في الجحور والأعشاش والأجواف والكهوف وغيرها من الأماكن المغلقة.

تساقط.بالإضافة إلى توفير المياه وإنشاء احتياطيات الرطوبة، فإنها يمكن أن تلعب دورا بيئيا آخر. وبالتالي، فإن هطول الأمطار الغزيرة أو البَرَد يكون له في بعض الأحيان تأثير ميكانيكي على النباتات أو الحيوانات.

الدور البيئي للغطاء الثلجي متنوع بشكل خاص. تخترق تقلبات درجات الحرارة اليومية سماكة الثلج حتى 25 سم فقط، وأعمق، لا تتغير درجة الحرارة تقريبًا. عند الصقيع -20-30 درجة مئوية، تحت طبقة من الثلج 30-40 سم، تكون درجة الحرارة أقل بقليل من الصفر. الغطاء الثلجي العميق يحمي براعم التجدد، ويحمي الأجزاء الخضراء من النباتات من التجمد؛ تذهب العديد من الأنواع تحت الثلج دون تساقط أوراق الشجر، على سبيل المثال، حميض مشعر، فيرونيكا أوفيسيناليس، حافر، إلخ.

أرز. 48. مخطط دراسة القياس عن بعد لنظام درجة الحرارة لطائر البندق الموجود في حفرة ثلجية (وفقًا لـ A. V. Andreev، A. V. Krechmar، 1976)

تعيش الحيوانات الأرضية الصغيرة أيضًا أسلوب حياة نشطًا في فصل الشتاء، حيث تضع صالات عرض كاملة من الممرات تحت الثلج وفي سمكها. بالنسبة لعدد من الأنواع التي تتغذى على النباتات الثلجية، فإن التكاثر الشتوي هو سمة مميزة، وهو ما يُلاحظ، على سبيل المثال، في القوارض والفئران الخشبية والأصفر الحلق، وعدد من فئران الحقل، وفئران الماء، وما إلى ذلك. طيور الطيهوج - طيهوج البندق، طيهوج أسود وحجل التندرا - يحفرون في الثلج ليلاً ( الشكل 48).

يمنع الغطاء الثلجي الشتوي الحيوانات الكبيرة من البحث عن الطعام. تتغذى العديد من ذوات الحوافر (الرنة والخنازير البرية وثيران المسك) حصريًا على النباتات الثلجية في الشتاء، والغطاء الثلجي العميق، وخاصة القشرة الصلبة الموجودة على سطحه والتي تحدث في الجليد، تحكم عليهم بالجوع. خلال تربية الماشية البدوية في روسيا ما قبل الثورة، كانت هناك كارثة ضخمة في المناطق الجنوبية الجوت - خسارة جماعية للماشية نتيجة الصقيع وحرمان الحيوانات من الغذاء. تعتبر الحركة على الثلوج العميقة السائبة صعبة أيضًا على الحيوانات. تفضل الثعالب، على سبيل المثال، في الشتاء الثلجي مناطق في الغابة تحت أشجار التنوب الكثيفة، حيث تكون طبقة الثلج أرق، ولا تخرج تقريبًا إلى الواجهات والحواف المفتوحة. عمق الغطاء الثلجي يمكن أن يحد من التوزيع الجغرافي للأنواع. على سبيل المثال، لا يخترق الغزلان الحقيقي شمالًا المناطق التي يزيد سمك الثلوج فيها في الشتاء عن 40-50 سم.

بياض الغطاء الثلجي يكشف الحيوانات السوداء. من الواضح أن اختيار التمويه ليتناسب مع لون الخلفية لعب دورًا كبيرًا في حدوث تغيرات اللون الموسمية في الحجل الأبيض والتندرا، والأرنب الجبلي، وفرو القاقم، وابن عرس، والثعلب القطبي الشمالي. في جزر كوماندر، جنبا إلى جنب مع الثعالب البيضاء، هناك العديد من الثعالب الزرقاء. وفقًا لملاحظات علماء الحيوان، يتم الاحتفاظ بالأخيرة بشكل أساسي بالقرب من الصخور الداكنة وشريط الأمواج غير المتجمد، بينما يفضل البيض المناطق ذات الغطاء الثلجي.

4.3. التربة كموطن

4.3.1. مميزات التربة

التربة عبارة عن طبقة سطحية رقيقة وفضفاضة من الأرض متصلة بالهواء. على الرغم من سُمكها الضئيل، تلعب قشرة الأرض هذه دورًا حاسمًا في انتشار الحياة. التربة ليست مجرد جسم صلب، مثل معظم صخور الغلاف الصخري، ولكنها نظام معقد ثلاثي الطور حيث تكون الجزيئات الصلبة محاطة بالهواء والماء. تتخللها تجاويف مملوءة بمزيج من الغازات والمحاليل المائية، وبالتالي تتشكل فيها ظروف متنوعة للغاية، مواتية لحياة العديد من الكائنات الحية الدقيقة والكبيرة (الشكل 49). في التربة، يتم تنعيم تقلبات درجات الحرارة مقارنة بالطبقة السطحية للهواء، كما أن وجود المياه الجوفية وتغلغل هطول الأمطار يخلق احتياطيات من الرطوبة ويوفر نظام رطوبة وسيطًا بين البيئات المائية والبرية. تركز التربة احتياطيات المواد العضوية والمعدنية التي توفرها النباتات المحتضرة وجثث الحيوانات. كل هذا يحدد التشبع العالي للتربة بالحياة.

تتركز النظم الجذرية للنباتات الأرضية في التربة (الشكل 50).

أرز. 49. الممرات تحت الأرض لفأر براندت: أ - منظر علوي؛ ب- منظر جانبي

أرز. 50. وضع الجذور في تربة السهوب السوداء (بحسب M. S. Shalyt، 1950)

في المتوسط، هناك أكثر من 100 مليار خلية من الأوليات، وملايين من الدوارات وبطيئات المشية، وعشرات الملايين من الديدان الخيطية، وعشرات ومئات الآلاف من القراد وذوات الذيل الربيعي، وآلاف من المفصليات الأخرى، وعشرات الآلاف من الإنكيتريدات، وعشرات ومئات من الكائنات الحية الدقيقة. ديدان الأرض والرخويات واللافقاريات الأخرى لكل 1 م 2 من طبقة التربة. . بالإضافة إلى ذلك، يحتوي 1 سم 2 من التربة على عشرات ومئات الملايين من البكتيريا والفطريات المجهرية والفطريات الشعوية وغيرها من الكائنات الحية الدقيقة. في الطبقات السطحية المضيئة، تعيش مئات الآلاف من خلايا التمثيل الضوئي من الأخضر والأصفر والأخضر والدياتومات والطحالب الخضراء المزرقة في كل جرام. تتميز الكائنات الحية بالتربة مثل مكوناتها غير الحية. لذلك، أرجع V. I. Vernadsky التربة إلى أجسام الطبيعة الخاملة حيويا، مؤكدا على تشبعها بالحياة وارتباطها الذي لا ينفصل عنها.

يكون عدم تجانس الظروف في التربة أكثر وضوحًا في الاتجاه الرأسي. ومع العمق يتغير عدد من أهم العوامل البيئية التي تؤثر على حياة سكان التربة بشكل كبير. بادئ ذي بدء، يشير هذا إلى بنية التربة. وتتميز فيه بثلاثة آفاق رئيسية تختلف في الخصائص المورفولوجية والكيميائية: 1) الأفق التراكمي العلوي للدبال أ، حيث تتراكم وتتحول المواد العضوية ومنه يتم نقل جزء من المركبات إلى الأسفل عن طريق مياه الغسيل؛ 2) الأفق الدخيل، أو الأفق B، حيث تستقر المواد المغسولة من الأعلى وتتحول، و3) الصخر الأم، أو الأفق C، الذي تتحول مادته إلى تربة.

داخل كل أفق، يتم تمييز المزيد من الطبقات الكسرية، والتي تختلف أيضًا بشكل كبير في الخصائص. على سبيل المثال، في المنطقة مناخ معتدلتحت الصنوبريات أو الغابات المختلطةالأفق أيتكون من وسادة (أ 0)- طبقة من تراكم بقايا النباتات السائبة، طبقة الدبال داكنة اللون (أ1)،حيث يتم خلط الجزيئات ذات الأصل العضوي مع المعادن وطبقة بودزوليك (أ2)- اللون رمادي رماد، حيث تسود مركبات السيليكون، ويتم غسل جميع المواد القابلة للذوبان في عمق التربة. يختلف كل من هيكل وكيمياء هذه الطبقات اختلافًا كبيرًا، وبالتالي فإن جذور النباتات وسكان التربة، الذين يتحركون بضعة سنتيمترات فقط لأعلى أو لأسفل، يقعون في ظروف مختلفة.

عادةً ما تتناقص أحجام التجاويف الموجودة بين جزيئات التربة المناسبة لعيش الحيوانات بسرعة مع العمق. على سبيل المثال، في تربة المروج، يبلغ متوسط ​​قطر التجاويف عند عمق 0-1 سم 3 مم، و1-2 سم، و2 مم، وعلى عمق 2-3 سم، 1 مم فقط؛ مسام التربة العميقة تكون أدق. تتغير كثافة التربة أيضًا مع العمق. الطبقات الأكثر مرونة تحتوي على مادة عضوية. يتم تحديد مسامية هذه الطبقات من خلال حقيقة أن المواد العضوية تلتصق بالجزيئات المعدنية في مجاميع أكبر، مما يزيد حجم التجاويف بينها. الأكثر كثافة هو عادة الأفق الغريني في،يتم تثبيته بواسطة جزيئات غروانية مغسولة فيه.

توجد الرطوبة في التربة في حالات مختلفة: 1) مقيد (استرطابي وفيلم) مثبت بقوة على سطح جزيئات التربة. 2) الشعيرات الدموية تحتل المسام الصغيرة ويمكن أن تتحرك عليها في اتجاهات مختلفة؛ 3) تملأ الجاذبية الفراغات الأكبر وتتسرب ببطء إلى الأسفل تحت تأثير الجاذبية؛ 4) وجود البخار في هواء التربة .

محتوى الماء ليس هو نفسه في أنواع التربة المختلفة وفي أوقات مختلفة. إذا كان هناك الكثير من الرطوبة الجاذبية، فإن وضع التربة قريب من وضع المسطحات المائية. في التربة الجافة، لا يبقى سوى الماء المقيد، وتقترب الظروف من تلك الموجودة على الأرض. ومع ذلك، حتى في التربة الأكثر جفافًا، يكون الهواء أكثر رطوبة من الأرض، وبالتالي فإن سكان التربة أقل عرضة لخطر الجفاف مقارنةً بالسطح.

تكوين هواء التربة متغير. مع العمق، يتناقص محتوى الأكسجين بشكل حاد ويزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون. بسبب وجود مواد عضوية متحللة في التربة، يمكن أن يحتوي هواء التربة على تركيزات عالية من الغازات السامة مثل الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والميثان وما إلى ذلك. عندما تغمر التربة أو تتعفن بقايا النباتات بشكل مكثف، يمكن أن تؤدي الظروف اللاهوائية تمامًا إلى تحدث في أماكن.

التقلبات في درجة حرارة القطع فقط على سطح التربة. هنا يمكن أن تكون أقوى مما كانت عليه في طبقة الهواء الأرضية. ومع ذلك، مع كل عمق سنتيمتر، تصبح التغيرات في درجات الحرارة اليومية والموسمية أقل وضوحًا على عمق 1-1.5 متر (الشكل 51).

أرز. 51. انخفاض التقلبات السنوية في درجة حرارة التربة مع العمق (حسب K. Schmidt-Nilson، 1972). الجزء المظلل هو نطاق التقلبات السنوية في درجات الحرارة

كل هذه الميزات تؤدي إلى حقيقة أنه على الرغم من عدم التجانس الكبير للظروف البيئية في التربة، إلا أنها تعمل كبيئة مستقرة إلى حد ما، وخاصة بالنسبة للكائنات الحية المتنقلة. يسمح التدرج الحاد في درجة الحرارة والرطوبة في التربة لحيوانات التربة بتزويد نفسها ببيئة بيئية مناسبة من خلال حركات بسيطة.

4.3.2. سكان التربة

يؤدي عدم تجانس التربة إلى حقيقة أنها تعمل كبيئة مختلفة للكائنات ذات الأحجام المختلفة. بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة، فإن السطح الإجمالي الضخم لجزيئات التربة له أهمية خاصة، حيث أن الغالبية العظمى من التجمعات الميكروبية يتم امتصاصها عليها. يخلق تعقيد بيئة التربة مجموعة واسعة من الظروف لمجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية: الكائنات الهوائية واللاهوائية، مستهلكي المركبات العضوية والمعدنية. يتميز توزيع الكائنات الحية الدقيقة في التربة ببؤر صغيرة، حيث يمكن استبدال مناطق بيئية مختلفة حتى على بعد بضعة ملليمترات.

بالنسبة لحيوانات التربة الصغيرة (الشكل 52، 53)، والتي يتم دمجها تحت الاسم الحيوانات الدقيقة (الطفيليات، الدوارات، بطيئات المشية، الديدان الخيطية، وما إلى ذلك)، والتربة عبارة عن نظام من الخزانات الصغيرة. في الأساس، فهي كائنات مائية. إنهم يعيشون في مسام التربة المملوءة بالمياه الجاذبية أو الشعرية، ويمكن أن يكون جزء من الحياة، مثل الكائنات الحية الدقيقة، في حالة ممتصة على سطح الجزيئات في طبقات رقيقة من رطوبة الفيلم. يعيش العديد من هذه الأنواع في المسطحات المائية العادية. ومع ذلك، فإن أشكال التربة أصغر بكثير من أشكال المياه العذبة، بالإضافة إلى أنها تتميز بقدرتها على البقاء في حالة كيسية لفترة طويلة، في انتظار فترات غير مواتية. في حين أن حجم أميبا المياه العذبة يتراوح بين 50 إلى 100 ميكرون، فإن حجم أميبا التربة يتراوح بين 10 إلى 15 ميكرون فقط. ممثلو السوط صغيرون بشكل خاص، وغالبًا ما يكون حجمهم 2-5 ميكرون فقط. تحتوي أهداب التربة أيضًا على أحجام قزمة، علاوة على ذلك، يمكن أن تغير شكل الجسم بشكل كبير.

أرز. 52. تتغذى الأميبا الخصية على البكتيريا الموجودة على أوراق أرضية الغابة المتحللة

أرز. 53. الكائنات الحية الدقيقة في التربة (وفقًا لـ W. Dunger، 1974):

1–4 - الأسواط؛ 5–8 - الأميبا العارية؛ 9-10 - الأميبا الوصية. 11–13 - الشركات العملاقة. 14–16 - الديدان المستديرة. 17–18 - الدوارات 19–20 – بطيئات المشية

بالنسبة للحيوانات الأكبر حجمًا قليلًا والتي تتنفس الهواء، تظهر التربة كنظام من الكهوف الضحلة. يتم تجميع هذه الحيوانات تحت الاسم الحيوانات المتوسطة (الشكل 54). تتراوح أحجام ممثلي الحيوانات المتوسطة في التربة من أعشار إلى 2-3 ملم. تشمل هذه المجموعة بشكل رئيسي المفصليات: مجموعات عديدة من القراد، والحشرات الأولية عديمة الأجنحة (ذيل الربيع، البروتورا، الحشرات ذات الذيل)، والأنواع الصغيرة من الحشرات المجنحة، والمئويات السمفيلية، وما إلى ذلك. ليس لديهم تكيفات خاصة للحفر. يزحفون على طول جدران تجاويف التربة بمساعدة أطرافهم أو يتلوون مثل الدودة. يسمح لك هواء التربة المشبع ببخار الماء بالتنفس من خلال الأغطية. العديد من الأنواع ليس لديها نظام القصبة الهوائية. مثل هذه الحيوانات حساسة جدًا للجفاف. الوسيلة الرئيسية للخلاص من تقلبات رطوبة الهواء بالنسبة لهم هي الحركة في الداخل. لكن إمكانية الهجرة إلى عمق تجاويف التربة محدودة بسبب الانخفاض السريع في قطر المسام، لذلك لا يمكن إلا لأصغر الأنواع أن تتحرك عبر آبار التربة. لدى ممثلي الحيوانات المتوسطة الأكبر حجمًا بعض التعديلات التي تسمح لهم بتحمل انخفاض مؤقت في رطوبة هواء التربة: المقاييس الواقية على الجسم، والنفاذية الجزئية للجلد، وقذيفة صلبة سميكة الجدران مع قشرية في تركيبة مع نظام القصبة الهوائية البدائي الذي يوفر التنفس.

أرز. 54. الكائنات الحيوانية في التربة (لا يوجد خطر، 1974):

1 - العقرب الكاذب؛ 2 - جاما مضيئة جديدة؛ 3–4 عث القشرة 5 – حريش باوريودا. 6 – يرقة البعوض تشيرونوميد. 7 - خنفساء من العائلة. بتيليداي. 8–9 com.springtails

يعاني ممثلو الحيوانات المتوسطة من فترات غمر التربة بالماء في فقاعات الهواء. يتم الاحتفاظ بالهواء حول جسم الحيوانات بسبب أغطيةها غير المبللة، والمجهزة أيضًا بالشعر والمقاييس وما إلى ذلك. تعمل فقاعة الهواء كنوع من "الخياشيم الجسدية" لحيوان صغير. يتم التنفس عن طريق انتشار الأكسجين في طبقة الهواء من المياه المحيطة.

يستطيع ممثلو الحيوانات الصغيرة والمتوسطة الحجم تحمل تجميد التربة في فصل الشتاء، لأن معظم الأنواع لا يمكنها النزول من الطبقات المعرضة لدرجات حرارة سلبية.

تُسمى حيوانات التربة الأكبر حجمًا، التي يتراوح حجم جسمها من 2 إلى 20 ملم، بالممثلين الحيوانات الكلية (الشكل 55). هذه هي يرقات الحشرات، والمئويات، والإنكيتريدات، وديدان الأرض، وما إلى ذلك. بالنسبة لهم، تعتبر التربة وسيلة كثيفة توفر مقاومة ميكانيكية كبيرة عند الحركة. وتتحرك هذه الأشكال الكبيرة نسبيًا في التربة إما عن طريق توسيع الآبار الطبيعية عن طريق إبعاد جزيئات التربة عن بعضها البعض، أو عن طريق حفر ممرات جديدة. كلا وضعي الحركة يتركان بصمة الهيكل الخارجيالحيوانات.

أرز. 55. الحيوانات الكبيرة في التربة (لا يوجد خطر، 1974):

1 - دودة الأرض. 2 – قمل الخشب. 3 – حريش labiopod. 4 – حريش ذو قدمين. 5 - يرقة خنفساء. 6 – انقر فوق يرقة خنفساء. 7 – دُبٌّ؛ 8 - يرقة اليرقة

إن القدرة على التحرك على طول الثقوب الرفيعة، تقريبًا دون اللجوء إلى الحفر، متأصلة فقط في الأنواع التي تحتوي على جسم ذو مقطع عرضي صغير يمكن أن ينحني بقوة في الممرات المتعرجة (الألفية الألفية - الدروب والجيوفيل). دفع جزيئات التربة بعيدًا عن بعضها البعض بسبب ضغط جدران الجسم ، تتحرك ديدان الأرض ويرقات بعوض الحريش وما إلى ذلك. بعد تثبيت الطرف الخلفي ، فإنها تضعف وتطيل الجزء الأمامي ، وتتغلغل في شقوق التربة الضيقة ، ثم تثبت الجزء الأمامي من الجسم وزيادة قطره. في الوقت نفسه، يتم إنشاء ضغط هيدروليكي قوي للسائل داخل الأجواف غير القابل للضغط في المنطقة الموسعة بسبب عمل العضلات: في الديدان - محتويات الأكياس الجوفانية، وفي التيبوليدات - الدملمف. وينتقل الضغط عبر جدران الجسم إلى التربة، وبالتالي يقوم الحيوان بتوسيع البئر. في الوقت نفسه، لا يزال هناك ممر مفتوح، مما يهدد بزيادة التبخر واضطهاد الحيوانات المفترسة. طورت العديد من الأنواع تكيفات مع نوع أكثر فائدة من الناحية البيئية للحركة في التربة - الحفر مع انسداد الممر الذي خلفها. يتم الحفر عن طريق فك وجرف جزيئات التربة. للقيام بذلك، تستخدم يرقات الحشرات المختلفة الطرف الأمامي للرأس والفك السفلي والأطراف الأمامية، موسعة ومعززة بطبقة سميكة من الكيتين والعمود الفقري والنمو. في الطرف الخلفي من الجسم، يتم تطوير أجهزة التثبيت القوي - الدعامات القابلة للسحب والأسنان والسنانير. لإغلاق المقطع على الأجزاء الأخيرة، يحتوي عدد من الأنواع على منصة مضغوطة خاصة، مؤطرة بجوانب أو أسنان كيتينية، وهو نوع من عربة اليد. تتشكل مناطق مماثلة على الجزء الخلفي من الإليترا في خنافس اللحاء، والتي تستخدمها أيضًا لسد الممرات بدقيق الحفر. تغلق الحيوانات الممر خلفهم - سكان التربة دائمًا في غرفة مغلقة مشبعة بتبخر أجسادهم.

يتم تبادل الغازات لمعظم أنواع هذه المجموعة البيئية بمساعدة أعضاء الجهاز التنفسي المتخصصة، ولكن إلى جانب ذلك يتم استكماله بتبادل الغازات من خلال التكاملات. من الممكن أيضًا التنفس الجلدي حصريًا، على سبيل المثال، في ديدان الأرض، enchitreid.

يمكن للحيوانات المختبئة أن تترك طبقات حيث تنشأ ظروف غير مواتية. وفي الجفاف والشتاء، تتركز في طبقات أعمق، عادة على بعد بضع عشرات من السنتيمترات من السطح.

الحيوانات الضخمة التربة عبارة عن حفريات كبيرة، خاصة من بين الثدييات. يقضي عدد من الأنواع حياتهم بأكملها في التربة (فئران الخلد، وفئران الخلد، والزوكور، وشامات أوراسيا، والشامات الذهبية

أفريقيا، الشامات الجرابيات في أستراليا، وما إلى ذلك). إنهم يصنعون أنظمة كاملة من الممرات والثقوب في التربة. مظهروتعكس السمات التشريحية لهذه الحيوانات قدرتها على التكيف مع نمط الحياة الذي يختبئ تحت الأرض. لديهم عيون متخلفة، وجسم صغير الحجم ذو رقبة قصيرة، وفراء قصير سميك، وأطراف حفر قوية بمخالب قوية. فئران الخلد وفئران الخلد تخفف الأرض بأزاميلها. قليلات الأشواك الكبيرة، وخاصة ممثلي عائلة Megascolecidae التي تعيش في المناطق الاستوائية و نصف الكرة الجنوبي. أكبرها، Megascolides australis الأسترالية، يصل طولها إلى 2.5 وحتى 3 أمتار.

بالإضافة إلى السكان الدائمين للتربة، يمكن تمييز مجموعة بيئية كبيرة بين الحيوانات الكبيرة. سكان الجحور (السناجب المطحونة، الغرير، الجربوع، الأرانب، الغرير، إلخ). تتغذى على السطح، ولكنها تتكاثر وتدخل في سبات وتستريح وتهرب من الخطر في التربة. يستخدم عدد من الحيوانات الأخرى جحورها، وتجد فيها مناخا محليا مناسبا ومأوى من الأعداء. يمتلك النورنيك سمات هيكلية مميزة للحيوانات الأرضية، ولكن لديه عددًا من التعديلات المرتبطة بنمط الحياة المختبئ. على سبيل المثال، يمتلك الغرير مخالب طويلة وعضلات قوية على الأطراف الأمامية، ورأس ضيق، وأذنيات صغيرة. بالمقارنة مع الأرانب التي لا تختبئ، فإن الأرانب لديها آذان وأرجل خلفية أقصر بشكل ملحوظ، وجمجمة أقوى، وعظام وعضلات ساعدين أقوى، وما إلى ذلك.

بالنسبة لعدد من السمات البيئية، تعتبر التربة وسيلة وسيطة بين الماء والأرض. تقترب التربة من البيئة المائية من خلال نظام درجة حرارتها، وانخفاض نسبة الأكسجين في هواء التربة، وتشبعها ببخار الماء ووجود الماء بأشكال أخرى، ووجود الأملاح والمواد العضوية في محاليل التربة، و القدرة على التحرك في ثلاثة أبعاد.

إن وجود هواء التربة والتهديد بالجفاف في الآفاق العليا والتغيرات الحادة إلى حد ما في نظام درجة حرارة الطبقات السطحية يجعل التربة أقرب إلى البيئة الجوية.

تشير الخصائص البيئية المتوسطة للتربة كموطن للحيوانات إلى أن التربة لعبت دورًا خاصًا في تطور عالم الحيوان. بالنسبة للعديد من المجموعات، ولا سيما المفصليات، كانت التربة بمثابة وسط يمكن من خلاله لسكان الأحياء المائية في الأصل التحول إلى أسلوب حياة أرضي وغزو الأرض. تم إثبات هذا المسار لتطور المفصليات من خلال أعمال إم إس جيلياروف (1912-1985).

4.4. الكائنات الحية كموطن

تعيش العديد من أنواع الكائنات غيرية التغذية في كائنات حية أخرى طوال حياتها أو جزء من دورة حياتها، والتي تكون أجسامها بمثابة بيئة لها تختلف بشكل كبير في خصائصها عن البيئة الخارجية.

أرز. 56. المن يصيب الفارس

أرز. 57. قطع المرارة على ورقة الزان مع يرقة المرارة ميكيولا فاجي

المحاضرة 2. الموائل وخصائصها

في عملية التطور التاريخي، أتقنت الكائنات الحية أربعة موائل. الأول هو الماء. نشأت الحياة وتطورت في الماء لملايين السنين. والثاني - الهواء الأرضي - نشأت النباتات والحيوانات على الأرض وفي الغلاف الجوي وتكيفت بسرعة مع الظروف الجديدة. من خلال تحويل الطبقة العليا من الأرض تدريجيًا - الغلاف الصخري، أنشأوا موطنًا ثالثًا - التربة، وأصبحوا هم أنفسهم الموطن الرابع.

الموائل المائية

يغطي الماء 71% من مساحة الأرض. ويتركز الجزء الأكبر من المياه في البحار والمحيطات - 94-98٪، ويحتوي الجليد القطبي على حوالي 1.2٪ من الماء ونسبة صغيرة جدًا - أقل من 0.5٪، في المياه العذبة للأنهار والبحيرات والمستنقعات.

ويعيش في البيئة المائية حوالي 150 ألف نوع من الحيوانات و10 آلاف نبات، وهو ما يمثل 7 و8% فقط من إجمالي عدد الأنواع الموجودة على الأرض، على التوالي.

في البحار والمحيطات، كما هو الحال في الجبال، يتم التعبير عن المنطقة العمودية. السطح - عمود الماء بأكمله - والقاع - يختلف القاع بشدة بشكل خاص في البيئة. عمود الماء سطحي، مقسم عموديًا إلى عدة مناطق: Epipeligial، Bathypeligial، abyssopeligial و Ultraabyssopeligial(الصورة 2).

اعتمادًا على انحدار الهبوط والعمق في الأسفل، يتم أيضًا تمييز عدة مناطق تتوافق معها مناطق السطح المحددة:

الساحل - حافة الساحل التي غمرتها المياه أثناء المد العالي.

فوق الساحل - جزء من الساحل فوق خط المد العلوي، حيث تصل بقع الأمواج.

تحت الساحل - انخفاض تدريجي في الأرض إلى 200 متر.

باتيال - انخفاض حاد في الأرض (المنحدر القاري)،

السحيقة - خفض سلس لقاع قاع المحيط. يصل عمق المنطقتين معًا إلى 3-6 كم.

السحيقة للغاية - منخفضات في المياه العميقة من 6 إلى 10 كم.

المجموعات البيئية من hydrobionts.تتميز البحار والمحيطات الأكثر دفئًا (40.000 نوع من الحيوانات) بأكبر قدر من التنوع في الحياة في منطقة خط الاستواء والمناطق الاستوائية، وفي الشمال والجنوب، تستنزف النباتات والحيوانات في البحار مئات المرات. أما بالنسبة لتوزيع الكائنات الحية مباشرة في البحر، فإن الجزء الأكبر منها يتركز في الطبقات السطحية (فوق البحار) وفي المنطقة تحت الساحلية. اعتمادًا على طريقة الحركة والبقاء في طبقات معينة، تنقسم الحياة البحرية إلى ثلاث مجموعات بيئية: النكتون والعوالق والقاع.

السوابح (nektos - عائمة) - حيوانات كبيرة متحركة بنشاط يمكنها التغلب على المسافات الطويلة والتيارات القوية: الأسماك والحبار وذوات الأقدام والحيتان. في المسطحات المائية العذبة، يشمل النكتون أيضًا البرمائيات والعديد من الحشرات.

العوالق (العوالق - متجولة، مرتفعة) - مجموعة من النباتات (العوالق النباتية: الدياتومات، والطحالب الخضراء والزرقاء الخضراء (المسطحات المائية العذبة فقط)، وسوطات النباتات، والبيريدين، وما إلى ذلك) والكائنات الحيوانية الصغيرة (العوالق الحيوانية: القشريات الصغيرة، من الأكبر حجمًا منها - الرخويات pteropods، قنديل البحر، ctenophores، بعض الديدان)، تعيش في أعماق مختلفة، ولكنها غير قادرة على الحركة النشطة ومقاومة التيارات. يشمل تكوين العوالق أيضًا يرقات الحيوانات التي تشكل مجموعة خاصة - نيوستون . هذه مجموعة "مؤقتة" تطفو بشكل سلبي في الطبقة العليا من الماء، وتمثلها حيوانات مختلفة (عشاريات الأرجل، والبرنقيل، ومجدافيات الأرجل، وشوكيات الجلد، وعديدات الأشواك، والأسماك، والرخويات، وما إلى ذلك) في مرحلة اليرقات. تنتقل اليرقات، عندما تكبر، إلى الطبقات السفلى من البيلاجيلا. يقع فوق نيوستون بليستون - هذه هي الكائنات الحية التي ينمو فيها الجزء العلوي من الجسم فوق الماء، والجزء السفلي ينمو في الماء (الطحلب البطي - ليما، السيفونوفور، وما إلى ذلك). تلعب العوالق دورًا مهمًا في العلاقات الغذائية للمحيط الحيوي، منذ ذلك الحين هو غذاء للعديد من الأحياء المائية، بما في ذلك الغذاء الرئيسي لحيتان البالين (Myatcoceti).

بينثوس (قاع - عمق) - هيدروبونتات سفلية. يتم تمثيلها بشكل رئيسي بالحيوانات الملتصقة أو المتحركة ببطء (zoobenthos: المنخربات، الأسماك، الإسفنج، التجاويف المعوية، الديدان، الرخويات، ascidians، إلخ)، وهي أكثر عددًا في المياه الضحلة. تدخل النباتات (phytobenthos: الدياتومات والطحالب الخضراء والبنية والحمراء والبكتيريا) أيضًا إلى القاع في المياه الضحلة. في العمق الذي لا يوجد فيه ضوء، لا توجد نباتات نباتية. المناطق الصخرية في القاع هي الأكثر ثراءً بالنباتات النباتية.

في البحيرات، تكون Zoobenthos أقل وفرة وتنوعًا منها في البحر. تتشكل من الأوليات (الأهداب ، والدفنيا) ، والعلق ، والرخويات ، ويرقات الحشرات ، وما إلى ذلك. وتتكون نباتات البحيرات النباتية من الدياتومات التي تسبح بحرية والطحالب الخضراء والزرقاء الخضراء ؛ الطحالب البنية والحمراء غائبة.

تحدد الكثافة العالية للبيئة المائية التركيبة الخاصة وطبيعة التغير في العوامل الداعمة للحياة. بعضها هو نفسه الموجود على الأرض - الحرارة والضوء، والبعض الآخر محدد: ضغط الماء (مع زيادة العمق بمقدار 1 ATM لكل 10 م)، ومحتوى الأكسجين، وتكوين الملح، والحموضة. ونظرًا للكثافة العالية للوسط، تتغير قيم الحرارة والضوء بشكل أسرع بكثير مع تدرج الارتفاع مقارنة بالأرض.

النظام الحراري. تتميز البيئة المائية بانخفاض مدخلات الحرارة، وذلك لأن ينعكس جزء كبير منه، وينفق جزء كبير بنفس القدر على التبخر. وتمشيا مع ديناميات درجات حرارة الأرض، فإن درجة حرارة الماء لديها تقلبات أقل في درجات الحرارة اليومية والموسمية. علاوة على ذلك، فإن المسطحات المائية تعادل بشكل كبير مسار درجات الحرارة في الغلاف الجوي للمناطق الساحلية. في حالة عدم وجود قشرة جليدية، يكون للبحر في موسم البرد تأثير دافئ على مناطق اليابسة المجاورة، وفي الصيف يكون له تأثير تبريد وترطيب.

نطاق درجات حرارة المياه في المحيط العالمي هو 38 درجة (من -2 إلى +36 درجة مئوية)، في المياه العذبة - 26 درجة (من -0.9 إلى +25 درجة مئوية). تنخفض درجة حرارة الماء بشكل حاد مع العمق. ما يصل إلى 50 مترًا ، يتم ملاحظة تقلبات درجات الحرارة اليومية ، وتصل إلى 400 درجة - موسمية ، وتصبح أعمق بشكل ثابت ، وتنخفض إلى +1-3 درجة مئوية. وبما أن نظام درجة الحرارة في الخزانات مستقر نسبيا، فإن سكانها يتميزون بذلك تضيق الحرارة.

نظرًا لاختلاف درجة حرارة الطبقات العلوية والسفلية خلال العام، والمد والجزر، والتيارات، والعواصف، هناك اختلاط مستمر لطبقات المياه. إن دور خلط الماء للحياة المائية عظيم بشكل استثنائي، لأنه. مع موازنة توزيع الأكسجين و العناصر الغذائيةداخل المسطحات المائية، مما يوفر عمليات التمثيل الغذائي بين الكائنات الحية والبيئة.

في المسطحات المائية الراكدة (البحيرات) ذات خطوط العرض المعتدلة، يحدث الاختلاط الرأسي في فصلي الربيع والخريف، وخلال هذه الفصول تصبح درجة الحرارة في المسطح المائي بأكمله موحدة، أي. يأتي الحرارة المتجانسة.في الصيف والشتاء، نتيجة للزيادة الحادة في تسخين أو تبريد الطبقات العليا، يتوقف خلط الماء. وتسمى هذه الظاهرة انقسام درجة الحرارةوفترة الركود المؤقت - ركود(الصيف أو الشتاء). في الصيف، تبقى الطبقات الدافئة الخفيفة على السطح، وتقع فوق الطبقات الباردة الثقيلة (الشكل 3). في فصل الشتاء، على العكس من ذلك، في الطبقة السفلية أكثر ماء دافئنظرًا لأن درجة حرارة المياه السطحية تحت الجليد مباشرة أقل من +4 درجة مئوية، وبسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه، فإنها تصبح أخف من الماء الذي تزيد درجة حرارته عن +4 درجة مئوية.

خلال فترات الركود، يتم تمييز ثلاث طبقات بوضوح: الطبقة العليا (epilimnion) مع التقلبات الموسمية الحادة في درجة حرارة الماء، والوسطى (metalimnion أو خط حراري) ، حيث يكون هناك قفزة حادة في درجة الحرارة، وقريبة من القاع ( Hypolimnion) حيث تختلف درجة الحرارة قليلاً خلال العام. خلال فترات الركود، يتشكل نقص الأكسجين في عمود الماء - في الصيف في الجزء السفلي، وفي الشتاء في الجزء العلوي، ونتيجة لذلك غالبًا ما تحدث نفوق الأسماك في الشتاء.

وضع الضوء.تقل شدة الضوء في الماء بشكل كبير بسبب انعكاسه على السطح وامتصاصه بواسطة الماء نفسه. وهذا يؤثر بشكل كبير على تطور نباتات التمثيل الضوئي.

كلما كان امتصاص الضوء أقوى، كلما انخفضت شفافية الماء، الأمر الذي يعتمد على عدد الجزيئات المعلقة فيه (المعلقات المعدنية، العوالق). وتتناقص مع التطور السريع للكائنات الحية الصغيرة في الصيف، وفي خطوط العرض المعتدلة والشمالية تتناقص أيضاً في الشتاء، بعد نشوء الغطاء الجليدي وتغطيته بالثلوج من الأعلى.

تتميز الشفافية بالعمق الأقصى الذي يظل فيه القرص الأبيض المنخفض خصيصًا والذي يبلغ قطره حوالي 20 سم (قرص Secchi) مرئيًا. المياه الأكثر شفافية هي في بحر سارجاسو: يمكن رؤية القرص على عمق 66.5 مترًا، وفي المحيط الهادئ يمكن رؤية قرص سيتشي حتى 59 مترًا، وفي الهندي - حتى 50 مترًا، وفي البحار الضحلة - حتى 5-15 م. تبلغ شفافية الأنهار في المتوسط ​​\u200b\u200b1-1.5 متر، وفي الأنهار الأكثر موحلة - بضعة سنتيمترات فقط.

في المحيطات، حيث المياه شفافة للغاية، يخترق 1٪ من الإشعاع الضوئي إلى عمق 140 مترًا، وفي البحيرات الصغيرة على عمق 2 متر، يخترق أعشار النسبة المئوية فقط. يتم امتصاص أشعة من أجزاء مختلفة من الطيف بشكل مختلف في الماء، ويتم امتصاص الأشعة الحمراء أولاً. ومع العمق يصبح لونه أغمق، ويصبح لون الماء أخضر في البداية، ثم الأزرق فالأزرق وأخيراً البنفسجي المزرق، ليتحول إلى ظلام دامس. وفقًا لذلك، يتغير لون الهيدروبونات أيضًا، ولا يتكيف فقط مع تكوين الضوء، ولكن أيضًا مع افتقاره إلى التكيف اللوني. في المناطق المضيئة، في المياه الضحلة، تسود الطحالب الخضراء (الكلوروفيتا)، التي يمتص الكلوروفيل منها الأشعة الحمراء، مع العمق يتم استبدالها باللون البني (فايتا) ثم الأحمر (رودوفيتا). فيتوبينثوس غائب في أعماق كبيرة.

تكيفت النباتات مع قلة الضوء من خلال تطوير كروماتوفورز كبيرة وزيادة مساحة الأعضاء المستوعبة (مؤشر سطح الورقة). بالنسبة للطحالب في أعماق البحار، تعتبر الأوراق المشرحة بقوة نموذجية، وشفرات الأوراق رقيقة وشفافة. تتميز النباتات شبه المغمورة والعائمة بأنها غير متجانسة - الأوراق الموجودة فوق الماء هي نفس أوراق النباتات الأرضية، ولديها صفيحة كاملة، ويتم تطوير جهاز الثغور، وفي الماء تكون الأوراق رفيعة جدًا، وتتكون من فصوص خيطية ضيقة.

الحيوانات، مثل النباتات، تغير لونها بشكل طبيعي مع العمق. في الطبقات العليا، يتم رسمها بألوان زاهية بألوان مختلفة، في منطقة الشفق (باس البحر، المرجان، القشريات) مطلية بألوان ذات صبغة حمراء - إنها أكثر ملاءمة للاختباء من الأعداء. الأنواع التي تعيش في أعماق البحار خالية من الأصباغ. في أعماق المحيط المظلمة، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية كمصدر للمعلومات البصرية. تلألؤ بيولوجي.

كثافة عالية(1 جرام/سم3 أي 800 ضعف كثافة الهواء) ولزوجة الماء ( 55 مرة أعلى من الهواء) أدى إلى تطوير تكيفات خاصة للهيدروبيونت :

1) تحتوي النباتات على أنسجة ميكانيكية ضعيفة التطور أو غائبة تمامًا - فهي مدعومة بالمياه نفسها. تتميز معظمها بالطفو، وذلك بسبب التجاويف بين الخلايا الحاملة للهواء. تتميز بالتكاثر الخضري النشط وتطور الهيدروكوريا - إزالة سيقان الزهور فوق الماء وانتشار حبوب اللقاح والبذور والجراثيم عن طريق التيارات السطحية.

2) في الحيوانات التي تعيش في عمود الماء وتسبح بنشاط، يكون الجسم ذو شكل انسيابي ومشحم بالمخاط مما يقلل الاحتكاك أثناء الحركة. تم تطوير التكيفات لزيادة القدرة على الطفو: تراكم الدهون في الأنسجة، ومثانة السباحة في الأسماك، وتجويف الهواء في السيفونوفور. في الحيوانات التي تسبح بشكل سلبي، يزداد السطح النوعي للجسم بسبب النتوءات والأشواك والزوائد؛ يتسطح الجسم، ويحدث انخفاض في أعضاء الهيكل العظمي. أوضاع الحركة المختلفة: ثني الجسم بمساعدة السوط والأهداب والوضع النفاث للحركة (رأسيات الأرجل).

في الحيوانات القاعية، يختفي الهيكل العظمي أو يكون نموه ضعيفًا، ويزداد حجم الجسم، ويكون انخفاض الرؤية أمرًا شائعًا، وتطور الأعضاء اللمسية.

التيارات.السمة المميزة للبيئة المائية هي التنقل. وينجم عن المد والجزر والتيارات البحرية والعواصف ومستويات مختلفة من ارتفاعات قيعان الأنهار. التكيفات من الهيدروبيونتس:

1) في المياه المتدفقة، ترتبط النباتات بقوة بأشياء ثابتة تحت الماء. السطح السفلي بالنسبة لهم هو في المقام الأول الركيزة. هذه هي الطحالب الخضراء والدياتوم والطحالب المائية. حتى أن الطحالب تشكل غطاءً كثيفًا على الأنهار سريعة التدفق. في منطقة المد والجزر في البحار، تمتلك العديد من الحيوانات أيضًا أجهزة للربط بالقاع (بطنيات الأقدام، والبرنقيل)، أو تختبئ في الشقوق.

2) في أسماك المياه المتدفقة يكون قطر الجسم مستديرًا، وفي الأسماك التي تعيش بالقرب من القاع، كما هو الحال في اللافقاريات القاعية، يكون الجسم مسطحًا. لدى العديد من الأعضاء الموجودة على الجانب البطني أجهزة تثبيت للأشياء الموجودة تحت الماء.

ملوحة الماء.

وتتميز المسطحات المائية الطبيعية بأنها معينة التركيب الكيميائي. تسود الكربونات والكبريتات والكلوريدات. في المسطحات المائية العذبة، لا يزيد تركيز الملح عن 0.5 ‰ (وحوالي 80٪ كربونات)، في البحار - من 12 إلى 35 ‰ (الكلوريدات والكبريتات بشكل رئيسي). ومع ملوحة تزيد عن 40 جزء في المليون، يُطلق على الخزان اسم مفرط الملوحة أو مملح للغاية.

1) في المياه العذبة (بيئة منخفضة التوتر)، يتم التعبير عن عمليات التنظيم التناضحي بشكل جيد. تُجبر Hydrobionts على إزالة المياه التي تخترقها باستمرار ، فهي متجانسة التناضح (تضخ الأهداب من خلال نفسها كمية من الماء تساوي وزنها كل 2-3 دقائق). في المياه المالحة (وسط متساوي التوتر)، يكون تركيز الأملاح في أجسام وأنسجة الهيدروبيونتس هو نفسه (متساوي التوتر) مع تركيز الأملاح المذابة في الماء - فهي متفاعلة الحركة. لذلك، لا يتم تطوير الوظائف التنظيمية لدى سكان المسطحات المائية المالحة، ولا يمكنهم ملء المسطحات المائية العذبة.

2) النباتات المائية قادرة على امتصاص الماء والمواد المغذية من الماء - "المرق" مع السطح بأكمله، لذلك يتم تشريح أوراقها بقوة وتكون الأنسجة والجذور الموصلة ضعيفة التطور. تعمل الجذور بشكل أساسي على الالتصاق بالركيزة تحت الماء. معظم نباتات المياه العذبة لها جذور.

عادةً ما تكون الأنواع البحرية وأنواع المياه العذبة عادةً عبارة عن ستينوهالين ولا تتحمل التغيرات الكبيرة في ملوحة المياه. هناك عدد قليل من الأنواع يوريهالين. وهي شائعة في المياه قليلة الملوحة (سمك العين رمادية فاتحة اللون، سمك الكراكي، الدنيس، البوري، سمك السلمون الساحلي).

تكوين الغازات في الماء.

في الماء، يعتبر الأكسجين العامل البيئي الأكثر أهمية. وفي الماء المشبع بالأكسجين لا يتجاوز محتواه 10 مل لكل 1 لتر، وهو أقل بـ 21 مرة مما هو عليه في الغلاف الجوي. عندما يختلط الماء، خاصة في المسطحات المائية المتدفقة، وعندما تنخفض درجة الحرارة، يزداد محتوى الأكسجين. بعض الأسماك حساسة للغاية لنقص الأكسجين (سمك السلمون المرقط، البلمة، الرمادي) وبالتالي تفضل الأنهار والجداول الجبلية الباردة. الأسماك الأخرى (الكارب، الكارب، الصراصير) تتجاهل محتوى الأكسجين ويمكن أن تعيش في قاع المسطحات المائية العميقة. العديد من الحشرات المائية ويرقات البعوض والرخويات الرئوية تتحمل أيضًا محتوى الأكسجين في الماء، لأنها ترتفع من وقت لآخر إلى السطح وتبتلع الهواء النقي.

يوجد ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون في الماء (40-50 سم 3 / لتر - ما يقرب من 150 مرة أكثر من الهواء. يستخدم في عملية التمثيل الضوئي للنباتات ويدخل في تكوين التكوينات الهيكلية الجيرية للحيوانات (أصداف الرخويات وأغطية القشريات ، الهياكل العظمية للإشعاعيين، وما إلى ذلك).

حموضة.في خزانات المياه العذبة، تختلف حموضة الماء، أو تركيز أيونات الهيدروجين، أكثر بكثير مما كانت عليه في البحرية - من الرقم الهيدروجيني = 3.7-4.7 (حمض) إلى الرقم الهيدروجيني = 7.8 (قلوي). يتم تحديد حموضة الماء إلى حد كبير من خلال تكوين أنواع النباتات المائية. في المياه الحمضية للمستنقعات، تنمو الطحالب الطحالب وتعيش جذور القشرة بكثرة، ولكن لا توجد رخويات بلا أسنان (يونيو)، والرخويات الأخرى نادرة. في بيئة قلوية، تتطور أنواع عديدة من الأعشاب البحرية والإلوديا. تعيش معظم أسماك المياه العذبة في نطاق الأس الهيدروجيني من 5 إلى 9 وتموت بشكل جماعي خارج هذه القيم. المياه الأكثر إنتاجية هي درجة الحموضة 6.5-8.5.

تتناقص حموضة مياه البحر مع العمق.

الحموضة يمكن أن تكون بمثابة مؤشر لمعدل الأيض العام للمجتمع. تحتوي المياه ذات الرقم الهيدروجيني المنخفض على القليل من العناصر الغذائية، لذلك تكون الإنتاجية منخفضة للغاية.

الضغط الهيدروليكيفي المحيط له أهمية كبيرة. عند الغمر في الماء على عمق 10 أمتار، يزداد الضغط بمقدار 1 جو. وفي أعمق جزء من المحيط يصل الضغط إلى 1000 ضغط جوي. العديد من الحيوانات قادرة على تحمل التقلبات المفاجئة في الضغط، خاصة إذا لم يكن لديها هواء حر في أجسامها. وبخلاف ذلك، قد يتطور الانسداد الغازي. الضغوط العالية، وهي خاصية الأعماق الكبيرة، كقاعدة عامة، تمنع عمليات النشاط الحيوي.

حسب الكمية المتوفرة للهيدروبيونت المواد العضويةويمكن تقسيم الخزانات إلى :- قليل التغذية (أزرق وشفاف) - غير غني بالطعام، عميق، بارد؛ - مغذية (أخضر) - غني بالطعام، دافئ؛ التصنع (بني) - فقير في الغذاء وحامض بسبب دخول كمية كبيرة من الأحماض الدبالية في التربة.

التخثث– إثراء المسطحات المائية بالعناصر الغذائية العضوية تحت تأثير العامل البشري (مثل تصريف مياه الصرف الصحي).

اللدونة البيئية للhydrobionts.تعتبر نباتات وحيوانات المياه العذبة أكثر لدونة من الناحية البيئية (ميورية الحرارة، ميوريهالينية) من تلك البحرية، وسكان المناطق الساحلية أكثر لدونة (ميورية الحرارة) من سكان أعماق البحار. هناك أنواع لها مرونة بيئية ضيقة بالنسبة لعامل واحد (اللوتس من الأنواع ضيقة الحرارة، وقشريات الأرتيميا (Artimia solina) من الأنواع الضيقة) وواسعة بالنسبة للآخرين. الكائنات الحية أكثر مرونة بالنسبة لتلك العوامل الأكثر تغيرًا. وهي التي يتم توزيعها على نطاق أوسع (elodea، جذور Cyphoderia ampulla). تعتمد اللدونة أيضًا على العمر ومرحلة التطور.

ينتقل الصوت في الماء بشكل أسرع منه في الهواء. بشكل عام، يتم تطوير التوجه نحو الصوت بشكل أفضل في الهيدروبيونتس مقارنة بالتوجه البصري. حتى أن عددًا من الأنواع يلتقط اهتزازات منخفضة التردد (تحت الصوتية) تحدث عندما يتغير إيقاع الموجات. يبحث عدد من الكائنات المائية عن الطعام ويتنقلون باستخدام تحديد الموقع بالصدى - إدراك الموجات الصوتية المنعكسة (الحيتانيات). يرى الكثيرون نبضات كهربائية منعكسة تنتج تفريغات بترددات مختلفة عند السباحة.

أقدم طريقة للتوجيه، مميزة لجميع الحيوانات المائية، هي تصور كيمياء البيئة. إن المستقبلات الكيميائية للعديد من الكائنات المائية حساسة للغاية.

الموائل الأرضية الجوية

في سياق التطور، تم إتقان هذه البيئة في وقت لاحق من الماء. تختلف العوامل البيئية في البيئة الأرضية الجوية عن الموائل الأخرى في شدة الإضاءة العالية، والتقلبات الكبيرة في درجة حرارة الهواء والرطوبة، وارتباط جميع العوامل بالعوامل البيئية. الموقع الجغرافي، تغير الفصول والوقت من اليوم. البيئة غازية، لذلك تتميز بانخفاض الرطوبة والكثافة والضغط وارتفاع نسبة الأكسجين.

صفة مميزة العوامل غير الحيويةبيئة الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة - راجع المحاضرة السابقة.

تكوين الغاز في الغلاف الجويهو أيضا عامل مناخي مهم. منذ حوالي 3-3.5 مليار سنة، كان الغلاف الجوي يحتوي على النيتروجين والأمونيا والهيدروجين والميثان وبخار الماء، ولم يكن هناك أكسجين حر فيه. تم تحديد تكوين الغلاف الجوي إلى حد كبير بواسطة الغازات البركانية.

يتكون الغلاف الجوي حاليًا بشكل أساسي من النيتروجين والأكسجين وكميات أقل نسبيًا من الأرجون وثاني أكسيد الكربون. جميع الغازات الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي موجودة بكميات ضئيلة فقط. من الأمور ذات الأهمية الخاصة للكائنات الحية المحتوى النسبي للأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

ساهم المحتوى العالي من الأكسجين في زيادة التمثيل الغذائي للكائنات الأرضية مقارنة بالكائنات المائية الأولية. كان في البيئة الأرضية، على أساس الكفاءة العالية للعمليات المؤكسدة في الجسم، نشأت Homoiothermia الحيوانية. الأكسجين، بسبب محتواه العالي باستمرار في الهواء، ليس عاملا يحد من الحياة في البيئة الأرضية. فقط في أماكن معينة، وفي ظل ظروف محددة، يحدث عجز مؤقت، على سبيل المثال، في تراكمات مخلفات النباتات المتحللة، ومخزونات الحبوب، والدقيق، وما إلى ذلك.

يمكن أن يختلف محتوى ثاني أكسيد الكربون في مناطق معينة من الطبقة السطحية للهواء ضمن حدود كبيرة إلى حد ما. على سبيل المثال، في غياب الرياح في وسط المدن الكبرى، يزيد تركيزها عشرة أضعاف. التغيرات اليومية في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الطبقات السطحية تكون منتظمة، ترتبط بإيقاع عملية التمثيل الضوئي للنبات، وموسمية، بسبب التغيرات في شدة تنفس الكائنات الحية، وخاصة التجمعات المجهرية للتربة. يحدث زيادة تشبع الهواء بثاني أكسيد الكربون في مناطق النشاط البركاني وبالقرب من الينابيع الحرارية وغيرها من المنافذ الجوفية لهذا الغاز. المحتوى المنخفض من ثاني أكسيد الكربون يمنع عملية التمثيل الضوئي. في ظل الظروف الداخلية، يمكن زيادة معدل التمثيل الضوئي عن طريق زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون؛ ويستخدم هذا في ممارسة الدفيئات الزراعية والدفيئات الزراعية.

يعتبر نيتروجين الهواء بالنسبة لمعظم سكان البيئة الأرضية غازًا خاملًا، ولكن عددًا من الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا العقدية، والأزوتوباكتر، والمطثيات، والطحالب الخضراء المزرقة، وما إلى ذلك) لديها القدرة على ربطه وإشراكه في الدورة البيولوجية.

يمكن للشوائب المحلية التي تدخل الهواء أن تؤثر بشكل كبير على الكائنات الحية. وينطبق هذا بشكل خاص على المواد الغازية السامة - الميثان وأكسيد الكبريت (IV) وأول أكسيد الكربون (II) وأكسيد النيتروجين (IV) وكبريتيد الهيدروجين ومركبات الكلور، وكذلك جزيئات الغبار والسخام وما إلى ذلك التي تلوث الهواء. في المناطق الصناعية. المصدر الرئيسي الحديث للتلوث الكيميائي والفيزيائي للغلاف الجوي هو من صنع الإنسان: عمل مختلف المؤسسات الصناعية والنقل، وتآكل التربة، وما إلى ذلك. أكسيد الكبريت (SO 2)، على سبيل المثال، سام للنباتات حتى في تركيزات من واحد وخمسين. من الألف إلى المليون من حجم الهواء.. بعض أنواع النباتات حساسة بشكل خاص لـ S0 2 وتعمل كمؤشر حساس لتراكمها في الهواء (على سبيل المثال، الأشنات.

كثافة الهواء منخفضةيحدد قوة الرفع المنخفضة وقدرة التحمل الضئيلة. يجب أن يكون لدى سكان الهواء نظام دعم خاص بهم يدعم الجسم: النباتات - مجموعة متنوعة من الأنسجة الميكانيكية، والحيوانات - هيكل عظمي صلب أو أقل بكثير، هيكل عظمي هيدروستاتيكي. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط جميع سكان البيئة الجوية ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض، مما يخدمهم للارتباط والدعم. الحياة في حالة معلقة في الهواء أمر مستحيل. صحيح أن العديد من الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والجراثيم والبذور وحبوب اللقاح النباتية موجودة بانتظام في الهواء وتحملها التيارات الهوائية (أنيموكوريا)، والعديد من الحيوانات قادرة على الطيران النشط، ولكن في كل هذه الأنواع تكون الوظيفة الرئيسية لدورة حياتها - التكاثر - يتم على سطح الأرض. بالنسبة لمعظمهم، يرتبط البقاء في الهواء فقط بإعادة التوطين أو البحث عن الفريسة.

رياحله تأثير محدود على نشاط الكائنات الحية وحتى توزيعها. يمكن للرياح أن تغير مظهر النباتات، خاصة في الموائل مثل مناطق جبال الألب حيث تكون العوامل الأخرى محدودة. في الموائل الجبلية المفتوحة، تحد الرياح من نمو النباتات، مما يؤدي إلى انحناء النباتات إلى الجانب المواجه للريح. بالإضافة إلى ذلك، تزيد الرياح من عملية التبخر في ظروف الرطوبة المنخفضة. ذات أهمية كبيرة العواصفعلى الرغم من أن عملهم محلي بحت. الأعاصير، وكذلك الرياح العادية، قادرة على نقل الحيوانات والنباتات لمسافات طويلة وبالتالي تغيير تكوين المجتمعات.

ضغطومن الواضح أن هذا ليس عاملاً مقيدًا للعمل المباشر، ولكنه يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالطقس والمناخ، اللذين لهما تأثير مقيد مباشر. تؤدي كثافة الهواء المنخفضة إلى انخفاض الضغط نسبيًا على الأرض. عادة، يساوي 760 ملم زئبق، الفن. ومع زيادة الارتفاع، ينخفض ​​الضغط. على ارتفاع 5800 متر، يكون نصف المعدل الطبيعي فقط. قد يحد الضغط المنخفض من توزيع الأنواع في الجبال. الحد الأعلى للحياة بالنسبة لمعظم الفقاريات هو حوالي 6000 م، وينطوي انخفاض الضغط على انخفاض في إمدادات الأكسجين وجفاف الحيوانات بسبب زيادة معدل التنفس. ونفس الشيء تقريبًا هي حدود التقدم إلى جبال النباتات العليا. أكثر قدرة على التحمل إلى حد ما هي المفصليات (ذيل الربيع، والعث، والعناكب) التي يمكن العثور عليها على الأنهار الجليدية فوق حدود الغطاء النباتي.

بشكل عام، جميع الكائنات الأرضية أكثر تضيقًا من الكائنات المائية.

من سمات بيئة الهواء الأرضي أن الكائنات الحية التي تعيش هنا محاطة هواء- وسط غازي يتميز بانخفاض الرطوبة والكثافة والضغط ومحتوى الأكسجين العالي.

تتحرك معظم الحيوانات على ركيزة صلبة - التربة، وتترسخ النباتات فيها.

لقد طور سكان البيئة الأرضية الجوية تكيفات:

1) الأعضاء التي تضمن استيعاب الأكسجين الجوي (الثغور في النباتات والرئتين والقصبة الهوائية في الحيوانات)؛

2) التطور القوي للتكوينات الهيكلية التي تدعم الجسم في الهواء (الأنسجة الميكانيكية في النباتات، الهيكل العظمي في الحيوانات)؛

3) تكيفات معقدة للحماية من العوامل الضارة (دورية وإيقاع دورات الحياة، وآليات التنظيم الحراري، وما إلى ذلك)؛

4) تم إنشاء اتصال وثيق بالتربة (الجذور في النباتات والأطراف في الحيوانات)؛

5) تتميز بحركة الحيوانات العالية بحثا عن الطعام؛

6) ظهرت الحيوانات الطائرة (الحشرات والطيور) والبذور والفواكه وحبوب اللقاح التي تحملها الرياح.

يتم تنظيم العوامل البيئية لبيئة الهواء الأرضي بواسطة المناخ الكلي (المناخ البيئي). المناخ البيئي (المناخ الكلي)- مناخ مساحات واسعة يتميز بخصائص معينة للطبقة السطحية من الهواء. المناخ المحلي– مناخ الموائل الفردية (جذع الشجرة، جحر الحيوانات، وما إلى ذلك).

41. العوامل البيئية للبيئة الجوية الأرضية.

1) الهواء:

ويتميز بتركيبة ثابتة (21% أكسجين، 78% نيتروجين، 0.03% ثاني أكسيد الكربون وغازات خاملة). وهو عامل بيئي مهم، لأنه وبدون الأكسجين الجوي، يكون وجود معظم الكائنات الحية مستحيلا، ويستخدم ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي.

تتم حركة الكائنات الحية في بيئة الهواء الأرضي بشكل أفقي بشكل أساسي، فقط بعض الحشرات والطيور والثدييات تتحرك عموديًا.

للهواء أهمية كبيرة لحياة الكائنات الحية من خلاله رياح- حركة الكتل الهوائية بسبب التسخين غير المتساوي للجو بواسطة الشمس. تأثير الرياح:

1) يجفف الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض في كثافة استقلاب الماء في النباتات والحيوانات؛

2) يشارك في تلقيح النباتات ويحمل حبوب اللقاح.

3) يقلل من تنوع أنواع الحيوانات الطائرة (الرياح القوية تتداخل مع الطيران)؛

4) يسبب تغيرات في بنية الأغطية (تتشكل أغطية كثيفة تحمي النباتات والحيوانات من انخفاض حرارة الجسم وفقدان الرطوبة)؛

5) يشارك في انتشار الحيوانات والنباتات (يحمل الثمار والبذور والحيوانات الصغيرة).

2) هطول الأمطار في الغلاف الجوي:

عامل بيئي مهم، لأنه يعتمد النظام المائي للبيئة على وجود هطول الأمطار:

1) هطول الأمطار يغير رطوبة الهواء والتربة؛

2) توفير المياه المتاحة للتغذية المائية للنباتات والحيوانات.

أ) المطر:

والأهم هو توقيت التداعيات، وتكرار التداعيات، والمدة.

مثال: كثرة الأمطار خلال فترة التبريد لا توفر للنباتات الرطوبة اللازمة.

طبيعة المطر:

- عاصفة- غير مواتية، لأن ليس لدى النباتات الوقت الكافي لامتصاص الماء، كما تتشكل تيارات تغسل الطبقة الخصبة العليا من التربة والنباتات والحيوانات الصغيرة.

- رذاذ- مواتية، لأن توفير رطوبة التربة والتغذية النباتية والحيوانية.

- طويل، ممتد- غير مواتية، لأن تسبب الفيضانات والفيضانات والفيضانات.

ب) الثلج:

له تأثير مفيد على الكائنات الحية في فصل الشتاء، وذلك لأنه:

أ) يخلق نظام درجة حرارة مناسب للتربة، ويحمي الكائنات الحية من انخفاض حرارة الجسم.

مثال: عند درجة حرارة الهواء -15 درجة مئوية، لا تقل درجة حرارة التربة تحت طبقة من الثلج يبلغ سمكها 20 سم عن +0.2 درجة مئوية.

ب) تهيئة بيئة مناسبة لحياة الكائنات الحية في الشتاء (القوارض وطيور الدجاج وغيرها)

تركيباتالحيوانات لظروف الشتاء:

أ) زيادة السطح الداعم للساقين للمشي على الثلج؛

ب) الهجرة والسبات (anabiosis)؛

ج) الانتقال إلى التغذية بأعلاف معينة؛

د) تغيير الأغطية، الخ.

التأثير السلبي للثلج:

أ) تؤدي كثرة الثلوج إلى حدوث أضرار ميكانيكية للنباتات وتخميد النباتات وترطيبها أثناء ذوبان الثلوج في الربيع.

ب) تكوين القشرة والصقيع (يجعل من الصعب على الحيوانات والنباتات تبادل الغازات تحت الثلج، مما يخلق صعوبات في الحصول على الغذاء).

42. رطوبة التربة.

العامل الرئيسي لإمدادات المياه للمنتجين الأساسيين هو النباتات الخضراء.

أنواع مياه التربة:

1) مياه الجاذبية - يحتل فجوات واسعة بين جزيئات التربة وينتقل تحت تأثير الجاذبية إلى طبقات أعمق. تمتصه النباتات بسهولة عندما تكون في منطقة نظام الجذر. يتم تجديد الاحتياطيات في التربة عن طريق هطول الأمطار.

2) المياه الشعرية – يملأ أصغر الفراغات بين جزيئات التربة (الشعيرات الدموية). لا يتحرك للأسفل، يتم تثبيته بقوة الالتصاق. بسبب التبخر من سطح التربة، فإنه يشكل تيارا تصاعديا من الماء. يمتص جيدا من قبل النباتات.

1) و 2) المياه المتاحة للنباتات.

3) المياه المرتبطة كيميائيا – ماء التبلور (الجبس والطين وغيرها). غير متوفر للنباتات.

4) المياه ملزمة جسديا - لا يمكن الوصول إليها أيضًا للنباتات.

أ) فيلم(متصلة بشكل فضفاض) - صفوف من ثنائيات القطب، تغلف بعضها البعض على التوالي. يتم تثبيتها على سطح جزيئات التربة بقوة تتراوح من 1 إلى 10 أجهزة الصراف الآلي.

ب) استرطابي(مقيد بقوة) - يغلف جزيئات التربة بطبقة رقيقة ويتم تثبيتها بقوة تتراوح من 10000 إلى 20000 ضغط جوي.

إذا لم يكن هناك سوى الماء الذي لا يمكن الوصول إليه في التربة، فإن النبات يذبل ويموت.

للرمل KZ = 0.9%، للطين = 16.3%.

الكمية الإجمالية للمياه - KZ = درجة إمداد النبات بالماء.

43. المنطقة الجغرافية للبيئة الجوية الأرضية.

تتميز البيئة الجوية الأرضية بالتقسيم الرأسي والأفقي. تتميز كل منطقة بمناخ بيئي محدد، وتكوين الحيوانات والنباتات، والإقليم.

المناطق المناخية→ المناطق الفرعية المناخية → المقاطعات المناخية.

تصنيف والتر:

1) المنطقة الاستوائية - تقع بين خطي عرض 10.0 شمالاً وخطي عرض 10.0 جنوباً. لديها موسمين ممطرين يتوافقان مع موقع الشمس في ذروتها. هطول الأمطار السنوي والرطوبة مرتفعة، وتقلبات درجات الحرارة الشهرية لا تذكر.

2) المنطقة الاستوائية - تقع شمال وجنوب خط الاستواء حتى خط عرض 30 درجة شمالاً وجنوباً. تعتبر فترة الصيف الممطرة والجفاف الشتوي نموذجية. تنخفض نسبة هطول الأمطار والرطوبة مع البعد عن خط الاستواء.

3) المنطقة شبه الاستوائية الجافة - تقع حتى خط العرض 35 0. كمية هطول الأمطار والرطوبة ضئيلة، وتقلبات درجات الحرارة السنوية واليومية كبيرة جدا. الصقيع نادرة.

4) منطقة انتقالية - تتميز بمواسم الشتاء الممطرة، والصيف الحار. التجميد أكثر شيوعًا. البحر الأبيض المتوسط، كاليفورنيا، جنوب وجنوب غرب أستراليا، جنوب غرب أمريكا الجنوبية.

5) المنطقة المعتدلة - يتميز بالهطول الإعصاري الذي تتناقص كميته مع البعد عن المحيط. التقلبات السنوية في درجات الحرارة حادة، والصيف حار، والشتاء فاتر. مقسمة إلى مناطق فرعية:

أ) المنطقة الفرعية المعتدلة الدافئة- فترة الشتاء غير مميزة عمليا، كل الفصول رطبة إلى حد ما. جنوب أفريقيا.

ب) منطقة فرعية معتدلة نموذجية- شتاء بارد قصير، صيف بارد. اوربا الوسطى.

الخامس) المنطقة الفرعية من النوع القاري المعتدل القاحل- تتميز بتباين حاد في درجات الحرارة، وكمية قليلة من الأمطار، وانخفاض الرطوبة. آسيا الوسطى.

ز) المنطقة الفرعية المعتدلة الشمالية أو الباردةالصيف بارد ورطب، والشتاء يستمر نصف العام. شمال أمريكا الشماليةوشمال أوراسيا.

6) منطقة القطب الشمالي (القطب الجنوبي). - تتميز بكمية قليلة من الأمطار على شكل ثلج. الصيف (اليوم القطبي) قصير وبارد. وتمر هذه المنطقة إلى المنطقة القطبية التي يستحيل فيها وجود النباتات.

تتميز بيلاروسيا بالاعتدال المناخ القاريمع رطوبة زائدة. الجوانب السلبية للمناخ البيلاروسي:

الطقس غير المستقر في الربيع والخريف.

ربيع معتدل مع ذوبان الجليد لفترة طويلة.

صيف ممطر؛

أواخر الربيع وأوائل الخريف الصقيع.

على الرغم من ذلك، ينمو حوالي 10000 نوع من النباتات في بيلاروسيا، ويعيش 430 نوعًا من الفقاريات وحوالي 20000 نوع من اللافقاريات.

التقسيم العموديمن سهول وسفوح الجبال إلى قمم الجبال. يشبه الأفقي مع بعض الانحرافات.

44. التربة كوسيلة للحياة. الخصائص العامة.

ويقصد بكلمة "البيئة" كل ما يحيط بالجسم ويؤثر عليه بطريقة أو بأخرى. وبعبارة أخرى، تتميز البيئة المعيشية بمجموعة معينة من العوامل البيئية. الأربعاء- البيئة المعيشية - البيئة المائية - البيئة الأرضية الجوية - بيئة التربة - الكائن الحي كبيئة حية - المفاهيم الأساسية.

تعريف مقبول عموما البيئاتهو تعريف نيكولاي بافلوفيتش نوموف: " الأربعاء- كل ما يحيط بالكائنات الحية يؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على حالتها وتطورها وبقائها وتكاثرها ". "توجد على الأرض أربع بيئات معيشية مختلفة نوعياً ولها مجموعة من العوامل البيئية المحددة: - مياه الأرض (الأرض)؛ - ماء؛ - التربة؛ - كائنات أخرى.

الهواء الأرضيتتميز البيئة بمجموعة كبيرة ومتنوعة من الظروف المعيشية والمنافذ البيئية والكائنات الحية التي تعيش فيها. تلعب الكائنات الحية دورًا أساسيًا في تشكيل ظروف بيئة الحياة الأرضية والهواء، وقبل كل شيء - تكوين الغاز في الغلاف الجوي. تقريبا كل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض هو من أصل حيوي. الملامح الرئيسية لبيئة الأرض الجوية هي

تغيرات كبيرة في العوامل البيئية،

عدم تجانس البيئة،

عمل قوى الجاذبية

كثافة الهواء منخفضة.

مجموعة معقدة من العوامل الفيزيائية والجغرافية والمناخية المتعلقة بمنطقة معينة المنطقة الطبيعية، يؤدي إلى تكيف الكائنات الحية مع الحياة في هذه الظروف، وتنوع أشكال الحياة. يحدد المحتوى العالي للأكسجين في الغلاف الجوي (حوالي 21٪) إمكانية تكوين مستوى مرتفع (طاقة) من التمثيل الغذائي. يتميز الهواء الجوي بانخفاض نسبة الرطوبة والمتغيرة. حد هذا الظرف إلى حد كبير من إمكانيات إتقان بيئة الهواء الأرضي.

أَجواء(من الكلمة اليونانية أتموس - بخار وسفيرا - كرة)، القشرة الغازية للأرض. لا يمكن تحديد الحدود العليا الدقيقة للغلاف الجوي للأرض. الغلاف الجوي له هيكل متعدد الطبقات واضح. الطبقات الرئيسية للغلاف الجوي:

1)التروبوسفير- الارتفاع 8 - 17 كم. ويتركز فيه كل بخار الماء و4/5 من كتلة الغلاف الجوي، وتتطور جميع الظواهر الجوية.

2)الستراتوسفير- طبقة فوق التروبوسفير يصل ارتفاعها إلى 40 كم. يتميز بالثبات الكامل تقريبًا لدرجة الحرارة في الارتفاع. في الجزء العلوي من الستراتوسفير، لوحظ الحد الأقصى لتركيز الأوزون، الذي يمتص كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية من الشمس.

3) الميزوسفير- طبقة تتراوح بين 40 و80 كلم؛ في النصف السفلي، ترتفع درجة الحرارة من +20 إلى +30 درجة، في النصف العلوي تنخفض إلى ما يقرب من -100 درجة.

4) الغلاف الحراري(الأيونوسفير) - طبقة يتراوح ارتفاعها بين 80 - 1000 كيلومتر، والتي تتميز بزيادة تأين جزيئات الغاز (تحت تأثير الإشعاع الكوني الذي يخترق بحرية).

5) اكسوسفير(مجال التشتت) - طبقة يزيد ارتفاعها عن 800 - 1000 كيلومتر، منها تنتشر جزيئات الغاز إلى الفضاء الخارجي. ينقل الغلاف الجوي 3/4 من الإشعاع الشمسي، مما يزيد من إجمالي كمية الحرارة المستخدمة للتنمية العمليات الطبيعيةأرض.

بيئة الحياة المائية. الغلاف المائي (من هيدرو... وكرة)، الغلاف المائي المتقطع للأرض، الموجود بين الغلاف الجوي وقشرة الأرض الصلبة (الغلاف الصخري). يمثل مجموع المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والمستنقعات والمياه الجوفية. يغطي الغلاف المائي حوالي 71% من سطح الأرض. يقترب التركيب الكيميائي للغلاف المائي من التركيب المتوسط ​​لمياه البحر.

تبلغ كمية المياه العذبة 2.5% من إجمالي المياه الموجودة على الكوكب؛ 85% - مياه البحر. يتم توزيع احتياطيات المياه العذبة بشكل غير متساو للغاية: 72.2٪ - جليد؛ 22.4% - المياه الجوفية؛ 0.35% - الغلاف الجوي 5.05% - التدفق المستدام للأنهار ومياه البحيرات. إن حصة المياه التي يمكننا استخدامها لا تمثل سوى 10-12% من إجمالي المياه العذبة على الأرض.

البيئة الأوليةوكانت الحياة على وجه التحديد هي البيئة المائية. بادئ ذي بدء، معظم الكائنات الحية غير قادرة على الحياة النشطة دون دخول الماء إلى الجسم أو دون الحفاظ على محتوى معين من السوائل داخل الجسم. السمة الرئيسية للبيئة المائية هي: التقلبات في درجات الحرارة اليومية والموسمية. ضخم الأهمية البيئية، لها كثافة ولزوجة عالية من الماء. تتناسب الجاذبية النوعية للماء مع كثافة جسم الكائنات الحية. تبلغ كثافة الماء حوالي 1000 مرة كثافة الهواء. ولذلك، تواجه الكائنات المائية (وخاصة تلك التي تتحرك بنشاط) قوة أكبر من المقاومة الهيدروديناميكية. الكثافة العالية للمياه هي السبب في انتشار الاهتزازات الميكانيكية (الاهتزازات) بشكل جيد في البيئة المائية. وهذا مهم جدًا للحواس والتوجه في الفضاء وبينه الحياة المائية. تتميز سرعة الصوت في البيئة المائية بتردد أعلى لإشارات تحديد الموقع بالصدى. أكبر مما في الهواء أربع مرات. لذلك، هناك مجموعة كاملة من الكائنات المائية (كل من النباتات والحيوانات) الموجودة دون الاتصال الإلزامي بالقاع أو الركيزة الأخرى "العائمة" في عمود الماء.

تتميز البيئة الأرضية الجوية بملامح الظروف البيئية التي شكلت تكيفات نوعية في نباتات وحيوانات الأرض، وهو ما ينعكس في مجموعة متنوعة من التكيفات المورفولوجية والتشريحية والفسيولوجية والبيوكيميائية والسلوكية.

انخفاض كثافة الهواء الجوي يجعل من الصعب الحفاظ على شكل الجسم، لأن النباتات والحيوانات قد تشكلت نظام الدعم. في النباتات، هذه هي الأنسجة الميكانيكية (ألياف اللحاء والخشب) التي توفر مقاومة للأحمال الثابتة والديناميكية: الرياح والأمطار والغطاء الثلجي. تحدد الحالة المجهدة لجدار الخلية (تورم)، الناتجة عن تراكم السوائل ذات الضغط الأسموزي العالي في فجوات الخلايا، مرونة الأوراق وسيقان العشب والزهور. في الحيوانات، يتم دعم الجسم بواسطة الهيكل المائي (في الديدان المستديرة)، والهيكل العظمي الخارجي (في الحشرات)، والهيكل العظمي الداخلي (في الثدييات).

الكثافة المنخفضة للوسط تسهل حركة الحيوانات. العديد من الأنواع الأرضية قادرة على الطيران (نشطة أو مزلقة) - الطيور والحشرات، وهناك ممثلون عن الثدييات والبرمائيات والزواحف. ترتبط الرحلة بالحركة والبحث عن الفريسة، والطيران النشط ممكن بفضل الأطراف الأمامية المعدلة والعضلات الصدرية المتطورة. في الحيوانات المنزلقة، تكونت طيات جلدية بين الأطراف الأمامية والخلفية، والتي تمتد وتلعب دور المظلة.

شكلت الحركة العالية للكتل الهوائية في النباتات أقدم طريقة لتلقيح النباتات بواسطة الرياح (فقر الدم) ، وهي سمة من سمات العديد من النباتات. خطوط متوسطةوالاستيطان بمساعدة الريح. لقد تكيفت هذه المجموعة البيئية من الكائنات الحية (العوالق الهوائية) بسبب مساحة السطح النسبية الكبيرة بسبب المظلات والأجنحة والنمو وحتى خيوط العنكبوت، أو بسبب الأحجام الصغيرة جدًا.

الضغط الجوي المنخفض، والذي يبلغ عادة 760 ملم زئبقي (أو 101325 باسكال)، وهو انخفاضات صغيرة في الضغط، شكل حساسية لانخفاضات الضغط القوية لدى جميع سكان الأرض تقريبًا. الحد الأعلى لحياة معظم الفقاريات هو حوالي 6000 متر. الضغط الجويمع زيادة الارتفاع، فإنه يقلل من ذوبان الأكسجين في الدم. وهذا يزيد من تكرار التنفس، ونتيجة لذلك يؤدي التنفس السريع إلى الجفاف. هذا الاعتماد البسيط ليس نموذجيًا فقط بالنسبة للأنواع النادرة من الطيور وبعض اللافقاريات.

يتميز تكوين الغاز في بيئة الهواء الأرضي بمحتوى عالي من الأكسجين (أكثر من 20 مرة أعلى من البيئة المائية). هذا يسمح للحيوانات بالحصول على معدلات أيض عالية جدًا. لذلك، فقط على الأرض يمكن أن تنشأ الحرارة المتجانسة (القدرة على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم، ويرجع ذلك أساسًا إلى الطاقة الداخلية).

يتم تحديد قيمة درجة الحرارة في حياة الكائنات الحية من خلال التأثير على معدل التفاعلات الكيميائية الحيوية. ارتفاع درجة الحرارة (حتى 60 درجة مئوية) بيئةيسبب تمسخ البروتين في الكائنات الحية. يؤدي الانخفاض الشديد في درجة الحرارة إلى انخفاض معدل التمثيل الغذائي، وكحالة حرجة، تجميد الماء في الخلايا (بلورات الجليد في الخلايا تنتهك سلامة الهياكل داخل الخلايا). في الأساس، على الأرض، يمكن للكائنات الحية أن توجد فقط في حدود 0 درجة - +50 درجة، تك. وتتوافق درجات الحرارة هذه مع مسار العمليات الحياتية الأساسية. ومع ذلك، فإن كل نوع له قيم درجة الحرارة المميتة العليا والسفلى الخاصة به، وقيمة تثبيط درجة الحرارة ودرجة الحرارة المثلى.

الكائنات الحية التي يعتمد نشاطها الحيوي ونشاطها على الحرارة الخارجية (الكائنات الحية الدقيقة والفطريات والنباتات واللافقاريات والسيكلوستوم والأسماك والبرمائيات والزواحف) تسمى poikilotherms. من بينها هناك stenotherms (cryophiles - تتكيف مع الاختلافات الصغيرة درجات الحرارة المنخفضةو محبة للحرارة - تتكيف مع الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة المرتفعة) و eurytherms، والتي يمكن أن توجد ضمن نطاق درجة حرارة كبيرة. يتم إجراء التكيفات لتحمل درجات الحرارة المنخفضة، والتي تتيح تنظيم عملية التمثيل الغذائي لفترة طويلة، في الكائنات الحية بطريقتين: أ) القدرة على إعادة الترتيب البيوكيميائي والفسيولوجي - تراكم مضادات التجمد التي تقلل درجة تجمد السوائل في الخلايا والأنسجة وبالتالي تمنع تكون الجليد؛ التغيير في مجموعة وتركيز ونشاط الإنزيمات والتغيير. ب) التحمل للتجميد (مقاومة البرد) هو توقف مؤقت للحالة النشطة (نقص الحيوية أو الكريبتوبيوسيس) أو تراكم الجلسرين والسوربيتول والمانيتول في الخلايا، مما يمنع تبلور السائل.

تتمتع Eurytherms بقدرة متطورة على الانتقال إلى حالة كامنة مع انحرافات كبيرة في درجة الحرارة عن القيمة المثلى. بعد القمع البارد، تستعيد الكائنات الحية عند درجة حرارة معينة عملية التمثيل الغذائي الطبيعي، وتسمى قيمة درجة الحرارة هذه عتبة درجة الحرارة للتطور، أو الصفر البيولوجي للتطور.

أساس إعادة الترتيب الموسمي في الأنواع - eurytherms، المنتشرة على نطاق واسع، هو التأقلم (تحول درجة الحرارة المثلى)، عندما يتم تعطيل بعض الجينات، ويتم تشغيل البعض الآخر، وهو المسؤول عن استبدال بعض الإنزيمات بأخرى. هذه الظاهرة موجودة في اجزاء مختلفةيتراوح.

في النباتات، تكون الحرارة الأيضية ضئيلة للغاية؛ لذلك، يتم تحديد وجودها من خلال درجة حرارة الهواء داخل الموائل. تتكيف النباتات لتحمل تقلبات درجات الحرارة الكبيرة إلى حد ما. الشيء الرئيسي في هذه الحالة هو النتح الذي يبرد سطح الأوراق عند ارتفاع درجة حرارته. تقليل شفرة الورقة، حركة الورقة، الزغب، الطلاء الشمعي. تتكيف النباتات مع الظروف الباردة بمساعدة أشكال النمو (التقزم، نمو الوسادة، التعريشة)، التلوين. كل هذا ينطبق على التنظيم الحراري الجسدي. التنظيم الحراري الفسيولوجي هو سقوط الأوراق، وموت الجزء الأرضي، ونقل المياه الحرة إلى حالة مقيدة، وتراكم التجمد، وما إلى ذلك).

تتمتع الحيوانات ذات الدم المتغير بالحرارة بإمكانية التنظيم الحراري التبخري المرتبط بحركتها في الفضاء (البرمائيات والزواحف). إنهم يختارون الظروف الأمثل، وينتجون الكثير من الحرارة الداخلية (الداخلية) في عملية تقلص العضلات أو ارتعاش العضلات (تسخين العضلات أثناء الحركة). لدى الحيوانات تكيفات سلوكية (وضعية، ملاجئ، جحور، أعشاش).

تتمتع الحيوانات ذات الحرارة المنزلية (الطيور والثدييات) بدرجة حرارة جسم ثابتة ولا تعتمد إلا قليلاً على درجة الحرارة المحيطة. وتتميز بالتكيفات القائمة على الزيادة الحادة في عمليات الأكسدة نتيجة لكمال الأجهزة العصبية والدورة الدموية والجهاز التنفسي وغيرها من الأجهزة. لديهم تنظيم حراري كيميائي حيوي (عندما تنخفض درجة حرارة الهواء، يزداد استقلاب الدهون؛ وتزداد عمليات الأكسدة، خاصة في العضلات الهيكلية؛ وهناك أنسجة دهنية بنية متخصصة تذهب فيها جميع الطاقة الكيميائية المنبعثة إلى تكوين ATP، ولتدفئة الجسم. ؛ تزداد كمية الطعام المستهلكة). لكن مثل هذا التنظيم الحراري له قيود مناخية (غير مواتية في الشتاء، في الظروف القطبية، في الصيف في المناطق الاستوائية والاستوائية).

التنظيم الحراري الجسدي مفيد بيئيًا (الانقباض المنعكس وتوسيع الأوعية الدموية الجلدية، وتأثير العزل الحراري للفراء والريش، والتبادل الحراري المعاكس)، لأن يتم إجراؤه بسبب الحفاظ على الحرارة في الجسم (تشيرنوفا، بيلوفا، 2004).

يتميز التنظيم الحراري السلوكي للكائنات المتجانسة بالتنوع: التغيير في الوضعية، والبحث عن الملاجئ، وبناء الجحور المعقدة، والأعشاش، والهجرات، والسلوك الجماعي، وما إلى ذلك.

الضوء هو العامل البيئي الأكثر أهمية للكائنات الحية. العمليات التي تحدث تحت تأثير الضوء هي التمثيل الضوئي (يتم استخدام 1-5% من الضوء الساقط)، والنتح (يتم استخدام 75% من الضوء الساقط لتبخير الماء)، وتزامن النشاط الحيوي، والحركة، والرؤية، وتخليق الفيتامينات. .

يتم تنظيم مورفولوجية النباتات وبنية المجتمعات النباتية من أجل امتصاص الطاقة الشمسية بشكل أكثر كفاءة. سطح النباتات المستقبلة للضوء الكرة الأرضيةأكبر بأربع مرات من سطح الكوكب (أكيموفا، خاسكين، 2000). بالنسبة للكائنات الحية، الطول الموجي مهم، لأنه. أشعة أطوال مختلفةلها أهمية بيولوجية مختلفة: الأشعة تحت الحمراء (780 - 400 نانومتر) تعمل على المراكز الحرارية الجهاز العصبيمن خلال تنظيم عمليات الأكسدة والتفاعلات الحركية وما إلى ذلك، تعمل الأشعة فوق البنفسجية (60 - 390 نانومتر) على الأنسجة التكاملية، وتساهم في إنتاج الفيتامينات المختلفة، وتحفز نمو وتكاثر الخلايا.

للضوء المرئي أهمية خاصة، لأنه مهم للنباتات التكوين النوعيسفيتا. في طيف الأشعة تنبعث الإشعاع الضوئي النشط (PAR). يقع الطول الموجي لهذا الطيف ضمن 380 - 710 (370 - 720 نانومتر).

ترتبط ديناميكيات الإضاءة الموسمية بالأنماط الفلكية، والإيقاع المناخي الموسمي لمنطقة معينة، ويتم التعبير عنها بشكل مختلف عند خطوط العرض المختلفة. بالنسبة للطبقات السفلية، يتم فرض الحالة الفينولوجية للنباتات أيضًا على هذه الانتظامات. من الأهمية بمكان أن يكون الإيقاع اليومي للتغيرات في الإضاءة. ينتهك مسار الإشعاع التغيرات في حالة الغلاف الجوي والسحب وما إلى ذلك (جوريشينا، 1979).

النبات عبارة عن جسم معتم يعكس الضوء جزئيًا ويمتصه وينقله. توجد في خلايا وأنسجة الأوراق تكوينات مختلفة توفر امتصاص ونقل الضوء، ولزيادة إنتاجية النبات، فإنها تزيد من المساحة الإجمالية وعدد عناصر التمثيل الضوئي، وهو ما يتحقق من خلال الترتيب متعدد الطوابق للنباتات. يترك على النبات. الترتيب الطبقي للنباتات في المجتمع.

فيما يتعلق بقوة الإضاءة، يتم التمييز بين ثلاث مجموعات: محبة للضوء، محبة للظل، متسامحة مع الظل، والتي تختلف في التكيفات التشريحية والمورفولوجية (في النباتات المحبة للضوء، الأوراق أصغر حجما، متنقلة، محتلة، لها طلاء شمعي، بشرة سميكة، استثناءات بلورية، وما إلى ذلك. في النباتات المحبة للظل، تكون الأوراق كبيرة، والبلاستيدات الخضراء كبيرة ومتعددة)؛ التكيفات الفسيولوجية ( معان مختلفةتعويض الضوء).

تسمى الاستجابة لطول اليوم (مدة الضوء) بالدورة الضوئية. في النباتات، ترتبط العمليات المهمة مثل الإزهار وتكوين البذور والنمو والانتقال إلى حالة السكون وسقوط الأوراق بالتغيرات الموسمية في طول اليوم ودرجة الحرارة. لإزهار بعض النباتات يحتاج طول النهار إلى أكثر من 14 ساعة، والبعض الآخر يكفي 7 ساعات، والبعض الآخر يزهر بغض النظر عن طول اليوم.

بالنسبة للحيوانات، الضوء مفيد. بادئ ذي بدء، حسب النشاط اليومي، تنقسم الحيوانات إلى نهارية، وشفقية، وليلية. الأعضاء التي تساعد على التنقل في الفضاء هي العيون. الكائنات الحية المختلفة لديها رؤية مجسمة مختلفة - في البشر، الرؤية الإجمالية هي 180 درجة - مجسمة -140 درجة، في الأرنب - إجمالي 360 درجة، مجسمة 20 درجة. الرؤية المجهرية هي سمة أساسية للحيوانات المفترسة (القطط والطيور). بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد الانجذاب الضوئي (الحركة إلى الضوء) من خلال التفاعل مع الضوء،

التكاثر، الملاحة (الاتجاه إلى موضع الشمس)، التلألؤ البيولوجي. الضوء هو إشارة لجذب الأفراد من الجنس الآخر.

العامل البيئي الأكثر أهمية في حياة الكائنات الأرضية هو الماء. من الضروري الحفاظ على السلامة الهيكلية للخلايا والأنسجة والكائن الحي بأكمله، لأن. هو الجزء الرئيسي من بروتوبلازم الخلايا والأنسجة والعصائر النباتية والحيوانية. بفضل الماء، يتم تنفيذ التفاعلات الكيميائية الحيوية، وإمداد المواد الغذائية، وتبادل الغازات، والإفراز، وما إلى ذلك. محتوى الماء في جسم النباتات والحيوانات مرتفع جدًا (83-86٪ في أوراق العشب، 79-82٪ في الأشجار). الأوراق 40-55٪ في جذوع الأشجار، في أجسام الحشرات - 46-92٪، البرمائيات - ما يصل إلى 93٪، الثدييات - 62-83٪.

يشكل الوجود في بيئة برية هوائية مشكلة مهمة للكائنات الحية للحفاظ على الماء في الجسم. ولذلك، فإن شكل ووظيفة النباتات والحيوانات البرية يتم تكييفها للحماية من الجفاف. في حياة النباتات، يعد تناول الماء وتوصيله ونتحه وتوازن الماء أمرًا مهمًا (والتر، 1031، 1937، شيفر، 1956). تنعكس التغييرات في توازن الماء بشكل أفضل من خلال قوة امتصاص الجذور.

يمكن للنبات أن يمتص الماء من التربة طالما أن قوة الامتصاص للجذور يمكن أن تتنافس مع قوة الامتصاص للتربة. يوفر نظام الجذر المتفرع للغاية مساحة كبيرة من الاتصال بين الجزء الممتص من الجذر ومحاليل التربة. يمكن أن يصل الطول الإجمالي للجذور إلى 60 كم. تختلف قوة امتصاص الجذور حسب الطقس والخصائص البيئية. كلما كان سطح الشفط للجذور أكبر، كلما تم امتصاص المزيد من الماء.

وفقًا لتنظيم توازن الماء، تنقسم النباتات إلى بويكيهيدريك (الطحالب والطحالب والسراخس وبعض النباتات المزهرة) وهومويهيدريك (معظم النباتات العليا).

تجاه نظام المياهالتمييز بين المجموعات البيئية للنباتات.

1. Hygrophytes هي نباتات برية تعيش في موائل رطبة ذات رطوبة هواء عالية وإمدادات مياه التربة. العلامات المميزة للنباتات الرطبة هي جذور سميكة ومتفرعة قليلاً وتجويفات مملوءة بالهواء في الأنسجة وفتح الثغور.

2. النباتات المتوسطة - نباتات ذات موائل رطبة إلى حد ما. قدرتها على تحمل التربة والجفاف الجوي محدودة. ويمكن العثور عليها في الموائل القاحلة - وتتطور بسرعة في فترة قصيرة. يتميز بنظام جذر متطور مع العديد من الشعيرات الجذرية وتنظيم شدة النتح.

3. النباتات الجافة - نباتات الموائل الجافة. هذه نباتات مقاومة للجفاف وحاملة للجفاف. يمكن أن تفقد النباتات الصفراوية السهوبية ما يصل إلى 25٪ من الماء دون ضرر، والنباتات الصحراوية الصحراوية - ما يصل إلى 50٪ من المياه التي تحتوي عليها (للمقارنة، تذبل النباتات المتوسطة الحرجية عند فقدان 1٪ من الماء الموجود في الأوراق). وفقًا لطبيعة التكيفات التشريحية والمورفولوجية والفسيولوجية التي تضمن الحياة النشطة لهذه النباتات مع نقص الرطوبة، تنقسم النباتات الجافة إلى نباتات عصارية (لديها أوراق وسيقان لحمية ونضرة، قادرة على تجميع كميات كبيرة من الماء في الأنسجة، تطور قوة امتصاص صغيرة وتمتص الرطوبة من هطول الأمطار في الغلاف الجوي) والنباتات الصلبة (النباتات ذات المظهر الجاف التي تبخر الرطوبة بشكل مكثف لها أوراق ضيقة وصغيرة تتدحرج أحيانًا في أنبوب، وتكون قادرة على تحمل الجفاف الشديد، وقوة الامتصاص للجذور يمكن أن يصل إلى عدة عشرات من الأجواء).

في مجموعات مختلفة من الحيوانات، في عملية التكيف مع ظروف الوجود الأرضي، كان الشيء الرئيسي هو منع فقدان الماء. تحصل الحيوانات على الماء طرق مختلفة- عن طريق الشرب، مع الطعام العصير، نتيجة لعملية التمثيل الغذائي (بسبب أكسدة وتكسير الدهون والبروتينات والكربوهيدرات). يمكن لبعض الحيوانات امتصاص الماء من خلال أغطية من الركيزة الرطبة أو الهواء. يحدث فقدان الماء نتيجة التبخر من الجلد، والتبخر من الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي، وإفراز البول وبقايا الطعام غير المهضومة. تعتمد الحيوانات التي تحصل على الماء عن طريق الشرب على موقع المسطحات المائية (الثدييات الكبيرة والعديد من الطيور).

عامل مهم للحيوانات هو رطوبة الهواء، لأن. يحدد هذا المؤشر كمية التبخر من سطح الجسم. هذا هو السبب في أن بنية تكامل الجسم مهمة بالنسبة لتوازن الماء في الكائن الحيواني. في الحشرات، يتم توفير انخفاض في تبخر الماء من سطح الجسم عن طريق بشرة لا يمكن اختراقها تقريبًا وأعضاء إفراز متخصصة (أنابيب مالبيجي)، التي تفرز منتجًا استقلابيًا غير قابل للذوبان تقريبًا، وفتحات تنفسية، مما يقلل من فقدان الماء من خلال نظام تبادل الغازات - من خلال القصبة الهوائية والقصبة الهوائية.

في البرمائيات، يدخل الجزء الأكبر من الماء إلى الجسم من خلال الجلد النفاذ. يتم تنظيم نفاذية الجلد عن طريق هرمون تفرزه الغدة النخامية الخلفية. تفرز البرمائيات كميات كبيرة جدًا من البول المخفف الذي يكون خافضًا للضغط على سوائل الجسم. في الظروف الجافة، يمكن للبرمائيات تقليل فقدان الماء في البول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الحيوانات أن تتراكم المياه فيها مثانةوالفراغات اللمفاوية تحت الجلد.

لدى الزواحف العديد من التكيفات بمستويات مختلفة - المورفولوجية (الجلد المتقرن يمنع فقدان الماء)، والفسيولوجية (الرئتين الموجودتين داخل الجسم، مما يقلل من فقدان الماء)، والكيميائية الحيوية (يتكون حمض البوليك في الأنسجة، والذي يتم إفرازه دون فقدان الكثير من الرطوبة)، تصبح الأنسجة قادرة على تحمل زيادة تركيز الأملاح بنسبة 50%.

يكون معدل التبخر عند الطيور منخفضًا (الجلد غير منفذ للماء نسبيًا، ولا توجد غدد عرقية وريش). تفقد الطيور الماء (ما يصل إلى 35% من وزن الجسم يوميا) عند التنفس بسبب التهوية العالية في الرئتين وارتفاع درجة حرارة الجسم. تقوم الطيور بعملية إعادة امتصاص الماء من بعض الماء الموجود في بولها وبرازها. بعض طيور البحر(طيور البطريق، المغفلون، الغاق، طيور القطرس) التي تتغذى على الأسماك والشراب مياه البحرتوجد غدد ملحية في محجر العين، والتي يتم من خلالها إزالة الأملاح الزائدة من الجسم.

في الثدييات، يتم إقران أعضاء الإفراز والتنظيم التناضحي، وهي الكلى مرتبة بشكل معقد، والتي يتم تزويدها بالدم وتنظيم تكوين الدم. وهذا يضمن تكوين ثابت للسائل داخل الخلايا والسائل الخلالي. يتم الحفاظ على ضغط الدم الاسموزي المستقر نسبيًا بسبب التوازن بين تناول الماء مع الشرب وفقدان الماء مع هواء الزفير والعرق الذي يفرز عن طريق البراز والبول. المسؤول عن التنظيم الدقيق للضغط الأسموزي هو الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH)، الذي يفرز من الغدة النخامية الخلفية.

من بين الحيوانات، يتم تمييز المجموعات: محبي الرطوبة، حيث تكون آليات تنظيم استقلاب الماء ضعيفة أو غائبة على الإطلاق (هذه حيوانات محبة للرطوبة وتحتاج إلى رطوبة عالية - ذيل الربيع، قمل الخشب، البعوض، المفصليات الأخرى، الرخويات الأرضية والبرمائيات ); عشاق الجفاف، الذين لديهم آليات متطورة لتنظيم استقلاب الماء والتكيف مع احتباس الماء في الجسم، والذين يعيشون في الظروف القاحلة؛ mesophiles الذين يعيشون في ظروف الرطوبة المعتدلة.

الإغاثة هي عامل بيئي يعمل بشكل غير مباشر في بيئة الهواء الأرضي. تؤثر جميع أشكال الأرض على توزيع النباتات والحيوانات من خلال التغيرات في النظام الحراري المائي أو رطوبة التربة.

في الجبال على ارتفاعات مختلفة فوق مستوى سطح البحر، تتغير الظروف المناخية، مما يؤدي إلى تقسيم المناطق الارتفاعية. تساهم العزلة الجغرافية في الجبال في تكوين المتوطنات والحفاظ على الأنواع الأثرية من النباتات والحيوانات. تساهم السهول الفيضية النهرية في حركة المزيد من مجموعات النباتات والحيوانات الجنوبية باتجاه الشمال. يعد انكشاف المنحدرات ذا أهمية كبيرة، مما يخلق الظروف المواتية لانتشار المجتمعات المحبة للحرارة شمالًا على طول المنحدرات الجنوبية، والمجتمعات المحبة للبرد جنوبًا على طول المنحدرات الشمالية ("قاعدة التقدم"، V.V. Alyokhina ).

توجد التربة فقط في البيئة الأرضية الجوية وتتشكل نتيجة للتفاعل بين عمر الإقليم والصخور الأم والمناخ والتضاريس والنباتات والحيوانات والأنشطة البشرية. من الأهمية البيئية التركيب الميكانيكي (حجم الجزيئات المعدنية)، والتركيب الكيميائي (الرقم الهيدروجيني للمحلول المائي)، وملوحة التربة، وثراء التربة. تؤثر خصائص التربة أيضًا على الكائنات الحية كعوامل غير مباشرة، فتغير النظام الحراري الهيدرولوجي، مما يجعل النباتات (في المقام الأول) تتكيف مع ديناميات هذه الظروف وتؤثر على التمايز المكاني للكائنات الحية.