Les animaux terrestres et aériens en sont des exemples. Habitat sol-air
type de leçon - combiné
Méthodes : partiellement exploratoire, présentation du problème, reproducteur, explicatif-illustratif.
Cible:
Sensibilisation des élèves à l'importance de tous les enjeux abordés, capacité à construire leur rapport à la nature et à la société dans le respect de la vie, de tout être vivant comme élément unique et inestimable de la biosphère ;
Tâches:
Éducatif: montrer la multiplicité des facteurs agissant sur les organismes dans la nature, la relativité du concept de « facteurs nocifs et bénéfiques », la diversité de la vie sur la planète Terre et les possibilités d'adaptation des êtres vivants à l'ensemble des conditions environnementales.
Développement: développer des compétences de communication, la capacité d'acquérir des connaissances de manière autonome et de stimuler leur activité cognitive; la capacité d'analyser les informations, de mettre en évidence l'essentiel dans le matériel étudié.
Éducatif:
Cultiver une culture de comportement dans la nature, les qualités d'une personne tolérante, susciter l'intérêt et l'amour pour la faune, former une attitude positive stable envers chaque organisme vivant sur Terre, former la capacité de voir la beauté.
Personnel: intérêt cognitif pour l'écologie Comprendre la nécessité d'acquérir des connaissances sur la diversité des relations biotiques dans les communautés naturelles pour la conservation biocénoses naturelles. La possibilité de choisir la cible et les paramètres sémantiques dans leurs actions et actes en relation avec la faune. La nécessité d'une juste évaluation de son propre travail et du travail des camarades de classe
cognitif: la capacité de travailler avec diverses sources d'information, de les convertir d'une forme à une autre, de comparer et d'analyser des informations, de tirer des conclusions, de préparer des messages et des présentations.
Réglementaire : la capacité d'organiser indépendamment l'exécution des tâches, d'évaluer l'exactitude du travail, le reflet de leurs activités.
Communicatif: participer au dialogue en classe; répondre aux questions d'un enseignant, de camarades de classe, parler à un public à l'aide d'un équipement multimédia ou d'autres moyens de démonstration
Résultats prévus
Matière: connaître - les concepts « d'habitat », « d'écologie », « les facteurs environnementaux », leur influence sur les organismes vivants, « les liens du vivant et du non-vivant » ;. Savoir - définir la notion de « facteurs biotiques » ; caractériser les facteurs biotiques, donner des exemples.
Personnel: porter des jugements, rechercher et sélectionner des informations ; analyser des liens, comparer, trouver une réponse à une question problématique
Métasujet: liens avec des disciplines académiques telles que la biologie, la chimie, la physique, la géographie. Planifier des actions avec un objectif défini ; trouver les informations nécessaires dans le manuel et la littérature de référence; effectuer l'analyse d'objets de la nature; conclure; formuler votre propre opinion.
Forme d'organisation activités d'apprentissage - individuel, groupe
Méthodes d'enseignement: travail visuel et illustratif, explicatif et illustratif, partiellement exploratoire, indépendant avec littérature et manuel supplémentaires, avec DER.
Réceptions : analyse, synthèse, conclusion, transfert d'information d'un type à un autre, généralisation.
Apprendre du nouveau matériel
Les organismes vivant à la surface de la Terre sont entourés d'un environnement gazeux caractérisé par une faible humidité, densité et pression, ainsi qu'une forte teneur en oxygène. Les facteurs environnementaux opérant dans l'environnement sol-air diffèrent par un certain nombre de caractéristiques spécifiques : par rapport à d'autres environnements, la lumière y est plus intense, la température subit de plus fortes fluctuations et l'humidité varie considérablement en fonction de la situation géographique, de la saison et de l'heure. du jour. L'impact de presque tous ces facteurs est étroitement lié au mouvement masses d'air- les vents.
Au cours de l'évolution, les habitants de l'environnement sol-air ont développé des adaptations anatomiques, morphologiques, physiologiques, comportementales et autres spécifiques. Ils ont des organes qui assurent une assimilation directe air atmosphérique dans le processus de respiration (stomates de plantes, poumons et trachées d'animaux); les formations squelettiques qui soutiennent le corps dans des conditions de faible densité du milieu ont connu un fort développement
(tissus mécaniques et de soutien des plantes, squelette animal); vous avez élaboré des adaptations complexes pour vous protéger des facteurs adverses (périodicité et rythme Les cycles de la vie, la structure complexe du tégument, les mécanismes de thermorégulation, etc.) ; une connexion plus étroite avec le sol (racines des plantes) a été établie; vous-travaillé grande mobilité des animaux à la recherche de nourriture; des animaux volants et des fruits aéroportés, des graines, du pollen de plantes sont apparus.
Considérons les principaux facteurs abiotiques dans l'environnement sol-air de la vie.
Air.
L'air sec au niveau de la mer est composé (en volume) de 78 % d'azote, 21 % d'oxygène, 0,03 % de dioxyde de carbone ; au moins 1 % est constitué de gaz inertes.
L'oxygène est nécessaire à la respiration de la grande majorité des organismes, le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes lors de la photosynthèse. Le mouvement des masses d'air (vent) modifie la température et l'humidité de l'air, a un effet mécanique sur les organismes. Le vent provoque une modification de la transpiration des plantes. Ceci est particulièrement prononcé lors de vents secs, qui assèchent l'air et provoquent souvent la mort des plantes. Le vent joue un rôle important dans la pollinisation des anémophiles - plantes pollinisées par le vent. Les vents déterminent la direction de migration des insectes tels que la teigne des prés, le criquet pèlerin, les moustiques porteurs du paludisme.
Précipitation.
Les précipitations sous forme de pluie, de neige ou de grêle modifient l'humidité de l'air et du sol, fournissent aux plantes l'humidité disponible, donnent boire de l'eau animaux. De fortes pluies peuvent provoquer des inondations, inonder temporairement une zone particulière. Les averses, et surtout la grêle, entraînent souvent des dommages mécaniques aux organes végétatifs des plantes.
Grande valeur pour régime de l'eau connaître le moment des précipitations, leur fréquence et leur durée. La nature de la pluie est également importante. Lors de fortes pluies, le sol n'a pas le temps d'absorber l'eau. Cette eau s'écoule rapidement et ses forts courants entraînent souvent une partie de la couche de sol fertile dans les rivières et les lacs, et avec elle des plantes faiblement enracinées et parfois de petits animaux. Les pluies torrentielles, au contraire, humidifient bien le sol, cependant, si elles s'éternisent, un engorgement se produit.
Les précipitations sous forme de neige ont un effet bénéfique sur les organismes en hiver. Étant un bon isolant, la neige protège le sol et la végétation du gel (une couche de neige de 20 cm protège la plante à une température de l'air de -25°C), et pour les petits animaux elle sert d'abri où ils trouvent de la nourriture et plus conditions de température convenables. Lors de fortes gelées, le tétras lyre, les perdrix, les tétras noisette se cachent sous la neige. Cependant, pendant les hivers enneigés, il y a une mort massive de certains animaux, par exemple, les chevreuils et sangliers: Avec une forte couverture de neige, il leur est difficile de se déplacer et de se nourrir.
Humidité du sol.
L'eau du sol est l'une des principales sources d'humidité pour les plantes. Selon son état physique, sa mobilité, sa disponibilité et son importance pour les plantes, l'eau du sol est divisée en eau libre, capillaire, liée chimiquement et physiquement.
La principale variété d'eau libre est l'eau gravitationnelle. Il remplit les larges interstices entre les particules de sol et, sous l'influence de la gravité, pénètre constamment dans des couches plus profondes jusqu'à atteindre la couche imperméable. Les plantes l'assimilent facilement lorsqu'il se trouve dans la zone du système racinaire.
L'eau capillaire remplit les espaces les plus minces entre les particules du sol, elle est également bien absorbée par les plantes. Il est maintenu dans les capillaires par cohésion. Sous l'influence de l'évaporation de la surface du sol, l'eau capillaire forme un courant ascendant, contrairement à l'eau gravitationnelle, qui se caractérise par un courant descendant. Ces mouvements d'eau, sa consommation dépendent de la température de l'air, des caractéristiques du relief, des propriétés du sol, de la couverture végétale, de la force du vent et d'autres facteurs. L'eau capillaire et l'eau gravitationnelle sont ce que l'on appelle l'eau disponible pour les plantes.
Le sol contient également de l'eau liée chimiquement et physiquement contenue dans certains minéraux du sol (opale, gypse, montrillonite, hydromicas, etc.) Toute cette eau est absolument inaccessible aux plantes, bien que dans certains sols (argile, tourbe) sa teneur soit très importante.
♦ Écoclimat.
Chaque habitat est caractérisé par un certain climat écologique - écoclimat, c'est-à-dire le climat de la couche d'air superficielle. La végétation a une grande influence sur les facteurs climatiques. Sous le couvert forestier, par exemple, l'humidité de l'air est toujours plus élevée et les fluctuations de température sont moindres que dans les clairières. Le régime lumineux de ces lieux est également différent. Dans différentes associations de plantes, leur propre régime d'humidité, de température et de lumière se forme. Puis ils parlent de phytoclimat.
Les conditions de vie entourant les larves d'insectes vivant sous l'écorce d'un arbre sont différentes de celles de la forêt où pousse cet arbre. Dans ce cas, la température du côté sud du tronc peut être de 10 à 15°C supérieure à la température de son côté nord. Ces petites zones d'habitat ont leur propre microclimat. Des conditions microclimatiques spéciales sont créées non seulement par les plantes, mais aussi par les animaux. Un microclimat stable est possédé par des terriers d'animaux habités, des creux d'arbres et des grottes.
Pour l'environnement sol-air, ainsi que pour l'eau, un zonage clairement défini est caractéristique. Il y a latitudinale et méridienne, ou longitudinale, espaces naturels. Le premier tronçon d'ouest en est, le second - du nord au sud.
Questions et tâches
1. Décrire les principaux facteurs abiotiques de l'environnement sol-air.
2. Donnez des exemples d'habitants de l'environnement sol-air.
Une caractéristique distinctive de l'environnement sol-air est la présence d'air (un mélange de divers gaz) dans celui-ci.
L'air a une faible densité, il ne peut donc pas servir de support aux organismes (à l'exception des organismes volants). C'est la faible densité de l'air qui détermine sa résistance insignifiante lorsque les organismes se déplacent à la surface du sol. En même temps, il est difficile de les déplacer dans le sens vertical. La faible densité de l'air détermine également la basse pression sur terre (760 mm Hg = 1 atm). L'air, plus petit que l'eau, bloque la pénétration de la lumière du soleil. Il a une plus grande transparence que l'eau.
La composition gazeuse de l'air est constante (vous le savez grâce au cours de géographie). L'oxygène et le dioxyde de carbone, en règle générale, ne sont pas des facteurs limitants. La vapeur d'eau et divers polluants sont présents sous forme d'impuretés dans l'air.
Au cours du siècle dernier, en raison des activités humaines dans l'atmosphère, la teneur en divers polluants a fortement augmenté. Parmi eux, les plus dangereux sont : les oxydes d'azote et de soufre, l'ammoniac, le formaldéhyde, les métaux lourds, les hydrocarbures, etc. Les organismes vivants n'y sont pratiquement pas adaptés. Pour cette raison, la pollution de l'air est un grave problème mondial. problème environnemental. Sa solution nécessite la mise en place de mesures environnementales au niveau de tous les états de la Terre.
Les masses d'air se déplacent dans les directions horizontale et verticale. Cela conduit à l'émergence d'un facteur environnemental tel que le vent. Vent peut provoquer le mouvement des sables dans les déserts ( tempêtes de sable). Il est capable de souffler des particules de sol sur n'importe quel terrain, réduisant ainsi la fertilité des terres (érosion éolienne). Le vent a un effet mécanique sur les plantes. Il est capable de provoquer des coups de vent (renversement d'arbres avec racines), des brise-vent (fractures de troncs d'arbres), des déformations de la cime des arbres. Le mouvement des masses d'air affecte considérablement la distribution des précipitations et régime de température dans l'environnement sol-air.
Régime hydrique de l'environnement sol-air
Du cours de géographie, vous savez que l'environnement sol-air peut être à la fois extrêmement saturé d'humidité (tropiques) et très pauvre en humidité (déserts). Les précipitations sont inégalement réparties au fil des saisons et zones géographiques. L'humidité dans l'environnement fluctue sur une large plage. C'est le principal facteur limitant pour les organismes vivants.
Régime de température de l'environnement sol-air
La température dans l'environnement sol-air a une périodicité journalière et saisonnière. Les organismes s'y sont adaptés depuis l'apparition de la vie sur terre. Par conséquent, la température est moins susceptible que l'humidité d'agir comme un facteur limitant.
Adaptations des plantes et des animaux à la vie dans l'environnement sol-air
Avec la libération des plantes sur terre, elles ont développé des tissus. Vous avez étudié la structure des tissus végétaux dans le cours de biologie de 7e année. En raison du fait que l'air ne peut pas servir de support fiable, des tissus mécaniques (fibres de bois et libériennes) sont apparus dans les plantes. Un large éventail de changements dans les facteurs climatiques a provoqué la formation de tissus tégumentaires denses - périderme, croûte. En raison de la mobilité de l'air (vent), les plantes ont développé des adaptations pour la pollinisation, la propagation des spores, des fruits et des graines.
La vie des animaux en suspension dans l'air est impossible en raison de sa faible densité. De nombreuses espèces (insectes, oiseaux) se sont adaptées au vol actif et peuvent rester longtemps dans les airs. Mais leur reproduction se fait à la surface du sol.
Le mouvement des masses d'air dans les directions horizontale et verticale est utilisé par certains petits organismes pour le règlement passif. De cette façon, les protistes, les araignées et les insectes s'installent. La faible densité de l'air a provoqué l'amélioration chez les animaux du processus d'évolution des squelettes externe (arthropodes) et interne (vertébral). Pour la même raison, il existe une limite poids limite et la taille corporelle des animaux terrestres. Le plus gros animal terrestre est un éléphant (poids jusqu'à 5 tonnes) est beaucoup plus petit géant des mers — baleine bleue(jusqu'à 150 tonnes). Grâce à l'émergence différents types membres, les mammifères ont pu peupler des zones terrestres de nature diverse.
Caractéristiques générales du sol comme milieu de vie
Le sol est la couche supérieure de la croûte terrestre qui est fertile. Il s'est formé à la suite de l'interaction de facteurs climatiques et biologiques avec la roche sous-jacente (sable, argile, etc.). Le sol est en contact avec l'air et sert de support pour organismes terrestres. C'est aussi une source de nutrition minérale pour les plantes. En même temps, le sol est un milieu de vie pour de nombreux types d'organismes. Le sol est caractérisé par les propriétés suivantes : densité, humidité, température, aération (apport d'air), réaction environnementale (pH), salinité.
La densité du sol augmente avec la profondeur. L'humidité, la température et l'aération du sol sont étroitement liées et interdépendantes. Les fluctuations de température dans le sol sont lissées par rapport à air au sol et à une profondeur de 1-1,5 m ne sont plus tracés. Les sols bien humidifiés se réchauffent lentement et se refroidissent lentement. Une augmentation de l'humidité et de la température du sol aggrave son aération, et vice versa. Le régime hydrothermal du sol et son aération dépendent de la structure du sol. Les sols argileux retiennent mieux l'eau que les sols sablonneux. Mais ils sont moins aérés et se réchauffent moins bien. Selon la réaction du milieu, les sols sont divisés en trois types : acides (pH< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).
Adaptations des plantes et des animaux à la vie dans le sol
Le sol dans la vie des plantes remplit les fonctions de fixation, d'approvisionnement en eau et de source de nutrition minérale. Concentration nutriments dans le sol a conduit au développement du système racinaire et des tissus conducteurs chez les plantes.
Les animaux vivant dans le sol ont un certain nombre d'adaptations. Ils se caractérisent différentes façons mouvement dans le sol. Il peut s'agir de mouvements de creusement et de trous, comme un ours et une taupe. Les vers de terre peuvent écarter les particules de sol et faire des passages. Les larves d'insectes sont capables de ramper parmi les particules de sol. À cet égard, dans le processus d'évolution, des adaptations appropriées ont été développées. Les organismes fouisseurs ont développé des membres fouisseurs. À annélides il y a un squelette hydrostatique et les insectes et les mille-pattes ont des griffes.
Les animaux du sol ont un corps court et compact avec des enveloppes non mouillantes (mammifères) ou recouvertes de mucus. La vie dans le sol en tant qu'habitat a entraîné une atrophie ou un sous-développement des organes de la vision. La taupe a de minuscules yeux sous-développés souvent cachés sous un pli de peau. Pour faciliter le mouvement dans les passages étroits du sol, la laine de taupe a acquis la capacité de s'adapter dans deux directions.
Dans l'environnement sol-air, les organismes sont entourés d'air. Il a une faible humidité, densité et pression, une transparence et une teneur en oxygène élevées. L'humidité est le principal facteur limitant. Le sol en tant que milieu de vie se caractérise par une densité élevée, un certain régime hydrothermal et une aération. Les plantes et les animaux ont développé une variété d'adaptations à la vie dans les environnements sol-air et sol.
La vie sur terre dépend en grande partie de l'état de l'air. Le mélange naturel de gaz formé au cours de l'évolution de la Terre est l'air que nous respirons.
L'air en tant que milieu de vie dirige le développement évolutif des habitants de ce milieu. Ainsi, une teneur élevée en oxygène détermine la possibilité de former un haut niveau de métabolisme énergétique (métabolisme entre le corps et l'environnement). L'air atmosphérique est caractérisé par une humidité faible et variable, qui limite les possibilités de maîtrise de l'environnement aérien, et détermine chez ses habitants l'évolution du système d'échange eau-sel et la structure des organes respiratoires. Il convient également de noter la faible densité de l'air dans l'atmosphère, en raison de laquelle la vie se concentre près de la surface de la Terre et pénètre dans l'atmosphère à une hauteur ne dépassant pas 50 à 70 m (cimes des arbres forestiers tropicaux).
Les principaux composants de l'air atmosphérique sont l'azote (N 2) - 78,08%, l'oxygène (0 2) - 20,9%, l'argon (Ar) - environ 1% et le dioxyde de carbone (C0 2) - 0,03% (tableau 1).
L'oxygène est apparu sur Terre il y a environ 2 milliards d'années, lorsque la surface s'est formée sous l'influence d'une activité volcanique active. Au cours des 20 derniers millions d'années, la proportion d'oxygène dans l'air a progressivement augmenté (elle est aujourd'hui de 21 %). Le rôle principal à cet égard a été joué par le développement du monde végétal de la terre et de l'océan.
Tableau 1. Composition gazeuse de l'atmosphère terrestre
L'atmosphère protège la Terre des bombardements météoritiques. Environ 5 fois par an, des fragments de météorites, de comètes et d'astéroïdes brûlent dans l'atmosphère, dont la puissance, s'ils rencontraient la Terre, dépasserait la puissance de la bombe larguée sur Hiroshima. La plupart des météorites n'atteignent jamais la surface de la Terre, elles brûlent même lorsqu'elles pénètrent dans l'atmosphère à grande vitesse. Environ 6 millions de tonnes de poussière cosmique tombent sur Terre chaque année.
De plus, l'atmosphère contribue à la conservation de la chaleur sur la planète, qui autrement serait dissipée dans le froid de l'espace extra-atmosphérique. La même atmosphère due à la force de gravité ne disparaît pas.
À une altitude de 20 à 25 km de la surface de la Terre, il existe une (couche) protectrice qui retarde le rayonnement ultraviolet nocif pour tous les êtres vivants. Sans elle, un tel rayonnement pourrait détruire la vie sur Terre. Malheureusement, depuis les années 1980 et 1990 20ième siècle il y a une tendance négative à l'amincissement et à la destruction de l'écran d'ozone.
Au cours de l'évolution, ce milieu a été maîtrisé plus tard que l'eau. Sa particularité réside dans le fait qu'il est gazeux, il se caractérise donc par une faible humidité, densité et pression, une forte teneur en oxygène. Au cours de l'évolution, les organismes vivants ont développé les adaptations anatomiques, morphologiques, physiologiques, comportementales et autres nécessaires. Les animaux dans l'environnement sol-air se déplacent dans le sol ou dans l'air (oiseaux, insectes) et les plantes prennent racine dans le sol. À cet égard, les animaux ont des poumons et des trachées, et les plantes ont un appareil stomatique, c'est-à-dire des organes par lesquels les habitants terrestres de la planète absorbent l'oxygène directement de l'air. Les organes squelettiques, qui assurent l'autonomie de mouvement sur terre et soutiennent le corps avec tous ses organes dans des conditions de faible densité du milieu, des milliers de fois inférieures à l'eau, ont connu un fort développement. Facteurs environnementaux dans l'environnement sol-air, ils diffèrent des autres habitats par une intensité lumineuse élevée, des fluctuations importantes de la température et de l'humidité de l'air, la corrélation de tous les facteurs avec la situation géographique, le changement des saisons de l'année et l'heure de la journée. Leur impact sur les organismes est inextricablement lié au mouvement de l'air et à la position par rapport aux mers et océans et est très différent de l'impact sur le milieu aquatique (tableau 1).
Tableau 1. Conditions d'habitat pour les organismes de l'air et de l'eau (selon D. F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)
| Conditions de vie (facteurs) | Importance des conditions pour les organismes | |||
| environnement aérien | Environnement aquatique | |||
| Humidité | Très important (souvent en pénurie) | N'a pas (toujours en excès) | ||
| Densité | Mineur (sauf pour le sol) | Grand par rapport à son rôle pour les habitants de l'air | ||
| Pression | N'a presque pas | Grand (peut atteindre 1000 atmosphères) | ||
| Température | Significatif (fluctue dans de très larges limites - de -80 à + 100 ° С et plus) | Moins que la valeur pour les habitants de l'air (fluctue beaucoup moins, généralement de -2 à + 40 ° C) | ||
| Oxygène | Mineur (surtout en excès) | Essentiel (souvent en nombre insuffisant) | ||
| matières solides en suspension | sans importance; non utilisé pour l'alimentation (principalement minéral) | Important (source de nourriture, surtout matière organique) | ||
| Solutés dans environnement | Dans une certaine mesure (uniquement pertinent dans les solutions de sol) | Important (dans une certaine quantité nécessaire) | ||
Les animaux terrestres et les plantes ont développé leurs propres adaptations non moins originales aux facteurs environnementaux défavorables: la structure complexe du corps et de ses téguments, la fréquence et le rythme des cycles de vie, les mécanismes de thermorégulation, etc. La mobilité animale intentionnelle s'est développée à la recherche de nourriture , les spores éoliennes, les graines et le pollen des plantes, ainsi que des plantes et des animaux, dont la vie est entièrement liée à l'environnement aérien. Une relation fonctionnelle, ressource et mécanique exceptionnellement étroite avec le sol s'est formée. Bon nombre des adaptations dont nous avons discuté ci-dessus, à titre d'exemples de caractérisation facteurs abiotiques environnement. Par conséquent, cela n'a aucun sens de répéter maintenant, car nous y reviendrons dans des exercices pratiques
Le sol comme habitat
La Terre est la seule des planètes à avoir un sol (édasphère, pédosphère) - une couche de terre supérieure spéciale. Cette coquille s'est formée à une époque historiquement prévisible - c'est le même âge que la vie terrestre sur la planète. Pour la première fois, M. V. Lomonosov ("Sur les couches de la Terre") a répondu à la question sur l'origine du sol: "... le sol est né de la flexion des corps animaux et végétaux ... par la durée ...". Et le grand scientifique russe vous. Tu. Dokuchaev (1899 : 16) a été le premier à appeler le sol un corps naturel indépendant et a prouvé que le sol est "... le même corps historique naturel indépendant que n'importe quelle plante, n'importe quel animal, n'importe quel minéral... c'est le résultat, un fonction de l'activité cumulative et mutuelle du climat d'une zone donnée, de ses organismes végétaux et animaux, du relief et de l'âge du pays ..., enfin, du sous-sol, c'est-à-dire des roches mères du sol ... Toutes ces les agents, par essence, sont d'une ampleur tout à fait équivalente et prennent une part égale dans la formation d'un sol normal ... ". Et le pédologue moderne bien connu N. A. Kachinsky ("Le sol, ses propriétés et sa vie", 1975) donne la définition suivante du sol: air, eau), des organismes végétaux et animaux.
Les principaux éléments structuraux du sol sont : la base minérale, la matière organique, l'air et l'eau.
Base minérale (squelette)(50-60% de tout le sol) n'est pas matière organique, formé à la suite de la roche de montagne sous-jacente (parent, parent) à la suite de son altération. Tailles des particules squelettiques : des rochers et des pierres aux plus petits grains de particules de sable et de limon. Les propriétés physico-chimiques des sols sont principalement déterminées par la composition des roches mères.
La perméabilité et la porosité du sol, qui assurent à la fois la circulation de l'eau et de l'air, dépendent du rapport argile/sable dans le sol, de la taille des fragments. Dans un climat tempéré, il est idéal que le sol soit formé de quantités égales d'argile et de sable, c'est-à-dire qu'il soit limoneux. Dans ce cas, les sols ne sont menacés ni par l'engorgement ni par l'assèchement. Les deux sont également préjudiciables aux plantes et aux animaux.
matière organique- jusqu'à 10% du sol, est formé de biomasse morte (masse végétale - litière de feuilles, branches et racines, troncs morts, chiffons d'herbe, organismes d'animaux morts), broyée et transformée en humus du sol par des micro-organismes et certains groupes de Animaux et plantes. Suite éléments simples, formés à la suite de la décomposition de la matière organique, sont à nouveau absorbés par les plantes et interviennent dans le cycle biologique.
Air(15-25%) dans le sol est contenu dans des cavités - pores, entre les particules organiques et minérales. En l'absence (sols argileux lourds) ou lorsque les pores sont remplis d'eau (lors d'inondations, dégel du pergélisol), l'aération du sol s'aggrave et les conditions anaérobies se développent. Dans de telles conditions, les processus physiologiques des organismes consommateurs d'oxygène - les aérobies - sont inhibés, la décomposition de la matière organique est lente. En s'accumulant progressivement, ils forment de la tourbe. De grandes réserves de tourbe sont caractéristiques des marécages, des forêts marécageuses et des communautés de la toundra. L'accumulation de tourbe est particulièrement prononcée dans les régions du nord, où la froideur et l'engorgement des sols se déterminent et se complètent mutuellement.
Eau(25-30%) dans le sol est représenté par 4 types : gravitationnel, hygroscopique (lié), capillaire et vaporeux.
La gravité- l'eau mobile, occupant de larges interstices entre les particules de sol, s'infiltre sous son propre poids jusqu'au niveau de la nappe phréatique. Facilement absorbé par les plantes.
hygroscopique ou lié– s'adsorbe autour des particules colloïdales (argile, quartz) du sol et est retenue sous forme de film mince grâce aux liaisons hydrogène. Libéré d'eux haute température(102-105°C). Il est inaccessible aux plantes, ne s'évapore pas. Dans les sols argileux, cette eau peut atteindre 15%, dans les sols sableux - 5%.
capillaire- est maintenu autour des particules de sol par la force de la tension superficielle. À travers des pores et des canaux étroits - des capillaires, il s'élève du niveau de la nappe phréatique ou diverge des cavités contenant de l'eau gravitationnelle. Mieux retenu par les sols argileux, s'évapore facilement. Les plantes l'absorbent facilement.
Vaporeux- occupe tous les pores exempts d'eau. S'évapore en premier.
Il y a un échange constant de sol de surface et d'eau souterraine, en tant que lien dans le cycle général de l'eau dans la nature, changeant de vitesse et de direction en fonction de la saison et des conditions météorologiques.
Structure du profil du sol
La structure du sol est hétérogène horizontalement et verticalement. L'hétérogénéité horizontale des sols reflète l'hétérogénéité de la répartition des roches pédoformantes, de la position dans le relief et des caractéristiques climatiques et est cohérente avec la répartition du couvert végétal sur le territoire. Chacune de ces hétérogénéités (type de sol) est caractérisée par sa propre hétérogénéité verticale, ou profil de sol, qui se forme à la suite de la migration verticale de l'eau, des substances organiques et minérales. Ce profil est un ensemble de couches, ou horizons. Tous les processus de formation du sol se déroulent dans le profil avec la prise en compte obligatoire de sa division en horizons.
Quel que soit le type de sol, trois horizons principaux se distinguent dans son profil, se différenciant par leur morphologie et propriétés chimiques entre eux et entre horizons similaires dans d'autres sols :
1. Horizon d'accumulation d'humus A. Il accumule et transforme la matière organique. Après transformation, certains des éléments de cet horizon sont évacués avec de l'eau vers ceux sous-jacents.
Cet horizon est le plus complexe et le plus important de tout le profil pédologique du point de vue de son rôle biologique. Il s'agit de litière forestière - A0, formée de litière de sol (matière organique morte d'un faible degré de décomposition à la surface du sol). Selon la composition et l'épaisseur de la litière, on peut juger des fonctions écologiques de la communauté végétale, de son origine et de son stade de développement. Sous la litière, il y a un horizon d'humus de couleur foncée - A1, formé de restes de masse végétale et de masse animale broyés et diversement décomposés. Les vertébrés (phytophages, saprophages, coprophages, prédateurs, nécrophages) participent à la destruction des restes. Au fur et à mesure que le broyage progresse, les particules organiques pénètrent dans l'horizon inférieur suivant - éluvial (A2). Dans celui-ci, la décomposition chimique de l'humus en éléments simples se produit.
2. Horizon illuvial ou délavage B. Les composés retirés de l'horizon A s'y déposent et se transforment en solutions de sol, ce sont les acides humiques et leurs sels qui réagissent avec la croûte d'altération et sont assimilés par les racines des plantes.
3. Roche mère (sous-jacente) (croûte altérée) ou horizon C. De cet horizon - également après transformation - les minéraux passent dans le sol.
En fonction du degré de mobilité et de la taille, toute la faune du sol est regroupée dans les trois groupes écologiques suivants :
Microbiotype ou microbiote(à ne pas confondre avec l'endémique de Primorye - une plante au microbiote croisé !) : Organismes représentant un maillon intermédiaire entre les organismes végétaux et animaux (bactéries, algues vertes et bleu-vert, champignons, protozoaires unicellulaires). ce les organismes aquatiques, mais plus petits que ceux qui vivent dans l'eau. Ils vivent dans les pores du sol remplis d'eau - des micro-réservoirs. Le maillon principal de la chaîne alimentaire détritique. Ils peuvent se dessécher et, avec la reprise d'une humidité suffisante, ils reprennent vie.
Mésobiotype ou mésobiote- un ensemble de petits insectes mobiles facilement extraits du sol (nématodes, acariens (Oribatei), petites larves, collemboles (Collemboles), etc. Très nombreux - jusqu'à des millions d'individus par 1 m 2. Ils se nourrissent de détritus, Elles utilisent des cavités naturelles dans le sol, elles-mêmes elles ne creusent pas leurs propres passages.Lorsque l'humidité diminue, elles s'enfoncent plus profondément. bulles d'air du sol.
Macrobiotype ou macrobiote- les gros insectes, les vers de terre, les arthropodes mobiles vivant entre la litière et le sol, les autres animaux, jusqu'aux mammifères fouisseurs (taupes, musaraignes). Les vers de terre prédominent (jusqu'à 300 pcs/m2).
Chaque type de sol et chaque horizon correspond à son propre complexe d'organismes vivants impliqués dans l'utilisation de la matière organique - edaphon. La composition la plus nombreuse et la plus complexe d'organismes vivants a les horizons supérieurs - couches organogènes (Fig. 4). L'illuvial n'est habité que par des bactéries (bactéries soufrées, fixatrices d'azote), qui n'ont pas besoin d'oxygène.
Selon le degré de connexion avec l'environnement dans edaphone, on distingue trois groupes :
Géobiontes- habitants permanents du sol (vers de terre (Lymbricidae), nombreux insectes primaires sans ailes (Apterigota)), de mammifères, taupes, rats taupes.
Géophiles- des animaux dont une partie du cycle de développement se déroule dans un environnement différent, et une partie dans le sol. Ce sont la majorité des insectes volants (criquets, coléoptères, moustiques mille-pattes, ours, de nombreux papillons). Certains passent par la phase larvaire dans le sol, tandis que d'autres passent par la phase pupale.
géoxènes- des animaux qui fréquentent parfois le sol comme abri ou refuge. Il s'agit de tous les mammifères vivant dans les terriers, de nombreux insectes (cafards (Blattodea), hémiptères (Hemiptera), certaines espèces de coléoptères).
Groupe spécial - psammophytes et psammophiles(coléoptères des marbres, fourmis lions); adapté aux sables meubles des déserts. Adaptations à la vie en milieu mobile et sec chez les plantes (saxaul, acacia sableux, fétuque sableuse...) : racines adventives, bourgeons dormants sur les racines. Les premiers commencent à se développer en s'endormant avec du sable, les seconds en soufflant du sable. Ils sont sauvés de la dérive du sable par une croissance rapide, une réduction des feuilles. Les fruits sont caractérisés par la volatilité, l'élasticité. Les couvertures sableuses sur les racines, le bouchage de l'écorce et les racines fortement développées protègent contre la sécheresse. Adaptations à la vie dans un environnement mobile et sec chez les animaux (indiqués ci-dessus, où les conditions thermiques et humides ont été prises en compte): ils extraient les sables - ils les écartent avec leur corps. Chez les animaux fouisseurs, pattes-skis - avec excroissances, avec racine des cheveux.
Le sol est un milieu intermédiaire entre l'eau (conditions de température, faible teneur en oxygène, saturation en vapeur d'eau, présence d'eau et de sels) et l'air (cavités d'air, changements brusques d'humidité et de température dans les couches supérieures). Pour de nombreux arthropodes, le sol était le moyen par lequel ils pouvaient passer d'un mode de vie aquatique à un mode de vie terrestre. Les principaux indicateurs des propriétés du sol, reflétant sa capacité à être un habitat pour les organismes vivants, sont le régime hydrothermal et l'aération. Ou l'humidité, la température et la structure du sol. Les trois indicateurs sont étroitement liés. Avec une augmentation de l'humidité, la conductivité thermique augmente et l'aération du sol se détériore. Plus la température est élevée, plus l'évaporation se produit. Les notions de sécheresse physique et physiologique des sols sont directement liées à ces indicateurs.
La sécheresse physique est un phénomène courant lors des sécheresses atmosphériques, en raison d'une forte réduction de l'approvisionnement en eau due à une longue absence de précipitations.
À Primorye, ces périodes sont typiques de la fin du printemps et sont particulièrement prononcées sur les pentes exposées au sud. De plus, à position identique dans le relief et autres conditions de croissance similaires, plus le couvert végétal est développé, plus l'état de sécheresse physique s'installe rapidement. La sécheresse physiologique est un phénomène plus complexe, elle est due à conditions adverses environnement. Elle consiste en l'inaccessibilité physiologique de l'eau en quantité suffisante, voire excessive dans le sol. En règle générale, l'eau devient physiologiquement inaccessible à basse température, à forte salinité ou acidité des sols, à la présence de substances toxiques et à un manque d'oxygène. Dans le même temps, les nutriments solubles dans l'eau tels que le phosphore, le soufre, le calcium, le potassium, etc., deviennent inaccessibles - les forêts de la taïga. Cela explique la forte suppression des plantes supérieures en eux et la large diffusion des lichens et des mousses, en particulier des sphaignes. L'une des adaptations importantes aux conditions difficiles de l'edasphere est nutrition mycorhizienne. Presque tous les arbres sont associés à des champignons mycorhiziens. Chaque type d'arbre a son propre type de champignon formant des mycorhizes. En raison de la mycorhize, la surface active des systèmes racinaires augmente et les sécrétions du champignon par les racines des plantes supérieures sont facilement absorbées.
Comme l'a dit V. V. Dokuchaev, "... Les zones de sol sont aussi des zones naturelles et historiques : ici, le lien le plus étroit entre le climat, le sol, les organismes animaux et végétaux est évident...". Cela se voit clairement dans l'exemple de la couverture du sol dans les zones forestières du nord et du sud. Extrême Orient
Un trait caractéristique des sols de l'Extrême-Orient, qui se forment dans les conditions d'un climat de mousson, c'est-à-dire très humide, est le fort lessivage des éléments de l'horizon éluvial. Mais dans les régions nord et sud de la région, ce processus n'est pas le même en raison de l'apport de chaleur différent des habitats. La formation des sols dans le Grand Nord a lieu dans des conditions de courte saison de croissance (pas plus de 120 jours) et de pergélisol étendu. Le manque de chaleur s'accompagne souvent d'un engorgement des sols, d'une faible activité chimique d'altération des roches formant le sol et d'une lente décomposition de la matière organique. L'activité vitale des micro-organismes du sol est fortement supprimée et l'assimilation des nutriments par les racines des plantes est inhibée. De ce fait, les cénoses septentrionales se caractérisent par une faible productivité - les réserves de bois dans les principaux types de mélèzes ne dépassent pas 150 m2/ha. Dans le même temps, l'accumulation de matière organique morte prévaut sur sa décomposition, ce qui entraîne la formation d'épais horizons tourbeux et humus, et la teneur en humus est élevée dans le profil. Ainsi, dans les forêts de mélèzes du nord, l'épaisseur de la litière forestière atteint 10-12 cm et les réserves de masse indifférenciée dans le sol représentent jusqu'à 53% de la réserve totale de biomasse du peuplement. Dans le même temps, des éléments sont emportés hors du profil, et lorsque le pergélisol est proche, ils s'accumulent dans l'horizon illuvial. Dans la formation des sols, comme dans toutes les régions froides de l'hémisphère nord, le principal processus est la formation des podzols. Sols zonaux sur la côte nord Mer d'Okhotsk sont des podzols Al-Fe-humus, dans les régions continentales - des podburs. Dans toutes les régions du Nord-Est, les sols tourbeux avec pergélisol dans le profil. Les sols zonaux se caractérisent par une forte différenciation des horizons par couleur. Dans les régions du sud, le climat présente des caractéristiques similaires au climat des régions subtropicales humides. Les principaux facteurs de formation du sol à Primorye dans un contexte d'humidité élevée de l'air sont une humidité temporairement excessive (pulsée) et une longue (200 jours) saison de croissance très chaude. Ils provoquent l'accélération des processus déluviaux (altération des minéraux primaires) et très décomposition rapide la matière organique morte en éléments chimiques simples. Ces derniers ne sont pas sortis du système, mais interceptés par les plantes et la faune du sol. Dans les forêts mixtes de feuillus du sud de Primorye, jusqu'à 70% de la litière annuelle est "traitée" pendant l'été et l'épaisseur de la litière ne dépasse pas 1,5 à 3 cm. Les limites entre les horizons du sol profil des sols bruns zonaux sont faiblement exprimés. Avec assez de chaleur rôle principal le régime hydrologique joue un rôle dans la formation des sols. Le célèbre pédologue d'Extrême-Orient G. I. Ivanov a divisé tous les paysages du territoire de Primorsky en paysages d'échange d'eau rapide, faiblement retenu et difficile. Dans les paysages d'échange d'eau rapide, le premier est processus de formation du burozem. Les sols de ces paysages, ils sont aussi zonaux - sols bruns forestiers sous conifères à larges feuilles et forêts de feuillus et brun-taïga - sous les conifères, ils diffèrent beaucoup grande productivité. Ainsi, les stocks de peuplements forestiers dans les forêts de feuillus à sapins noirs, occupant les parties inférieure et moyenne des versants nord sur loam faiblement squelettique, atteignent 1000 m 3 /ha. Les sols bruns se distinguent par une différenciation faiblement exprimée du profil génétique.
Dans les paysages où les échanges d'eau sont faiblement restreints, la formation de burozem s'accompagne d'une podzolisation. Dans le profil pédologique, en plus des horizons humique et illuvial, on distingue un horizon éluvial clarifié et des signes de différenciation du profil apparaissent. Ils se caractérisent par une réaction faiblement acide du milieu et une forte teneur en humus dans la partie supérieure du profil. La productivité de ces sols est moindre - les stocks de peuplements forestiers qui s'y trouvent sont réduits à 500 m 3 /ha.
Dans les paysages où l'échange d'eau est difficile, en raison d'un fort engorgement hydrique systématique, des conditions anaérobies sont créées dans les sols, des processus de gleyification et de tourbage de la couche d'humus se développent. taïga tourbeuse et tourbeuse-podzolisée - sous forêts de mélèzes. En raison d'une faible aération, l'activité biologique diminue et l'épaisseur des horizons organogènes augmente. Le profil est nettement délimité en horizons humus, éluviaux et illuviaux. Comme chaque type de sol, chaque zone de sol a ses propres caractéristiques, les organismes diffèrent également dans leur sélectivité par rapport à ces conditions. Selon l'aspect de la couverture végétale, on peut juger de l'humidité, de l'acidité, de l'apport de chaleur, de la salinité, de la composition de la roche mère et d'autres caractéristiques de la couverture du sol.
Non seulement la flore et la structure de la végétation, mais aussi la faune, à l'exception de la microfaune et de la mésofaune, sont spécifiques aux différents sols. Par exemple, environ 20 espèces de coléoptères sont des halophiles qui ne vivent que dans des sols à forte salinité. Même les vers de terre atteignent leur plus grande abondance dans les sols humides et chauds avec une puissante couche organogène.
Les animaux sont installés presque sur toute la surface de la Terre. En raison de leur mobilité, de leur capacité à s'adapter évolutivement à des conditions d'existence plus froides, en raison de leur manque de dépendance directe à la lumière du soleil, les animaux occupaient plus d'environnements habitat que les plantes. Cependant, il ne faut pas oublier que les animaux dépendent des plantes, car les plantes leur servent de source de nourriture (pour les herbivores, et les prédateurs mangent les herbivores).
Ici, dans le cadre des habitats animaliers, on comprendra habitats des animaux.
Au total, il y a quatre habitats pour les animaux. Ce sont 1) sol-air, 2) eau, 3) sol et 4) autres organismes vivants. Parlant de l'environnement sol-air de la vie, il est parfois divisé en sol et, séparément, en air. Cependant, même les animaux volants atterrissent tôt ou tard au sol. De plus, se déplaçant au sol, l'animal est aussi dans les airs. Par conséquent, les environnements sol et air sont combinés en un seul environnement sol-air.
Il y a des animaux qui vivent dans deux environnements à la fois. Par exemple, de nombreux amphibiens (grenouilles) vivent à la fois dans l'eau et sur terre, un certain nombre de rongeurs vivent dans le sol et à la surface de la terre.
Habitat sol-air
Dans l'environnement sol-air, la plupart des espèces d'animaux. La terre s'est avérée être, en un sens, l'environnement le plus propice à leur vie. Bien que dans l'évolution, les animaux (et les plantes) soient apparus dans l'eau et ne sont venus à la surface que plus tard.
La plupart des vers, insectes, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères vivent sur terre. De nombreuses espèces d'animaux sont capables de voler, elles passent donc une partie de leur vie exclusivement dans les airs.
Les animaux de l'environnement sol-air se caractérisent généralement par une grande mobilité et une bonne vision.
L'environnement sol-air est caractérisé par une grande variété de conditions d'habitat ( forêts tropicales et forêts climat tempéré, prairies et steppes, déserts, toundras et bien plus encore). Par conséquent, les animaux de ce milieu de vie se caractérisent par une grande diversité, ils peuvent différer grandement les uns des autres.
habitat aquatique
Milieu aquatique l'habitat diffère de l'air une plus grande densité. Ici les animaux peuvent se permettre d'avoir des corps très massifs (baleines, requins) car l'eau les soutient et allège leur corps. Cependant, se déplacer dans un environnement dense est plus difficile, de sorte que les animaux aquatiques ont le plus souvent une forme corporelle profilée.
À profondeurs marines presque aucune lumière solaire ne pénètre, de sorte que les animaux des grands fonds peuvent avoir des organes de vision peu développés.
Les animaux aquatiques sont divisés en plancton, necton et benthos. Plancton nage passivement dans la colonne d'eau (par exemple, unicellulaire), necton- ce sont des animaux qui nagent activement (poissons, baleines, etc.), benthos vit sur le fond (coraux, éponges, etc.).
habitat du sol
Le sol en tant qu'habitat se caractérise par une densité très élevée et un manque d'ensoleillement. Ici, les animaux n'ont pas besoin des organes de la vue. Par conséquent, ils ne sont pas développés (vers) ou réduits (taupes). En revanche, dans le sol, il n'y a pas de chutes de température aussi importantes qu'en surface. De nombreux vers, larves d'insectes, fourmis vivent dans le sol. Il y a aussi des habitants du sol parmi les mammifères : taupes, rats-taupes, animaux fouisseurs.
