4.1. Habitat aquatique. Spécificité d'adaptation des hydrobiontes

L'eau en tant qu'habitat a un certain nombre propriétés spécifiques, comme une densité élevée, de fortes chutes de pression, une teneur en oxygène relativement faible, une forte absorption de la lumière du soleil, etc. Les réservoirs et leurs sections individuelles diffèrent, en outre, par le régime salin, la vitesse des mouvements horizontaux (courants), la teneur en particules en suspension. Pour la vie des organismes benthiques, les propriétés du sol, le mode de décomposition des résidus organiques, etc. sont importants, ainsi, en plus des adaptations aux propriétés générales du milieu aquatique, ses habitants doivent également être adaptés à diverses conditions particulières. . Les habitants du milieu aquatique ont reçu un nom commun en écologie hydrobiontes. Ils habitent les océans, les eaux continentales et les eaux souterraines. Dans tout réservoir, les zones peuvent être distinguées en fonction des conditions.

4.1.1. Zones écologiques de l'océan mondial

Dans l'océan et ses mers constitutives, on distingue principalement deux zones écologiques : la colonne d'eau - pélagique et le bas benthal (Fig. 38). Selon la profondeur, le benthal est divisé en sublittoral zone - une zone de diminution en douceur des terres jusqu'à une profondeur d'environ 200 m, bathyale– zone de forte pente et zone abyssale– une zone du lit océanique avec une profondeur moyenne de 3 à 6 km. Des zones encore plus profondes du benthal, correspondant aux dépressions du plancher océanique, sont appelées ultraabyssal. Le bord de la côte qui est inondé à marée haute s'appelle littoral. Au-dessus du niveau des marées, la partie de la côte humidifiée par les éclaboussures du ressac s'appelle supralittoral.

Riz. 38. Zones écologiques de l'océan mondial

Il est naturel que, par exemple, les habitants du sublittoral vivent dans des conditions de pression relativement basse, d'ensoleillement diurne et de changements de température souvent assez importants. Les habitants des profondeurs abyssales et ultra-abyssales vivent dans l'obscurité, à une température constante et à une pression monstrueuse de plusieurs centaines, parfois d'un millier d'atmosphères. Par conséquent, la simple indication de quelle zone du Bentali est habitée par l'une ou l'autre espèce d'organismes indique déjà quelles propriétés écologiques générales elle devrait avoir. Toute la population du fond de l'océan a été nommée benthos.

Les organismes qui vivent dans la colonne d'eau, ou pélagiques, sont pélagos. Le pélagial est également divisé en zones verticales correspondant en profondeur aux zones benthiques : épipélagiale, bathypélagique, abyssopélagique. La limite inférieure de la zone épipélagique (pas plus de 200 m) est déterminée par la pénétration de la lumière solaire en quantité suffisante pour la photosynthèse. Les plantes photosynthétiques ne peuvent pas exister plus profondément que ces zones. Seuls les micro-organismes et les animaux vivent dans les profondeurs bathyales crépusculaires et abyssales sombres. Différentes zones écologiques sont également distinguées dans tous les autres types de plans d'eau : lacs, marécages, étangs, rivières, etc. La variété des hydrobiontes qui ont maîtrisé tous ces habitats est très grande.

4.1.2. Propriétés fondamentales du milieu aquatique

Densité de l'eau est un facteur qui détermine les conditions de déplacement des organismes aquatiques et la pression à différentes profondeurs. Pour l'eau distillée, la masse volumique est de 1 g/cm3 à 4°C. La densité des eaux naturelles contenant des sels dissous peut être plus élevée, jusqu'à 1,35 g/cm 3 . La pression augmente avec la profondeur d'environ 1 10 5 Pa (1 atm) tous les 10 m en moyenne.

En raison du fort gradient de pression dans les masses d'eau, les hydrobiontes sont généralement beaucoup plus eurybatiques que les organismes terrestres. Certaines espèces, réparties à différentes profondeurs, supportent des pressions de plusieurs à plusieurs centaines d'atmosphères. Par exemple, les holothuries du genre Elpidia et les vers Priapulus caudatus habitent de la zone côtière à l'ultraabyssal. Même les habitants d'eau douce, tels que les chaussures ciliées, les suvoyi, les coléoptères nageurs, etc., résistent jusqu'à 6 10 7 Pa (600 atm) dans l'expérience.

Cependant, de nombreux habitants des mers et des océans sont relativement mur à mur et confinés à certaines profondeurs. Stenobatnost le plus souvent caractéristique des espèces peu profondes et profondes. Seul le littoral est habité par le ver annélide Arenicola, mollusque mollusque (Patella). De nombreux poissons, tels que les pêcheurs à la ligne, les céphalopodes, les crustacés, les pogonophores, étoiles de mer et d'autres ne se trouvent que sur grandes profondeurs ah à une pression d'au moins 4 10 7 - 5 10 7 Pa (400–500 atm).

La densité de l'eau permet de s'appuyer dessus, ce qui est particulièrement important pour les formes non squelettiques. La densité du milieu sert de condition pour planer dans l'eau, et de nombreux hydrobiontes sont précisément adaptés à ce mode de vie. Les organismes en suspension flottant dans l'eau sont combinés dans un groupe écologique spécial d'hydrobiontes - plancton ("planktos" - planant).

Riz. 39. Une augmentation de la surface relative du corps chez les organismes planctoniques (selon S. A. Zernov, 1949):

A - Formes en forme de bâtonnet :

1 – la diatomée Synedra ;

2 – la cyanobactérie Aphanizomenon ;

3 – l'algue péridinéenne Amphisolenia ;

4 – Euglena acus ;

5 – céphalopode Doratopsis vermicularis ;

6 – le copépode Setella ;

7 – larve de Porcellana (Decapoda)

B - formes disséquées :

1 – mollusque Glaucus atlanticus ;

2 – ver Tomopetris euchaeta;

3 – larve d'écrevisse Palinurus ;

4 – les larves de lotte Lophius ;

5 – copépode Calocalanus pavo

Le plancton comprend des algues unicellulaires et coloniales, des protozoaires, des méduses, des siphonophores, des cténophores, des mollusques ailés et carénés, divers petits crustacés, des larves d'animaux de fond, des œufs et des alevins de poissons, et bien d'autres (Fig. 39). Les organismes planctoniques ont de nombreuses adaptations similaires qui augmentent leur flottabilité et les empêchent de couler au fond. Ces adaptations comprennent : 1) une augmentation générale de la surface relative du corps due à une diminution de la taille, un aplatissement, un allongement, le développement de nombreuses excroissances ou soies, ce qui augmente le frottement contre l'eau ; 2) une diminution de la densité due à la réduction du squelette, à l'accumulation dans le corps de graisses, de bulles de gaz, etc. Dans les diatomées, les substances de réserve ne se déposent pas sous forme d'amidon lourd, mais sous forme de gouttes de graisse. La veilleuse Noctiluca se distingue par une telle abondance de vacuoles de gaz et de gouttelettes de graisse dans la cellule que le cytoplasme qu'elle contient ressemble à des brins qui ne fusionnent qu'autour du noyau. Les siphonophores, un certain nombre de méduses, de gastéropodes planctoniques et d'autres ont également des chambres à air.

Algue (phytoplancton) planent passivement dans l'eau, tandis que la plupart des animaux planctoniques sont capables de nager activement, mais dans une mesure limitée. Les organismes planctoniques ne peuvent pas surmonter les courants et sont transportés par eux sur de longues distances. de nombreux types zooplancton cependant, ils sont capables de migrations verticales dans la colonne d'eau sur des dizaines et des centaines de mètres, à la fois en raison d'un mouvement actif et en régulant la flottabilité de leur corps. Un type particulier de plancton est le groupe écologique neuston ("nein" - nager) - les habitants du film superficiel d'eau à la frontière avec l'air.

La densité et la viscosité de l'eau affectent grandement la possibilité de nager activement. Les animaux capables de nager rapidement et de surmonter la force des courants sont regroupés en un groupe écologique. necton ("nektos" - flottant). Les représentants du nekton sont les poissons, les calmars, les dauphins. Un mouvement rapide dans la colonne d'eau n'est possible qu'en présence d'une silhouette profilée et de muscles très développés. La forme en forme de torpille est développée par tous les bons nageurs, quelle que soit leur affiliation systématique et le mode de déplacement dans l'eau : réactif, en pliant le corps, avec l'aide des membres.

Mode oxygène. Dans une eau saturée en oxygène, sa teneur ne dépasse pas 10 ml pour 1 litre, soit 21 fois moins que dans l'atmosphère. Par conséquent, les conditions de respiration des hydrobiontes sont beaucoup plus compliquées. L'oxygène pénètre dans l'eau principalement en raison de l'activité photosynthétique des algues et de la diffusion à partir de l'air. Par conséquent, les couches supérieures de la colonne d'eau sont généralement plus riches en ce gaz que les couches inférieures. Avec une augmentation de la température et de la salinité de l'eau, la concentration d'oxygène dans celle-ci diminue. Dans les couches fortement peuplées d'animaux et de bactéries, une forte carence en O 2 peut être créée en raison de sa consommation accrue. Par exemple, dans l'océan mondial, les profondeurs riches en vie de 50 à 1000 m se caractérisent par une forte détérioration de l'aération - elle est 7 à 10 fois inférieure à celle des eaux de surface habitées par le phytoplancton. Près du fond des plans d'eau, les conditions peuvent être proches de l'anaérobie.

Parmi les habitants aquatiques, de nombreuses espèces peuvent tolérer de grandes fluctuations de la teneur en oxygène de l'eau, jusqu'à son absence presque totale. (euryoxybiontes - "oxy" - oxygène, "biote" - habitant). Ceux-ci comprennent, par exemple, les oligochètes d'eau douce Tubifex tubifex, les gastéropodes Viviparus viviparus. Parmi les poissons, la carpe, la tanche, le carassin peut supporter une très faible saturation de l'eau en oxygène. Cependant, un certain nombre de types sténoxybionte – ils ne peuvent exister qu'à une saturation suffisamment élevée de l'eau en oxygène (truite arc-en-ciel, truite fario, vairon, ver ciliaire Planaria alpina, larves d'éphémères, de perroquets, etc.). De nombreuses espèces sont capables de tomber dans un état inactif avec un manque d'oxygène - anoxybiose - et donc connaître une période défavorable.

La respiration des hydrobiontes s'effectue soit à travers la surface du corps, soit à travers des organes spécialisés - branchies, poumons, trachée. Dans ce cas, les couvertures peuvent servir d'organe respiratoire supplémentaire. Par exemple, les loches consomment en moyenne jusqu'à 63 % d'oxygène par la peau. Si des échanges gazeux se produisent à travers le tégument du corps, ils sont alors très fins. La respiration est également facilitée par l'augmentation de la surface. Ceci est réalisé au cours de l'évolution des espèces par la formation de diverses excroissances, l'aplatissement, l'allongement et une diminution générale de la taille du corps. Certaines espèces manquant d'oxygène modifient activement la taille de la surface respiratoire. Les vers Tubifex tubifex allongent fortement le corps; hydres et anémones de mer - tentacules; échinodermes - jambes ambulacraires. De nombreux animaux sédentaires et inactifs renouvellent l'eau qui les entoure, soit en créant son courant dirigé, soit par des mouvements oscillatoires contribuant à son brassage. À cette fin, les mollusques bivalves utilisent des cils tapissant les parois de la cavité du manteau; crustacés - le travail des jambes abdominales ou thoraciques. Les sangsues, larves de moustiques qui sonnent (vers de sang), de nombreux oligochètes se balancent le corps en se penchant hors du sol.

Certaines espèces ont une combinaison de respiration aquatique et aérienne. Tels sont les poissons-poumons, les siphonophores discophants, de nombreux mollusques pulmonaires, les crustacés Gammarus lacustris et d'autres.Les animaux aquatiques secondaires conservent généralement le type de respiration atmosphérique comme étant plus énergétiquement favorable et ont donc besoin d'un contact avec l'air, par exemple les pinnipèdes, les cétacés, les coléoptères aquatiques, larves de moustiques, etc.

Le manque d'oxygène dans l'eau conduit parfois à des phénomènes catastrophiques - zamoram, accompagnée de la mort de nombreux hydrobiontes. l'hiver gèle souvent causée par la formation de glace à la surface des plans d'eau et la fin du contact avec l'air; été- une augmentation de la température de l'eau et une diminution de la solubilité de l'oxygène en conséquence.

La mort fréquente de poissons et de nombreux invertébrés en hiver est typique, par exemple, pour la partie inférieure du bassin de la rivière Ob, dont les eaux, s'écoulant des espaces marécageux de la plaine de Sibérie occidentale, sont extrêmement pauvres en oxygène dissous. Parfois, les zamora se produisent dans les mers.

En plus d'un manque d'oxygène, les décès peuvent être causés par une augmentation de la concentration de gaz toxiques dans l'eau - méthane, sulfure d'hydrogène, CO 2, etc., formés à la suite de la décomposition de matières organiques au fond des réservoirs .

Mode sel. Le maintien de l'équilibre hydrique des hydrobiontes a ses propres spécificités. Si pour les animaux et les plantes terrestres, il est plus important de fournir de l'eau au corps dans des conditions de carence, alors pour les hydrobiontes, il n'est pas moins important de maintenir une certaine quantité d'eau dans le corps lorsqu'elle est en excès dans l'environnement. Une quantité excessive d'eau dans les cellules entraîne une modification de leur pression osmotique et une violation des fonctions vitales les plus importantes.

La plupart de la vie aquatique poïkilosmotique : la pression osmotique dans leur corps dépend de la salinité de l'eau environnante. Par conséquent, le principal moyen pour les organismes aquatiques de maintenir leur équilibre salin est d'éviter les habitats dont la salinité est inappropriée. Les formes d'eau douce ne peuvent pas exister dans les mers, les formes marines ne tolèrent pas le dessalement. Si la salinité de l'eau est sujette à changement, les animaux se déplacent à la recherche d'un environnement favorable. Par exemple, lors du dessalement des couches superficielles de la mer après de fortes pluies, les radiolaires, les crustacés marins Calanus et autres descendent à une profondeur de 100 M. Les vertébrés, les écrevisses supérieures, les insectes et leurs larves qui vivent dans l'eau appartiennent à homoiosmotique espèces, en maintenant une pression osmotique constante dans le corps, quelle que soit la concentration de sels dans l'eau.

Chez les espèces d'eau douce, les sucs corporels sont hypertoniques par rapport à l'eau environnante. Ils risquent de devenir trop arrosés à moins que leur consommation ne soit empêchée ou que l'excès d'eau ne soit éliminé du corps. Chez les protozoaires, cela est réalisé par le travail des vacuoles excrétrices, chez les organismes multicellulaires, par l'élimination de l'eau par le système excréteur. Certains ciliés libèrent toutes les 2 à 2,5 minutes une quantité d'eau égale au volume du corps. La cellule dépense beaucoup d'énergie pour "pomper" l'excès d'eau. Avec une augmentation de la salinité, le travail des vacuoles ralentit. Ainsi, dans les chaussures Paramecium, à une salinité de l'eau de 2,5% o, la vacuole pulse avec un intervalle de 9 s, à 5% o - 18 s, à 7,5% o - 25 s. À une concentration en sel de 17,5% o, la vacuole cesse de fonctionner, car la différence de pression osmotique entre la cellule et le milieu extérieur disparaît.

Si l'eau est hypertonique par rapport aux fluides corporels des hydrobiontes, ceux-ci sont menacés de déshydratation par pertes osmotiques. La protection contre la déshydratation est obtenue en augmentant la concentration de sels également dans le corps des hydrobiontes. La déshydratation est empêchée par des couvertures imperméables à l'eau d'organismes homoiosmotiques - mammifères, poissons, écrevisses supérieures, insectes aquatiques et leurs larves.

De nombreuses espèces poïkilosmotiques entrent dans un état inactif - animation suspendue en raison d'une carence en eau dans le corps avec une salinité croissante. Ceci est caractéristique des espèces qui vivent dans les mares d'eau de mer et dans la zone littorale : rotifères, flagellés, ciliés, certains crustacés, les polychètes de la mer Noire Nereis divesicolor, etc. Hibernation saline- un moyen de survivre à des périodes défavorables dans des conditions de salinité variable de l'eau.

Vraiment euryhaline Il n'y a pas tellement d'espèces qui peuvent vivre à l'état actif dans l'eau douce et salée parmi les habitants aquatiques. Il s'agit principalement d'espèces habitant les estuaires fluviaux, les estuaires et autres masses d'eau saumâtre.

Régime de température les masses d'eau sont plus stables que sur terre. Cela est dû aux propriétés physiques de l'eau, principalement la capacité thermique spécifique élevée, grâce à laquelle la réception ou la libération d'une quantité importante de chaleur ne provoque pas de changements de température trop brusques. L'évaporation de l'eau à la surface des réservoirs, qui consomme environ 2263,8 J/g, évite la surchauffe des couches inférieures, et la formation de glace, qui libère la chaleur de fusion (333,48 J/g), ralentit leur refroidissement.

L'amplitude des fluctuations annuelles de température dans les couches supérieures de l'océan ne dépasse pas 10–15 °C, dans les masses d'eau continentales, elle est de 30–35 °C. Les couches d'eau profondes sont caractérisées par une température constante. Dans les eaux équatoriales température annuelle moyenne couches de surface +(26–27) °С, dans les couches polaires - environ 0 °C et moins. Dans les sources souterraines chaudes, la température de l'eau peut approcher +100 °C, et dans les geysers sous-marins à haute pression au fond de l'océan, une température de +380 °C a été enregistrée.

Ainsi, dans les réservoirs, il existe une variété assez importante de conditions de température. Entre les couches supérieures d'eau avec des fluctuations de température saisonnières exprimées en elles et les couches inférieures, où le régime thermique est constant, il existe une zone de saut de température, ou thermocline. La thermocline est plus prononcée dans les mers chaudes, où la différence de température entre les eaux extérieures et profondes est plus grande.

En raison du régime de température plus stable de l'eau parmi les hydrobiontes, dans une bien plus grande mesure que parmi la population de la terre, la sténothermie est courante. Les espèces eurythermales se trouvent principalement dans les masses d'eau continentales peu profondes et dans le littoral des mers des latitudes élevées et tempérées, où les fluctuations de température quotidiennes et saisonnières sont importantes.

Mode lumière. Il y a beaucoup moins de lumière dans l'eau que dans l'air. Une partie des rayons incidents à la surface du réservoir est réfléchie dans l'air. La réflexion est d'autant plus forte que la position du Soleil est basse, donc la journée sous l'eau est plus courte que sur terre. Par exemple, une journée d'été près de l'île de Madère à une profondeur de 30 m dure 5 heures et à une profondeur de 40 m, elle ne dure que 15 minutes. La diminution rapide de la quantité de lumière avec la profondeur est due à son absorption par l'eau. Les rayons de différentes longueurs d'onde sont absorbés différemment : les rouges disparaissent près de la surface, tandis que les bleus-verts pénètrent beaucoup plus profondément. Le crépuscule qui s'approfondit dans l'océan est d'abord vert, puis bleu, bleu et bleu-violet, pour finalement céder la place à une obscurité constante. Ainsi, les algues vertes, brunes et rouges se substituent à la profondeur, spécialisée dans la capture de la lumière avec différentes longueurs d'onde.

La couleur des animaux change avec la profondeur de la même manière. Les habitants des zones littorales et sublittorales sont les plus colorés et les plus divers. De nombreux organismes profonds, comme ceux des cavernes, n'ont pas de pigments. Dans la zone crépusculaire, la coloration rouge est répandue, complémentaire de la lumière bleu-violet à ces profondeurs. Les rayons de couleur supplémentaires sont le plus complètement absorbés par le corps. Cela permet aux animaux de se cacher des ennemis, car leur couleur rouge dans les rayons bleu-violet est visuellement perçue comme noire. La coloration rouge est typique des animaux de la zone crépusculaire tels que le bar, le corail rouge, divers crustacés, etc.

Chez certaines espèces qui vivent près de la surface des plans d'eau, les yeux sont divisés en deux parties avec une capacité différente à réfracter les rayons. Une moitié de l'œil voit dans l'air, l'autre moitié dans l'eau. Un tel "quatre yeux" est caractéristique des coléoptères tourbillonnants, le poisson américain Anableps tetraphthalmus, l'une des espèces tropicales de blennies Dialommus fuscus. Ce poisson se repose dans des niches à marée basse, exposant une partie de sa tête hors de l'eau (voir Fig. 26).

L'absorption de la lumière est d'autant plus forte que la transparence de l'eau est faible, laquelle dépend du nombre de particules en suspension dans celle-ci.

La transparence est caractérisée par la profondeur maximale à laquelle un disque blanc spécialement abaissé d'un diamètre d'environ 20 cm (disque de Secchi) est encore visible. Les eaux les plus transparentes se trouvent dans la mer des Sargasses: le disque est visible jusqu'à une profondeur de 66,5 m. Dans l'océan Pacifique, le disque de Secchi est visible jusqu'à 59 m, dans l'océan Indien - jusqu'à 50, dans les mers peu profondes - jusqu'à à 5-15 M. La transparence des rivières est en moyenne de 1 à 1,5 m, et dans les rivières les plus boueuses, par exemple, dans l'Amu Darya et le Syr Darya d'Asie centrale, seulement quelques centimètres. La limite de la zone de photosynthèse varie donc considérablement selon les masses d'eau. Dans les eaux les plus claires euphotique zone, ou zone de photosynthèse, s'étend à des profondeurs ne dépassant pas 200 m, crépuscule ou dysphotique, la zone occupe des profondeurs allant jusqu'à 1000–1500 m, et plus profondément, dans aphotique zone, la lumière du soleil ne pénètre pas du tout.

La quantité de lumière dans les couches supérieures des masses d'eau varie considérablement en fonction de la latitude de la région et de la période de l'année. Les longues nuits polaires limitent considérablement le temps disponible pour la photosynthèse dans les bassins arctique et antarctique, et la couverture de glace empêche la lumière d'atteindre tous les plans d'eau gelés en hiver.

Dans les profondeurs sombres de l'océan, les organismes utilisent la lumière émise par les êtres vivants comme source d'informations visuelles. La lueur d'un organisme vivant s'appelle bioluminescence. Les espèces lumineuses se trouvent dans presque toutes les classes d'animaux aquatiques, des protozoaires aux poissons, ainsi que parmi les bactéries, les plantes inférieures et les champignons. La bioluminescence semble avoir réapparu plusieurs fois dans différents groupes à différents stades d'évolution.

La chimie de la bioluminescence est maintenant assez bien comprise. Les réactions utilisées pour générer de la lumière sont variées. Mais dans tous les cas, il s'agit de l'oxydation de composés organiques complexes (luciférines)à l'aide de catalyseurs protéiques (luciférase). Les luciférines et les luciférases ont des structures différentes dans différents organismes. Au cours de la réaction, l'excès d'énergie de la molécule de luciférine excitée est libéré sous forme de quanta de lumière. Les organismes vivants émettent de la lumière par impulsions, généralement en réponse à des stimuli provenant de l'environnement extérieur.

La lueur peut ne pas jouer un rôle écologique particulier dans la vie de l'espèce, mais peut être un sous-produit de l'activité vitale des cellules, comme, par exemple, chez les bactéries ou les plantes inférieures. Il ne reçoit une signification écologique que chez les animaux dotés d'un système nerveux et d'organes de vision suffisamment développés. Chez de nombreuses espèces, les organes lumineux acquièrent une structure très complexe avec un système de réflecteurs et de lentilles qui amplifient le rayonnement (Fig. 40). Un certain nombre de poissons et de céphalopodes, incapables de générer de la lumière, utilisent des bactéries symbiotiques qui se multiplient dans des organes particuliers de ces animaux.

Riz. 40. Organes lumineux des animaux aquatiques (selon S. A. Zernov, 1949):

1 - baudroie de haute mer avec une lampe de poche sur la bouche dentée;

2 - distribution des organes lumineux chez les poissons de cette famille. Mystophidae;

3 - l'organe lumineux du poisson Argyropelecus affinis :

a - pigment, b - réflecteur, c - corps lumineux, d - lentille

La bioluminescence a principalement une valeur signal dans la vie des animaux. Les signaux lumineux peuvent être utilisés pour s'orienter dans le troupeau, attirer les individus du sexe opposé, attirer les victimes, se masquer ou se distraire. L'éclair de lumière peut être une défense contre un prédateur, l'aveuglant ou le désorientant. Par exemple, les seiches des profondeurs, fuyant un ennemi, libèrent un nuage de sécrétion lumineuse, tandis que les espèces qui vivent dans des eaux éclairées utilisent à cet effet un liquide sombre. Chez certains vers de fond - polychètes - les organes lumineux se développent au cours de la période de maturation des produits reproducteurs, et les femelles brillent plus fort, et les yeux sont mieux développés chez les mâles. Chez les poissons prédateurs d'eau profonde de l'ordre de la baudroie, le premier rayon de la nageoire dorsale est déplacé vers la mâchoire supérieure et transformé en une "tige" flexible, portant à son extrémité un "appât" semblable à un ver - une glande remplie de mucus avec des bactéries lumineuses. En régulant le flux sanguin vers la glande et donc l'apport d'oxygène à la bactérie, le poisson peut faire briller arbitrairement "l'appât", imitant les mouvements du ver et attirant la proie.

Dans les environnements terrestres, la bioluminescence ne se développe que chez quelques espèces, principalement chez les coléoptères de la famille des lucioles, qui utilisent la signalisation lumineuse pour attirer les individus du sexe opposé au crépuscule ou la nuit.

4.1.3. Quelques adaptations spécifiques des hydrobiontes

Moyens d'orientation des animaux dans le milieu aquatique. Vivre constamment dans le crépuscule ou l'obscurité limite considérablement les possibilités orientation visuelle hydrobiontes. En relation avec l'atténuation rapide des rayons lumineux dans l'eau, même les propriétaires d'organes de vision bien développés ne s'orientent avec leur aide qu'à courte distance.

Le son se propage plus rapidement dans l'eau que dans l'air. Orientation du son est généralement mieux développé chez les organismes aquatiques que le visuel. Un certain nombre d'espèces captent même des vibrations à très basse fréquence (infrasons), surgissant lorsque le rythme des vagues change, et descend à l'avance avant la tempête des couches superficielles vers les plus profondes (par exemple, les méduses). De nombreux habitants des plans d'eau - mammifères, poissons, mollusques, crustacés - émettent eux-mêmes des sons. Les crustacés y parviennent en frottant différentes parties du corps les unes contre les autres; poisson - à l'aide de la vessie natatoire, des dents pharyngiennes, des mâchoires, des rayons des nageoires pectorales et d'autres manières. La signalisation sonore est le plus souvent utilisée pour les relations intraspécifiques, par exemple pour s'orienter dans un troupeau, attirer des individus du sexe opposé, etc., et est particulièrement développée chez les habitants des eaux boueuses et des grandes profondeurs, vivant dans l'obscurité.

Un certain nombre d'hydrobiontes recherchent de la nourriture et naviguent en utilisant écholocation– perception des ondes sonores réfléchies (cétacés). De nombreux recevoir des impulsions électriques réfléchies produisant des décharges de fréquences différentes lors de la nage. Environ 300 espèces de poissons sont connues pour être capables de générer de l'électricité et de l'utiliser pour l'orientation et la signalisation. Le poisson éléphant d'eau douce ( Mormyrus kannume ) envoie jusqu'à 30 impulsions par seconde pour détecter les invertébrés qu'il se nourrit de la boue liquide sans l'aide de la vue. La fréquence des décharges chez certains poissons marins atteint 2000 impulsions par seconde. Un certain nombre de poissons utilisent également des champs électriques pour se défendre et attaquer (raie électrique, anguille électrique, etc.).

Pour l'orientation en profondeur perception de la pression hydrostatique. Elle est réalisée à l'aide de statocystes, de chambres à gaz et d'autres organes.

Le mode d'orientation le plus ancien, caractéristique de tous les animaux aquatiques, est perception de la chimie de l'environnement. Les chémorécepteurs de nombreux organismes aquatiques sont extrêmement sensibles. Dans les migrations de mille kilomètres qui caractérisent de nombreuses espèces de poissons, ils naviguent principalement à l'odorat, trouvant des lieux de frai ou d'alimentation avec une précision étonnante. Il a été prouvé expérimentalement, par exemple, que les saumons, artificiellement privés d'odorat, ne retrouvent pas l'embouchure de leur rivière, revenant frayer, mais ils ne se trompent jamais s'ils peuvent percevoir des odeurs. La subtilité de l'odorat est extrêmement grande chez les poissons qui effectuent des migrations particulièrement lointaines.

Spécificités des adaptations à la vie dans l'assèchement des réservoirs. Sur Terre, il existe de nombreux réservoirs temporaires peu profonds qui surgissent après des crues de rivières, de fortes pluies, la fonte des neiges, etc. Dans ces réservoirs, malgré la brièveté de leur existence, divers organismes aquatiques s'installent.

Les caractéristiques communes des habitants des bassins d'assèchement sont la capacité de produire de nombreux descendants en peu de temps et de supporter de longues périodes sans eau. Dans le même temps, des représentants de nombreuses espèces sont enterrés dans le limon, passant dans un état d'activité vitale réduite - hypobiose. C'est ainsi que se comportent les boucliers, les cladocères, les planaires, les vers oligochètes, les mollusques et même les poissons - loche, protopterus africain et lépidosirène de poisson-poumon sud-américain. De nombreuses petites espèces forment des kystes résistants à la sécheresse, comme les tournesols, les ciliés, les rhizopodes, un certain nombre de copépodes, les turbellaires, les nématodes du genre Rhabditis. D'autres connaissent une période défavorable au stade des œufs très résistants. Enfin, certains petits habitants des masses d'eau en cours d'assèchement ont une capacité unique à se dessécher jusqu'à l'état d'un film et, lorsqu'ils sont humidifiés, à reprendre leur croissance et leur développement. La capacité de tolérer une déshydratation complète du corps a été trouvée chez les rotifères des genres Callidina, Philodina, etc., les tardigrades Macrobiotus, Echiniscus, les nématodes des genres Tylenchus, Plectus, Cephalobus, etc. Ces animaux habitent des micro-réservoirs dans les coussins de mousses et lichens et sont adaptés aux changements brusques du régime d'humidité.

La filtration comme type d'aliment. De nombreux organismes aquatiques ont une nature particulière de la nutrition - il s'agit du tamisage ou de la sédimentation de particules d'origine organique en suspension dans l'eau et de nombreux petits organismes (Fig. 41).

Riz. 41. La composition de la nourriture planctonique des ascidies de la mer de Barents (d'après S. A. Zernov, 1949)

Ce mode d'alimentation, qui ne demande pas beaucoup d'énergie pour rechercher des proies, est caractéristique des mollusques laminabranches, des échinodermes sessiles, des polychètes, des bryozoaires, des ascidies, des crustacés planctoniques, etc. (Fig. 42). Les animaux filtreurs jouent un rôle important dans le traitement biologique des masses d'eau. Les moules habitant une superficie de 1 m 2 peuvent entraîner 150 à 280 m 3 d'eau par jour à travers la cavité du manteau, précipitant les particules en suspension. Les daphnies d'eau douce, les cyclopes ou le crustacé le plus massif Calanus finmarchicus de l'océan filtrent jusqu'à 1,5 litre d'eau par individu et par jour. La zone littorale de l'océan, particulièrement riche en accumulations d'organismes filtrants, fonctionne comme un système de nettoyage efficace.

Riz. 42. Dispositifs de filtrage des hydrobiontes (selon S. A. Zernov, 1949):

1 – Larves de cécidomyie Simulium sur une pierre (a) et leurs appendices filtrants (b) ;

2 – patte filtrante du crustacé Diaphanosoma brachyurum ;

3 – les fentes branchiales de l'ascidie Phasullia ;

4 – le crustacé Bosmina au contenu intestinal filtré ;

5 – courant alimentaire des ciliés Bursaria

Les propriétés de l'environnement déterminent en grande partie les modes d'adaptation de ses habitants, leur mode de vie et leurs modes d'utilisation des ressources, créant des chaînes de dépendances de cause à effet. Ainsi, la densité élevée de l'eau rend possible l'existence du plancton, et la présence d'organismes flottant dans l'eau est une condition préalable au développement d'un type de nutrition par filtration, dans lequel un mode de vie sédentaire des animaux est également possible. En conséquence, un puissant mécanisme d'auto-épuration des masses d'eau d'importance biosphérique se forme. Il implique un grand nombre d'hydrobiontes, à la fois benthiques et pélagiques, des protozoaires unicellulaires aux vertébrés. Selon les calculs, toute l'eau des lacs de la zone tempérée passe à travers l'appareil de filtration des animaux de plusieurs à plusieurs dizaines de fois pendant la saison de croissance, et tout le volume de l'océan mondial est filtré pendant plusieurs jours. La perturbation de l'activité des filtreurs par diverses influences anthropiques constitue une menace sérieuse pour le maintien de la pureté des eaux.

4.2. Milieu de vie sol-air

L'environnement sol-air est le plus difficile en termes de conditions environnementales. La vie sur terre exigeait de telles adaptations qui n'étaient possibles qu'avec un niveau suffisamment élevé d'organisation des plantes et des animaux.

4.2.1. L'air comme facteur écologique pour les organismes terrestres

La faible densité de l'air détermine sa faible force de levage et sa contestabilité négligeable. Les habitants de l'air doivent avoir leur propre système de soutien qui soutient le corps: plantes - une variété de tissus mécaniques, animaux - un squelette solide ou, beaucoup moins souvent, un squelette hydrostatique. De plus, tous les habitants de l'environnement aérien sont étroitement liés à la surface de la terre, qui leur sert d'attache et de soutien. La vie en suspension dans l'air est impossible.

Certes, de nombreux micro-organismes et animaux, spores, graines, fruits et pollen de plantes sont régulièrement présents dans l'air et sont transportés par les courants d'air (Fig. 43), de nombreux animaux sont capables de vol actif, cependant, chez toutes ces espèces, le fonction principale de leur cycle de vie - la reproduction - s'effectue à la surface de la terre. Pour la plupart d'entre eux, être dans les airs n'est associé qu'à la réinstallation ou à la recherche de proies.

Riz. 43. Répartition en altitude des arthropodes planctoniques aériens (d'après Dajot, 1975)

La faible densité de l'air entraîne une faible résistance au mouvement. Par conséquent, de nombreux animaux terrestres au cours de l'évolution ont utilisé les avantages écologiques de cette propriété de l'environnement aérien, acquérant la capacité de voler. 75% des espèces de tous les animaux terrestres sont capables de voler activement, principalement des insectes et des oiseaux, mais on trouve également des volants chez les mammifères et les reptiles. Les animaux terrestres volent principalement à l'aide d'efforts musculaires, mais certains peuvent également planer grâce aux courants d'air.

En raison de la mobilité de l'air, des mouvements verticaux et horizontaux des masses d'air existant dans les basses couches de l'atmosphère, le vol passif d'un certain nombre d'organismes est possible.

Anémophilie est le moyen le plus ancien de polliniser les plantes. Tous les gymnospermes sont pollinisés par le vent, et parmi les angiospermes, les plantes anémophiles représentent environ 10 % de toutes les espèces.

L'anémophilie est observée dans les familles du hêtre, du bouleau, du noyer, de l'orme, du chanvre, de l'ortie, du casuarina, de la brume, du carex, des céréales, des palmiers et bien d'autres. Les plantes pollinisées par le vent ont un certain nombre d'adaptations qui améliorent les propriétés aérodynamiques de leur pollen, ainsi que des caractéristiques morphologiques et biologiques qui assurent l'efficacité de la pollinisation.

La vie de nombreuses plantes dépend entièrement du vent et la réinstallation est effectuée avec son aide. Une telle double dépendance est observée chez l'épicéa, le pin, le peuplier, le bouleau, l'orme, le frêne, la linaigrette, la quenouille, le saxaul, le juzgun, etc.

De nombreuses espèces se sont développées anémochorie- décantation à l'aide de courants d'air. L'anémochorie est caractéristique des spores, des graines et des fruits des plantes, des kystes de protozoaires, des petits insectes, des araignées, etc. Les organismes transportés passivement par les courants d'air sont appelés collectivement aéroplancton par analogie avec les habitants planctoniques du milieu aquatique. Les adaptations spéciales pour le vol passif sont de très petites tailles corporelles, une augmentation de sa surface due à des excroissances, une forte dissection, une grande surface relative des ailes, l'utilisation de toiles d'araignées, etc. (Fig. 44). Les graines d'anémochores et les fruits des plantes ont également soit de très petites tailles (par exemple, les graines d'orchidées), soit divers appendices ptérygoïdes et en forme de parachute qui augmentent leur capacité de planification (Fig. 45).

Riz. 44. Adaptations pour le transport aérien chez les insectes :

1 – le moustique Cardiocrepis brevirostris ;

2 – la cécidomyie Porrycordila sp.;

3 – Hyménoptères Anargus fuscus ;

4 – Hermès Dreyfusia nordmannianae ;

5 - larve de la spongieuse Lymantria dispar

Riz. 45. Adaptations pour le transport éolien dans les fruits et graines de plantes :

1 – tilleul Tilia intermedia;

2 – Érable Acer monspessulanum;

3 – bouleau Betula pendula;

4 – linaigrette Eriophorum;

5 – pissenlit Taraxacum officinale ;

6 – la quenouille Typha scuttbeworhii

Dans la colonisation des micro-organismes, des animaux et des plantes, le rôle principal est joué par les courants d'air à convection verticale et les vents faibles. Les vents violents, les tempêtes et les ouragans ont également des impacts environnementaux importants sur les organismes terrestres.

La faible densité de l'air entraîne une pression relativement faible sur la terre. Normalement, elle est égale à 760 mm Hg. Art. Lorsque l'altitude augmente, la pression diminue. A 5800 m d'altitude, ce n'est qu'à moitié normal. Les basses pressions peuvent limiter la répartition des espèces dans les montagnes. Pour la plupart des vertébrés, la limite supérieure de la vie est d'environ 6000 M. Une diminution de la pression entraîne une diminution de l'apport d'oxygène et une déshydratation des animaux en raison d'une augmentation de la fréquence respiratoire. Approximativement les mêmes sont les limites de l'avancement vers les montagnes des plantes supérieures. Un peu plus robustes sont les arthropodes (collemboles, acariens, araignées) que l'on peut trouver sur les glaciers au-dessus de la limite de la végétation.

Dans l'ensemble, tous les organismes terrestres sont beaucoup plus sténobatiques que les organismes aquatiques, car les fluctuations habituelles de pression dans leur environnement sont des fractions de l'atmosphère, et même pour les oiseaux s'élevant à de grandes hauteurs, ne dépassent pas 1/3 de la normale.

Composition gazeuse de l'air. En plus des propriétés physiques de l'air, pour l'existence organismes terrestres ses propriétés chimiques sont extrêmement importantes. La composition gazeuse de l'air dans la couche superficielle de l'atmosphère est assez homogène en termes de teneur en composants principaux (azote - 78,1%, oxygène - 21,0, argon - 0,9, dioxyde de carbone - 0,035% en volume) en raison de la forte capacité de diffusion des gaz et mélange constant des courants de convection et de vent. Cependant, divers mélanges de particules gazeuses, gouttelettes-liquides et solides (poussière) pénétrant dans l'atmosphère à partir de sources locales peuvent avoir une importance écologique significative.

La teneur élevée en oxygène a contribué à une augmentation du métabolisme des organismes terrestres par rapport aux organismes aquatiques primaires. C'est dans l'environnement terrestre, sur la base de la grande efficacité des processus oxydatifs dans l'organisme, que l'homoiothermie animale est apparue. L'oxygène, du fait de sa teneur constamment élevée dans l'air, n'est pas un facteur limitant la vie dans le milieu terrestre. Ce n'est qu'en certains endroits, dans des conditions spécifiques, qu'un déficit temporaire se crée, par exemple, dans les accumulations de résidus végétaux en décomposition, les stocks de céréales, de farine, etc.

La teneur en dioxyde de carbone peut varier dans certaines zones de la couche d'air superficielle dans des limites assez importantes. Par exemple, en l'absence de vent au centre des grandes villes, sa concentration est décuplé. Changements quotidiens réguliers de la teneur en dioxyde de carbone dans couches superficielles associée au rythme de la photosynthèse des plantes. Les variations saisonnières sont dues à des changements dans l'intensité de la respiration des organismes vivants, principalement la population microscopique des sols. Une saturation accrue de l'air en dioxyde de carbone se produit dans les zones d'activité volcanique, à proximité des sources thermales et d'autres exutoires souterrains de ce gaz. À fortes concentrations, le dioxyde de carbone est toxique. Dans la nature, de telles concentrations sont rares.

Dans la nature, la principale source de dioxyde de carbone est ce que l'on appelle la respiration du sol. Les micro-organismes du sol et les animaux respirent très intensément. Le dioxyde de carbone se diffuse du sol dans l'atmosphère, particulièrement vigoureusement pendant la pluie. Une grande partie est émise par des sols modérément humides, bien réchauffés, riches en résidus organiques. Par exemple, le sol d'une forêt de hêtres émet du CO 2 de 15 à 22 kg/ha par heure, et un sol sablonneux non fertilisé n'est que de 2 kg/ha.

Dans les conditions modernes, l'activité humaine pour brûler des combustibles fossiles est devenue une source puissante de quantités supplémentaires de CO 2 pénétrant dans l'atmosphère.

L'azote de l'air pour la plupart des habitants du milieu terrestre est un gaz inerte, mais un certain nombre d'organismes procaryotes (bactéries nodulaires, Azotobacter, clostridies, algues bleues, etc.) ont la capacité de le lier et de l'impliquer dans le cycle biologique.

Riz. 46. Montagne avec végétation détruite en raison des émissions de dioxyde de soufre des industries voisines

Les impuretés locales pénétrant dans l'air peuvent également affecter de manière significative les organismes vivants. Cela est particulièrement vrai pour les substances gazeuses toxiques - méthane, oxyde de soufre, monoxyde de carbone, oxyde d'azote, sulfure d'hydrogène, composés chlorés, ainsi que les particules de poussière, de suie, etc., polluant l'air dans les zones industrielles. La principale source moderne de pollution chimique et physique de l'atmosphère est anthropique : travail de diverses entreprises industrielles et de transport, érosion des sols, etc. L'oxyde de soufre (SO 2 ), par exemple, est toxique pour les plantes même à des concentrations d'un millième à un millionième du volume d'air. Autour des centres industriels qui polluent l'atmosphère avec ce gaz, presque toute la végétation meurt (Fig. 46). Certaines espèces végétales sont particulièrement sensibles au SO 2 et servent d'indicateur sensible de son accumulation dans l'air. Par exemple, de nombreux lichens meurent même avec des traces d'oxyde de soufre dans l'atmosphère environnante. Leur présence dans les forêts autour des grandes villes témoigne de la grande pureté de l'air. La résistance des plantes aux impuretés de l'air est prise en compte lors de la sélection des espèces pour les aménagements paysagers. Sensible à la fumée, par exemple, l'épinette et le pin, l'érable, le tilleul, le bouleau. Les plus résistants sont le thuya, le peuplier canadien, l'érable américain, le sureau et quelques autres.

4.2.2. Sol et relief. Caractéristiques météorologiques et climatiques de l'environnement sol-air

Facteurs environnementaux édaphiques. Les propriétés du sol et le terrain affectent également les conditions de vie des organismes terrestres, principalement les plantes. Propriétés la surface de la terre qui ont un impact écologique sur ses habitants sont unis par le nom facteurs environnementaux édaphiques (du grec "edafos" - fondation, sol).

La nature du système racinaire des plantes dépend du régime hydrothermal, de l'aération, de la composition, de la composition et de la structure du sol. Par exemple, les systèmes racinaires des espèces d'arbres (bouleau, mélèze) dans les zones de pergélisol sont situés à faible profondeur et étalés en largeur. Où il n'y a pas pergélisol, les systèmes racinaires des mêmes plantes sont moins ouverts et pénètrent profondément. Dans de nombreuses plantes de steppe, les racines peuvent puiser de l'eau à une grande profondeur, en même temps qu'elles ont de nombreuses racines superficielles dans l'horizon du sol humique, d'où les plantes absorbent les nutriments minéraux. Sur les sols gorgés d'eau et mal aérés des mangroves, de nombreuses espèces ont des racines respiratoires spéciales - les pneumatophores.

Un certain nombre de groupes écologiques de plantes peuvent être distingués en fonction des différentes propriétés du sol.

Ainsi, selon la réaction à l'acidité du sol, ils distinguent : 1) acidophile espèces - poussent sur des sols acides avec un pH inférieur à 6,7 (plantes de tourbières à sphaignes, belous); 2) neutrophile - gravitent vers des sols avec un pH de 6,7 à 7,0 (la plupart des plantes cultivées); 3) basiphile- grandir à un pH supérieur à 7,0 (mordovnik, anémone forestière); quatre) indifférent - peut pousser sur des sols avec différentes valeurs de pH (muguet, fétuque ovine).

Par rapport à la composition brute du sol, il y a : 1) oligotrophe plantes contenant peu d'éléments de frêne (pin sylvestre); 2) eutrophe, ceux qui ont besoin d'un grand nombre d'éléments de frêne (chêne, chèvrefeuille, faucon vivace); 3) mésotrophe, nécessitant une quantité modérée d'éléments de frêne (épicéa).

Nitrophiles- plantes qui préfèrent les sols riches en azote (ortie dioïque).

Les plantes des sols salins forment un groupe halophytes(soleros, sarsazan, kokpek).

Certaines espèces végétales sont confinées à différents substrats : pétrophytes poussent sur des sols rocailleux et psammophytes habitent les sables meubles.

Le terrain et la nature du sol affectent les spécificités du mouvement des animaux. Par exemple, les ongulés, les autruches, les outardes vivant dans des espaces ouverts ont besoin d'un sol solide pour améliorer la répulsion lorsqu'ils courent vite. Chez les lézards qui vivent sur des sables meubles, les doigts sont bordés d'une frange d'écailles cornées, ce qui augmente la surface d'appui (Fig. 47). Pour les habitants terrestres creusant des trous, les sols denses sont défavorables. La nature du sol affecte dans certains cas la répartition des animaux terrestres qui creusent des trous, s'enfouissent dans le sol pour échapper à la chaleur ou aux prédateurs, ou pondent des œufs dans le sol, etc.

Riz. 47. Gecko à doigts en éventail - un habitant des sables du Sahara: A - gecko à doigts en éventail; B - patte de gecko

caractéristiques météorologiques. Les conditions de vie en milieu sol-air sont compliquées, de plus, changements de temps. Temps - il s'agit d'un état de l'atmosphère en constante évolution près de la surface terrestre jusqu'à une hauteur d'environ 20 km (limite de la troposphère). La variabilité météorologique se manifeste par la variation constante de la combinaison de facteurs environnementaux tels que la température et l'humidité de l'air, la nébulosité, les précipitations, la force et la direction du vent, etc. Les changements météorologiques, ainsi que leur alternance régulière dans le cycle annuel, se caractérisent par des fluctuations périodiques, ce qui complique considérablement les conditions d'existence des organismes terrestres. Le temps affecte la vie des habitants aquatiques dans une bien moindre mesure et uniquement sur la population des couches superficielles.

Le climat de la région. Le régime climatique à long terme caractérise le climat de la région. Le concept de climat comprend non seulement les valeurs moyennes des phénomènes météorologiques, mais également leur évolution annuelle et quotidienne, les écarts par rapport à celui-ci et leur fréquence. Le climat est déterminé par les conditions géographiques de la région.

La diversité zonale des climats est compliquée par l'action des vents de mousson, la répartition des cyclones et des anticyclones, l'influence des chaînes de montagnes sur le mouvement des masses d'air, le degré d'éloignement de l'océan (continentalité) et de nombreux autres facteurs locaux. Dans les montagnes, il existe une zonalité climatique, à bien des égards similaire au changement de zones des basses latitudes aux hautes latitudes. Tout cela crée une variété extraordinaire de conditions de vie sur terre.

Pour la plupart des organismes terrestres, en particulier les petits, ce n'est pas tant le climat de la région qui est important, mais les conditions de leur habitat immédiat. Très souvent, les éléments locaux de l'environnement (relief, exposition, végétation, etc.) dans une zone particulière modifient le régime de température, d'humidité, de lumière, de circulation de l'air de telle manière qu'il diffère considérablement des conditions climatiques de la zone. Ces modifications climatiques locales qui prennent forme dans la couche d'air de surface sont appelées microclimat. Dans chaque zone, les microclimats sont très divers. Il est possible de distinguer les microclimats de zones arbitrairement petites. Par exemple, un mode spécial est créé dans les corolles de fleurs, qui sont utilisées par les insectes qui y vivent. Les différences de température, d'humidité de l'air et de force du vent sont largement connues dans les espaces ouverts et dans les forêts, dans les herbages et sur les sols nus, sur les pentes des expositions nord et sud, etc. Un microclimat stable particulier se produit dans les terriers, les nids, les creux , grottes et autres lieux fermés.

Précipitation. En plus de fournir de l'eau et de créer des réserves d'humidité, ils peuvent jouer un autre rôle écologique. Ainsi, de fortes averses de pluie ou de grêle ont parfois un effet mécanique sur les plantes ou les animaux.

Le rôle écologique de l'enneigement est particulièrement diversifié. Les fluctuations de température quotidiennes ne pénètrent dans l'épaisseur de la neige que jusqu'à 25 cm; plus profondément, la température ne change presque pas. Aux gelées de -20-30 ° C, sous une couche de neige de 30-40 cm, la température n'est que légèrement inférieure à zéro. Une épaisse couche de neige protège les bourgeons du renouvellement, protège les parties vertes des plantes du gel; de nombreuses espèces vont sous la neige sans perdre de feuillage, par exemple l'oseille poilue, Veronica officinalis, le sabot, etc.

Riz. 48. Schéma d'étude télémétrique du régime de température d'un tétras noisette situé dans un trou de neige (d'après A. V. Andreev, A. V. Krechmar, 1976)

Les petits animaux terrestres mènent également une vie active en hiver, creusant des galeries entières de passages sous la neige et dans son épaisseur. Pour un certain nombre d'espèces qui se nourrissent de végétation enneigée, même la reproduction hivernale est caractéristique, ce qui est noté, par exemple, chez les lemmings, les souris des bois et à gorge jaune, un certain nombre de campagnols, de rats d'eau, etc. Oiseaux tétras - tétras noisette, tétras lyre, perdrix de la toundra - s'enfouir dans la neige pour la nuit ( Fig. 48).

La couverture de neige hivernale empêche les gros animaux de se nourrir. De nombreux ongulés (rennes, sangliers, bœufs musqués) se nourrissent exclusivement de végétation enneigée en hiver, et une épaisse couche de neige, et surtout une croûte dure à sa surface qui se forme dans la glace, les condamnent à la famine. Au cours de l'élevage de bétail nomade dans la Russie pré-révolutionnaire, une énorme catastrophe dans les régions du sud a été jute - pertes massives de bétail à cause du grésil, privant les animaux de nourriture. Les déplacements sur la neige épaisse et meuble sont également difficiles pour les animaux. Les renards, par exemple, pendant les hivers enneigés, préfèrent les zones de la forêt sous des sapins denses, où la couche de neige est plus fine, et ne sortent presque pas dans les clairières et les bords ouverts. L'épaisseur de la couverture de neige peut limiter la répartition géographique des espèces. Par exemple, les vrais cerfs ne pénètrent pas vers le nord dans les zones où l'épaisseur de la neige en hiver est supérieure à 40–50 cm.

La blancheur du manteau neigeux démasque les animaux sombres. La sélection du camouflage pour correspondre à la couleur de fond a apparemment joué un rôle important dans l'apparition de changements de couleur saisonniers chez la perdrix blanche et de la toundra, le lièvre variable, l'hermine, la belette et le renard arctique. Sur les îles Commander, avec les renards blancs, il y a beaucoup de renards bleus. D'après les observations des zoologistes, ces derniers se tiennent principalement près des rochers sombres et des bandes de surf non gelées, tandis que les blancs préfèrent les zones recouvertes de neige.

4.3. Le sol comme habitat

4.3.1. Caractéristiques du sol

Le sol est une fine couche superficielle de terre meuble en contact avec l'air. Malgré son épaisseur insignifiante, cette coquille de la Terre joue un rôle crucial dans la propagation de la vie. Le sol n'est pas seulement un corps solide, comme la plupart des roches de la lithosphère, mais un système triphasé complexe dans lequel les particules solides sont entourées d'air et d'eau. Il est imprégné de cavités remplies d'un mélange de gaz et de solutions aqueuses, et donc des conditions extrêmement diverses s'y forment, favorables à la vie de nombreux micro- et macro-organismes (Fig. 49). Dans le sol, les fluctuations de température sont lissées par rapport à la couche d'air superficielle, et la présence d'eau souterraine et la pénétration des précipitations créent des réserves d'humidité et assurent un régime hydrique intermédiaire entre les milieux aquatique et terrestre. Le sol concentre des réserves de substances organiques et minérales fournies par la végétation mourante et les cadavres d'animaux. Tout cela détermine la forte saturation du sol en vie.

Les systèmes racinaires des plantes terrestres sont concentrés dans le sol (Fig. 50).

Riz. 49. Passages souterrains du campagnol de Brandt : A - vue de dessus ; B - vue de côté

Riz. cinquante. Placement des racines dans le sol steppique chernozem (selon M. S. Shalyt, 1950)

En moyenne, il existe plus de 100 milliards de cellules de protozoaires, des millions de rotifères et de tardigrades, des dizaines de millions de nématodes, des dizaines et des centaines de milliers de tiques et de collemboles, des milliers d'autres arthropodes, des dizaines de milliers d'enchitréidés, des dizaines et des centaines de vers de terre, mollusques et autres invertébrés par 1 m 2 de couche de sol. . De plus, 1 cm 2 de sol contient des dizaines et des centaines de millions de bactéries, champignons microscopiques, actinomycètes et autres micro-organismes. Dans les couches de surface illuminées, des centaines de milliers de cellules photosynthétiques d'algues vertes, jaune-vert, diatomées et bleu-vert vivent dans chaque gramme. Les organismes vivants sont aussi caractéristiques du sol que ses composants non vivants. Par conséquent, V. I. Vernadsky a attribué le sol aux corps bio-inertes de la nature, soulignant sa saturation en vie et son lien inséparable avec elle.

L'hétérogénéité des conditions dans le sol est plus prononcée dans la direction verticale. Avec la profondeur, un certain nombre des facteurs environnementaux les plus importants qui affectent la vie des habitants du sol changent de façon spectaculaire. Tout d'abord, cela fait référence à la structure du sol. On y distingue trois horizons principaux, différant par leurs propriétés morphologiques et chimiques : 1) l'horizon supérieur d'accumulation d'humus A, dans lequel la matière organique s'accumule et se transforme et à partir duquel une partie des composés est entraînée par les eaux de lavage ; 2) l'horizon d'intrusion, ou illuvial B, où les substances lessivées par le haut se déposent et se transforment, et 3) la roche mère, ou horizon C, dont le matériau se transforme en sol.

Au sein de chaque horizon, on distingue davantage de couches fractionnaires, qui diffèrent également considérablement par leurs propriétés. Par exemple, dans la zone climat tempéré sous les conifères ou forêts mixtes horizon MAIS se compose d'un tampon (A 0)- une couche d'accumulation lâche de résidus végétaux, une couche d'humus de couleur foncée (A 1), dans laquelle des particules d'origine organique sont mélangées à du minéral, et une couche podzolique (A 2)- de couleur gris cendré, dans laquelle prédominent les composés de silicium, et toutes les substances solubles sont lavées dans la profondeur du profil du sol. La structure et la chimie de ces couches sont très différentes, et donc les racines des plantes et les habitants du sol, ne se déplaçant que de quelques centimètres vers le haut ou vers le bas, tombent dans des conditions différentes.

La taille des cavités entre les particules de sol, propices à la vie des animaux, diminue généralement rapidement avec la profondeur. Par exemple, dans les sols de prairie, le diamètre moyen des cavités à une profondeur de 0–1 cm est de 3 mm, 1–2 cm, 2 mm et à une profondeur de 2–3 cm, seulement 1 mm; les pores du sol plus profonds sont encore plus fins. La densité du sol change également avec la profondeur. Les couches les plus lâches contiennent de la matière organique. La porosité de ces couches est déterminée par le fait que les substances organiques collent les particules minérales en agrégats plus gros, entre lesquels le volume des cavités augmente. Le plus dense est généralement l'horizon illuvial À, cimenté par des particules colloïdales lavées dedans.

L'humidité dans le sol est présente dans divers états : 1) liée (hygroscopique et film) est fermement maintenue par la surface des particules de sol ; 2) le capillaire occupe de petits pores et peut se déplacer le long d'eux dans différentes directions ; 3) la gravité remplit les vides plus grands et s'infiltre lentement sous l'influence de la gravité ; 4) la vapeur est contenue dans l'air du sol.

La teneur en eau n'est pas la même dans différents sols et à différents moments. S'il y a trop d'humidité gravitationnelle, alors le régime du sol est proche du régime des masses d'eau. Dans un sol sec, il ne reste que de l'eau liée et les conditions se rapprochent de celles du sol. Cependant, même dans les sols les plus secs, l'air est plus humide que le sol, de sorte que les habitants du sol sont beaucoup moins sensibles à la menace de dessèchement qu'en surface.

La composition de l'air du sol est variable. Avec la profondeur, la teneur en oxygène diminue fortement et la concentration en dioxyde de carbone augmente. En raison de la présence de substances organiques en décomposition dans le sol, l'air du sol peut contenir une forte concentration de gaz toxiques tels que l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène, le méthane, etc. Lorsque le sol est inondé ou que les résidus végétaux pourrissent de manière intensive, des conditions complètement anaérobies peuvent surviennent par endroits.

Fluctuations de la température de coupe uniquement à la surface du sol. Ici, ils peuvent être encore plus forts que dans la couche d'air au sol. Cependant, à chaque centimètre de profondeur, les changements de température quotidiens et saisonniers deviennent de moins en moins visibles à une profondeur de 1 à 1,5 m (Fig. 51).

Riz. 51. Diminution des fluctuations annuelles de la température du sol avec la profondeur (d'après K. Schmidt-Nilson, 1972). La partie ombrée est la plage des fluctuations annuelles de température

Toutes ces caractéristiques conduisent au fait que, malgré la grande hétérogénéité des conditions environnementales dans le sol, il agit comme un environnement assez stable, en particulier pour les organismes mobiles. Un fort gradient de température et d'humidité dans le profil du sol permet aux animaux du sol de se procurer un environnement écologique approprié grâce à des mouvements mineurs.

4.3.2. Habitants du sol

L'hétérogénéité du sol conduit au fait que pour les organismes de différentes tailles, il agit comme un environnement différent. Pour les micro-organismes, l'énorme surface totale des particules du sol revêt une importance particulière, car la grande majorité de la population microbienne est adsorbée sur eux. La complexité de l'environnement du sol crée une grande variété de conditions pour une variété de groupes fonctionnels : aérobies et anaérobies, consommateurs de composés organiques et minéraux. La distribution des micro-organismes dans le sol est caractérisée par de petits foyers, puisque même sur quelques millimètres, différentes zones écologiques peuvent être remplacées.

Pour les petits animaux du sol (Fig. 52, 53), qui sont regroupés sous le nom microfaune (protozoaires, rotifères, tardigrades, nématodes…), le sol est un système de micro-réservoirs. Ce sont essentiellement des organismes aquatiques. Ils vivent dans les pores du sol remplis d'eau gravitationnelle ou capillaire, et une partie de leur vie peut, comme les micro-organismes, être à l'état adsorbé à la surface des particules dans de fines couches d'humidité du film. Beaucoup de ces espèces vivent dans des plans d'eau ordinaires. Cependant, les formes de sol sont beaucoup plus petites que celles d'eau douce et, de plus, elles se distinguent par leur capacité à rester longtemps à l'état enkysté, en attendant les périodes défavorables. Alors que les amibes d'eau douce ont une taille de 50 à 100 microns, celles du sol n'en ont que 10 à 15. Les représentants des flagellés sont particulièrement petits, souvent seulement 2 à 5 microns. Les ciliés du sol ont également des tailles naines et, de plus, peuvent modifier considérablement la forme du corps.

Riz. 52. Testate amibe se nourrissant de bactéries sur les feuilles en décomposition du sol forestier

Riz. 53. Microfaune du sol (d'après W. Dunger, 1974) :

1–4 - flagelles ; 5–8 - amibe nue; 9-10 - amibe à testicule ; 11–13 - ciliés ; 14–16 - vers ronds ; 17–18 - rotifères ; 19–20 – tardigrades

Pour les respirateurs d'air d'animaux légèrement plus grands, le sol apparaît comme un système de grottes peu profondes. Ces animaux sont regroupés sous le nom mésofaune (Fig. 54). La taille des représentants de la mésofaune du sol varie de dixièmes à 2–3 mm. Ce groupe comprend principalement les arthropodes : nombreux groupes d'acariens, insectes primaires sans ailes (collemboles, protura, insectes à deux queues), petites espèces d'insectes ailés, mille-pattes symphyla, etc. Ils n'ont pas d'adaptations particulières pour creuser. Ils rampent le long des parois des cavités du sol à l'aide de membres ou en se tortillant comme un ver. L'air du sol saturé de vapeur d'eau vous permet de respirer à travers les couvertures. De nombreuses espèces n'ont pas de système trachéal. Ces animaux sont très sensibles à la dessiccation. Le principal moyen de salut des fluctuations de l'humidité de l'air pour eux est le déplacement vers l'intérieur des terres. Mais la possibilité de migration en profondeur dans les cavités du sol est limitée par la diminution rapide du diamètre des pores, de sorte que seules les plus petites espèces peuvent se déplacer à travers les puits du sol. Les plus grands représentants de la mésofaune ont certaines adaptations qui leur permettent de supporter une diminution temporaire de l'humidité de l'air du sol: écailles protectrices sur le corps, imperméabilité partielle du tégument, une coquille solide à paroi épaisse avec un épicuticule en combinaison avec un système trachéal primitif qui assure la respiration.

Riz. 54. Mésofaune du sol (no W. Danger, 1974):

1 - faux scorion ; 2 - Gama nouvelle fusée éclairante ; 3–4 acariens; 5 – mille-pattes pauroioda ; 6 – larve de moustique chironomide ; 7 - un coléoptère de la famille. les Ptiliidés ; 8–9 collemboles

Les représentants de la mésofaune connaissent des périodes d'inondation du sol avec de l'eau dans des bulles d'air. L'air est retenu autour du corps des animaux grâce à leurs enveloppes non mouillantes, qui sont également équipées de poils, d'écailles, etc. La bulle d'air sert en quelque sorte de "branchie physique" pour un petit animal. La respiration est effectuée grâce à la diffusion d'oxygène dans la couche d'air à partir de l'eau environnante.

Les représentants de la microfaune et de la mésofaune sont capables de tolérer le gel hivernal du sol, car la plupart des espèces ne peuvent pas descendre des couches exposées à des températures négatives.

Les animaux du sol plus grands, avec des tailles corporelles de 2 à 20 mm, sont appelés représentants macrofaune (Fig. 55). Ce sont des larves d'insectes, des mille-pattes, des enchytrées, des vers de terre, etc. Pour eux, le sol est un milieu dense qui offre une résistance mécanique importante lors des déplacements. Ces formes relativement grandes se déplacent dans le sol soit en élargissant les puits naturels en écartant les particules de sol, soit en creusant de nouveaux passages. Les deux modes de mouvement laissent une empreinte sur structure externe animaux.

Riz. 55. Macrofaune du sol (no W. Danger, 1974):

1 - ver de terre; 2 – cloportes; 3 – mille-pattes labiopode; 4 – mille-pattes bipède; 5 - larve de coléoptère ; 6 – larve de taupe; 7 – ours; 8 - larve de ver

La capacité de se déplacer le long de puits minces, presque sans recourir au creusement, n'est inhérente qu'aux espèces qui ont un corps avec une petite section transversale qui peut fortement se plier dans des passages sinueux (mille-pattes - drupes et géophiles). En écartant les particules de sol en raison de la pression des parois du corps, les vers de terre, les larves de moustiques mille-pattes, etc. du corps et augmenter son diamètre. Dans le même temps, dans la zone élargie, en raison du travail des muscles, une forte pression hydraulique du liquide intracavitaire incompressible est créée: dans les vers, le contenu des sacs coelomiques et dans les tipulides, l'hémolymphe. La pression est transmise à travers les parois du corps au sol, et ainsi l'animal agrandit le puits. Dans le même temps, un passage ouvert reste derrière, ce qui menace d'augmenter l'évaporation et la poursuite des prédateurs. De nombreuses espèces ont développé des adaptations à un type de mouvement écologiquement plus bénéfique dans le sol - creuser en obstruant le passage derrière. Le creusement est effectué en desserrant et en ratissant les particules de sol. Pour cela, les larves de divers insectes utilisent l'extrémité antérieure de la tête, les mandibules et les membres antérieurs, élargis et renforcés d'une épaisse couche de chitine, d'épines et d'excroissances. À l'extrémité postérieure du corps, des dispositifs de fixation solide se développent - supports rétractables, dents, crochets. Pour fermer le passage sur les derniers segments, un certain nombre d'espèces ont une plate-forme déprimée spéciale, encadrée par des flancs ou des dents chitineuses, une sorte de brouette. Des plates-formes similaires sont également formées à l'arrière des élytres chez les scolytes, qui les utilisent également pour obstruer les passages avec de la farine de forage. Fermant le passage derrière eux, les animaux - les habitants du sol sont constamment dans une chambre fermée, saturée de l'évaporation de leur propre corps.

Les échanges gazeux de la plupart des espèces de ce groupe écologique s'effectuent à l'aide d'organes respiratoires spécialisés, mais parallèlement à cela, ils sont complétés par des échanges gazeux à travers les téguments. Il est même possible de respirer exclusivement la peau, par exemple chez les vers de terre, les enchitréidés.

Les animaux fouisseurs peuvent laisser des couches où des conditions défavorables surviennent. En période de sécheresse et d'hiver, ils se concentrent dans des couches plus profondes, généralement à quelques dizaines de centimètres de la surface.

Mégafaune les sols sont de grandes excavations, principalement parmi les mammifères. De nombreuses espèces passent toute leur vie dans le sol (rats taupes, campagnols taupes, zokors, taupes d'Eurasie, taupes dorées

Afrique, taupes marsupiales d'Australie, etc.). Ils font des systèmes entiers de passages et de trous dans le sol. Apparence et les caractéristiques anatomiques de ces animaux reflètent leur adaptabilité à un mode de vie souterrain fouisseur. Ils ont des yeux sous-développés, un corps compact et valky avec un cou court, une fourrure courte et épaisse, des membres fouisseurs puissants avec de fortes griffes. Les rats taupes et les campagnols taupes ameublir le sol avec leurs ciseaux. Les grands oligochètes, en particulier les représentants de la famille des Megascolecidae vivant sous les tropiques et dans l'hémisphère sud, devraient également être inclus dans la mégafaune du sol. Le plus grand d'entre eux, l'Australien Megascolides australis, atteint une longueur de 2,5 et même 3 m.

Outre les habitants permanents du sol, un grand groupe écologique peut être distingué parmi les grands animaux. habitants des terriers (écureuils terrestres, marmottes, gerboises, lapins, blaireaux, etc.). Ils se nourrissent à la surface, mais se reproduisent, hibernent, se reposent et échappent au danger dans le sol. Un certain nombre d'autres animaux utilisent leurs terriers, y trouvant un microclimat favorable et un abri contre les ennemis. Les Norniks ont des caractéristiques structurelles caractéristiques des animaux terrestres, mais ont un certain nombre d'adaptations associées à un mode de vie fouisseur. Par exemple, les blaireaux ont de longues griffes et des muscles puissants sur les membres antérieurs, une tête étroite et de petites oreillettes. Par rapport aux lièvres non fouisseurs, les lapins ont des oreilles et des pattes postérieures sensiblement raccourcies, un crâne plus fort, des os et des muscles des avant-bras plus solides, etc.

Pour un certain nombre de caractéristiques écologiques, le sol est un milieu intermédiaire entre l'eau et la terre. Le sol est rapproché du milieu aquatique par son régime de température, la teneur réduite en oxygène de l'air du sol, sa saturation en vapeur d'eau et la présence d'eau sous d'autres formes, la présence de sels et de substances organiques dans les solutions du sol, et la capacité à se déplacer en trois dimensions.

La présence d'air dans le sol, la menace de dessèchement dans les horizons supérieurs et les changements assez brusques du régime de température des couches superficielles rapprochent le sol de l'environnement aérien.

Les propriétés écologiques intermédiaires du sol en tant qu'habitat pour les animaux suggèrent que le sol a joué un rôle particulier dans l'évolution du monde animal. Pour de nombreux groupes, en particulier les arthropodes, le sol a servi de moyen par lequel les habitants à l'origine aquatiques pouvaient passer à un mode de vie terrestre et conquérir la terre. Cette voie d'évolution des arthropodes a été prouvée par les travaux de M. S. Gilyarov (1912–1985).

4.4. Les organismes vivants comme habitat

De nombreux types d'organismes hétérotrophes vivent dans d'autres êtres vivants tout au long de leur vie ou d'une partie de leur cycle de vie, dont le corps leur sert d'environnement dont les propriétés diffèrent considérablement de l'extérieur.

Riz. 56. Puceron infectant le cavalier

Riz. 57. Couper la galle sur une feuille de hêtre avec une larve de la cécidomyie Mikiola fagi

Cours 2. LES HABITATS ET LEURS CARACTERISTIQUES

Au cours du processus de développement historique, les organismes vivants ont maîtrisé quatre habitats. Le premier est l'eau. La vie est née et s'est développée dans l'eau pendant plusieurs millions d'années. La seconde - terre-air - sur terre et dans l'atmosphère, les plantes et les animaux sont apparus et se sont rapidement adaptés aux nouvelles conditions. Transformant progressivement la couche supérieure de la terre - la lithosphère, ils ont créé un troisième habitat - le sol, et sont eux-mêmes devenus le quatrième habitat.

habitat aquatique

L'eau couvre 71% de la surface terrestre. La majeure partie de l'eau est concentrée dans les mers et les océans - 94-98%, la glace polaire contient environ 1,2% d'eau et une très petite proportion - moins de 0,5%, dans les eaux douces des rivières, des lacs et des marécages.

Environ 150 000 espèces d'animaux et 10 000 plantes vivent dans le milieu aquatique, soit seulement 7 et 8 % du nombre total d'espèces sur Terre, respectivement.

Dans les mers-océans, comme dans les montagnes, la zonalité verticale s'exprime. Le pélagial - toute la colonne d'eau - et le benthal - le fond diffèrent particulièrement fortement en écologie. La colonne d'eau est pélagique, divisée verticalement en plusieurs zones : épipéligiale, bathypéligiale, abyssopéligiale et ultraabyssopéligiale(Fig. 2).

En fonction de la pente de la descente et de la profondeur au fond, on distingue également plusieurs zones, auxquelles correspondent les zones indiquées du pélagial :

Littoral - le bord de la côte, inondé lors des marées hautes.

Supralittoral - partie de la côte au-dessus de la ligne de marée supérieure, où les éclaboussures de surf atteignent.

Sublittoral - une diminution progressive des terres à 200m.

Batial - une forte baisse de terrain (pente continentale),

Abyssal - un abaissement en douceur du fond du lit de l'océan; la profondeur des deux zones atteint ensemble 3-6 km.

Ultra-abyssal - dépressions en eau profonde de 6 à 10 km.

Groupes écologiques d'hydrobiontes. Les mers et les océans les plus chauds (40 000 espèces d'animaux) se distinguent par la plus grande diversité de la vie dans la région de l'équateur et des tropiques ; au nord et au sud, la flore et la faune des mers sont appauvries des centaines de fois. Quant à la répartition des organismes directement dans la mer, leur masse se concentre dans les couches superficielles (épipélagiques) et dans la zone sublittorale. Selon la méthode de déplacement et de séjour dans certaines couches, la vie marine est divisée en trois groupes écologiques : necton, plancton et benthos.

Necton (nektos - flottant) - déplacer activement de grands animaux capables de surmonter de longues distances et de forts courants: poissons, calmars, pinnipèdes, baleines. Dans les plans d'eau douce, le nekton comprend également des amphibiens et de nombreux insectes.

Plancton (planctos - errant, planant) - une collection de plantes (phytoplancton : diatomées, algues vertes et bleu-vert (eau douce uniquement), flagellés végétaux, péridine, etc.) et de petits organismes animaux (zooplancton : petits crustacés, des plus grands - mollusques ptéropodes, méduses, cténophores, certains vers), vivant à différentes profondeurs, mais incapables de mouvement actif et de résistance aux courants. La composition du plancton comprend également des larves animales, formant un groupe spécial - neuston . Il s'agit d'une population "temporaire" flottant passivement de la couche d'eau supérieure, représentée par divers animaux (décapodes, balanes et copépodes, échinodermes, polychètes, poissons, mollusques, etc.) au stade larvaire. Les larves, en grandissant, passent dans les couches inférieures de la pelagela. Au-dessus du neuston se trouve pleiston - ce sont des organismes dans lesquels la partie supérieure du corps pousse au-dessus de l'eau, et la partie inférieure pousse dans l'eau (lentilles - Lemma, siphonophores, etc.). Le plancton joue un rôle important dans les relations trophiques de la biosphère, puisque est la nourriture de nombreuses espèces aquatiques, y compris la principale nourriture des baleines à fanons (Myatcoceti).

Benthos (benthos - profondeur) - hydrobiontes du fond. Représenté principalement par des animaux attachés ou se déplaçant lentement (zoobenthos : foraminephores, poissons, éponges, coelentérés, vers, mollusques, ascidies…), plus nombreux en eau peu profonde. Les végétaux (phytobenthos : diatomées, algues vertes, brunes, rouges, bactéries) pénètrent également dans le benthos en eau peu profonde. A une profondeur où il n'y a pas de lumière, le phytobenthos est absent. Les zones pierreuses du fond sont les plus riches en phytobenthos.

Dans les lacs, le zoobenthos est moins abondant et diversifié que dans la mer. Il est formé de protozoaires (ciliés, daphnies), de sangsues, de mollusques, de larves d'insectes, etc. Le phytobenthos des lacs est formé de diatomées nageant librement, d'algues vertes et bleu-vertes ; les algues brunes et rouges sont absentes.

La forte densité du milieu aquatique détermine la composition particulière et la nature du changement des facteurs vitaux. Certains d'entre eux sont les mêmes que sur terre - chaleur, lumière, d'autres sont spécifiques : pression de l'eau (la profondeur augmente de 1 atm tous les 10 m), teneur en oxygène, composition saline, acidité. En raison de la forte densité du milieu, les valeurs de chaleur et de lumière changent beaucoup plus rapidement avec le gradient de hauteur que sur terre.

Régime thermique. Le milieu aquatique se caractérise par un apport de chaleur plus faible, car une partie importante de celle-ci est réfléchie et une partie tout aussi importante est dépensée en évaporation. Conformément à la dynamique des températures terrestres, la température de l'eau a moins de fluctuations dans les températures quotidiennes et saisonnières. De plus, les masses d'eau égalisent considérablement l'évolution des températures dans l'atmosphère des zones côtières. En l'absence de coquille de glace, la mer pendant la saison froide a un effet de réchauffement sur les terres adjacentes, en été, elle a un effet de refroidissement et d'hydratation.

La plage de température de l'eau dans l'océan mondial est de 38° (de -2 à +36°C), en eau douce - 26° (de -0,9 à +25°C). La température de l'eau baisse fortement avec la profondeur. Jusqu'à 50 m, des fluctuations de température quotidiennes sont observées, jusqu'à 400 - saisonnières, plus profondes, elles deviennent constantes, chutant à + 1-3 ° С. Comme le régime de température dans les réservoirs est relativement stable, leurs habitants se caractérisent par sténothermie.

En raison du degré de réchauffement différent des couches supérieures et inférieures au cours de l'année, des flux et reflux, des courants, des tempêtes, il y a un mélange constant des couches d'eau. Le rôle de l'eau de mélange pour la vie aquatique est exceptionnellement important, car. en même temps, la distribution d'oxygène et de nutriments à l'intérieur des réservoirs est nivelée, assurant des processus métaboliques entre les organismes et l'environnement.

Dans les masses d'eau stagnantes (lacs) des latitudes tempérées, un mélange vertical a lieu au printemps et en automne, et pendant ces saisons, la température dans l'ensemble de la masse d'eau devient uniforme, c'est-à-dire vient homothermie. En été et en hiver, à la suite d'une forte augmentation du chauffage ou du refroidissement des couches supérieures, le mélange d'eau s'arrête. Ce phénomène est appelé dichotomie de température, et la période de stagnation temporaire - stagnation(été ou hiver). En été, les couches chaudes plus légères restent en surface, se situant au-dessus des couches froides lourdes (Fig. 3). En hiver, au contraire, la couche inférieure a de l'eau plus chaude, car directement sous la glace, la température de l'eau de surface est inférieure à +4°C et, en raison des propriétés physicochimiques de l'eau, elle devient plus légère que l'eau avec une température supérieure à + 4°C.

Pendant les périodes de stagnation, trois couches se distinguent nettement : la supérieure (épilimnion) avec les plus fortes fluctuations saisonnières de la température de l'eau, la moyenne (métalimnion ou thermocline), dans lequel il y a un saut brusque de température, et près du fond ( hypolimnion), où la température varie peu au cours de l'année. Pendant les périodes de stagnation, un manque d'oxygène se forme dans la colonne d'eau - en été dans la partie inférieure et en hiver dans la partie supérieure, ce qui entraîne souvent la mort de poissons en hiver.

Mode lumière. L'intensité de la lumière dans l'eau est fortement atténuée en raison de sa réflexion par la surface et de son absorption par l'eau elle-même. Cela affecte grandement le développement des plantes photosynthétiques.

L'absorption de la lumière est d'autant plus forte que la transparence de l'eau est faible, laquelle dépend du nombre de particules en suspension dans celle-ci (suspensions minérales, plancton). Il diminue avec le développement rapide de petits organismes en été, et sous les latitudes tempérées et septentrionales, il diminue également en hiver, après l'établissement d'une couverture de glace et sa couverture de neige d'en haut.

La transparence est caractérisée par la profondeur maximale à laquelle un disque blanc spécialement abaissé d'un diamètre d'environ 20 cm (disque de Secchi) est encore visible. Les eaux les plus transparentes se trouvent dans la mer des Sargasses: le disque est visible jusqu'à une profondeur de 66,5 m. Dans l'océan Pacifique, le disque de Secchi est visible jusqu'à 59 m, dans l'Indien - jusqu'à 50, dans les mers peu profondes - jusqu'à 5-15 m. La transparence des rivières est en moyenne de 1 à 1,5 m, et dans les rivières les plus boueuses, elle n'est que de quelques centimètres.

Dans les océans, où l'eau est très transparente, 1% du rayonnement lumineux pénètre jusqu'à une profondeur de 140 m, et dans les petits lacs à une profondeur de 2 m, seuls des dixièmes de pour cent pénètrent. Les rayons des différentes parties du spectre sont absorbés différemment dans l'eau, les rayons rouges sont absorbés en premier. Avec la profondeur, elle devient plus sombre et la couleur de l'eau devient d'abord verte, puis bleue, bleue et enfin bleu-violet, se transformant en obscurité totale. En conséquence, les hydrobiontes changent également de couleur, s'adaptant non seulement à la composition de la lumière, mais également à son manque d'adaptation chromatique. Dans les zones claires, dans les eaux peu profondes, prédominent les algues vertes (Chlorophyta), dont la chlorophylle absorbe les rayons rouges, avec la profondeur elles sont remplacées par des brunes (Phaephyta) puis rouges (Rhodophyta). Le phytobenthos est absent à de grandes profondeurs.

Les plantes se sont adaptées au manque de lumière en développant de grands chromatophores et en augmentant la surface des organes assimilateurs (indice de surface foliaire). Pour les algues d'eau profonde, les feuilles fortement disséquées sont typiques, les limbes des feuilles sont minces et translucides. Pour les plantes semi-immergées et flottantes, l'hétérophylle est caractéristique - les feuilles au-dessus de l'eau sont les mêmes que celles des plantes terrestres, elles ont une plaque entière, l'appareil stomatique est développé et dans l'eau les feuilles sont très fines, se composent de lobes filiformes étroits.

Les animaux, comme les plantes, changent naturellement de couleur avec la profondeur. Dans les couches supérieures, ils sont de couleurs vives de différentes couleurs, dans la zone crépusculaire (bar, coraux, crustacés) sont peints en couleurs avec une teinte rouge - il est plus pratique de se cacher des ennemis. Les espèces d'eau profonde sont dépourvues de pigments. Dans les profondeurs sombres de l'océan, les organismes utilisent la lumière émise par les êtres vivants comme source d'informations visuelles. bioluminescence.

haute densité(1 g/cm3, soit 800 fois la densité de l'air) et la viscosité de l'eau ( 55 fois supérieure à celle de l'air) a conduit au développement d'adaptations particulières des hydrobiontes :

1) Les plantes ont des tissus mécaniques très peu développés ou totalement absents - ils sont soutenus par l'eau elle-même. La plupart sont caractérisés par une flottabilité due à des cavités intercellulaires porteuses d'air. Caractérisé par une reproduction végétative active, le développement de l'hydrochorie - l'élimination des tiges florales au-dessus de l'eau et la propagation du pollen, des graines et des spores par les courants de surface.

2) Chez les animaux vivant dans la colonne d'eau et nageant activement, le corps a une forme profilée et est lubrifié avec du mucus, ce qui réduit la friction pendant le mouvement. Des adaptations ont été développées pour augmenter la flottabilité : accumulations de graisse dans les tissus, vessie natatoire chez les poissons, cavités d'air dans les siphonophores. Chez les animaux nageant passivement, la surface spécifique du corps augmente en raison des excroissances, des épines et des appendices; le corps s'aplatit, une réduction des organes squelettiques se produit. Différents modes de locomotion : flexion du corps, à l'aide de flagelles, cils, mode de locomotion en jet (céphalopodes).

Chez les animaux benthiques, le squelette disparaît ou est peu développé, la taille du corps augmente, la réduction de la vision est courante et le développement des organes tactiles.

courants. Une caractéristique du milieu aquatique est la mobilité. Elle est causée par les flux et reflux, les courants marins, les tempêtes, les différents niveaux d'élévation des lits des rivières. Adaptations des hydrobiontes :

1) Dans les eaux courantes, les plantes sont fermement attachées à des objets sous-marins immobiles. La surface inférieure pour eux est principalement un substrat. Ce sont des algues vertes et diatomées, des mousses d'eau. Les mousses forment même une couverture dense sur les rivières à débit rapide. Dans la zone de marée des mers, de nombreux animaux ont également des dispositifs pour se fixer au fond (gastéropodes, balanes), ou se cachent dans des crevasses.

2) Chez les poissons d'eau courante, le corps est de diamètre rond, et chez les poissons qui vivent près du fond, comme chez les invertébrés benthiques, le corps est plat. Beaucoup sur la face ventrale ont des organes de fixation aux objets sous-marins.

Salinité de l'eau.

Les masses d'eau naturelles se caractérisent par une certaine composition chimique. Les carbonates, les sulfates et les chlorures prédominent. Dans les plans d'eau douce, la concentration en sel ne dépasse pas 0,5 ‰ (et environ 80% sont des carbonates), dans les mers - de 12 à 35 ‰ (principalement chlorures et sulfates). Avec une salinité supérieure à 40 ppm, le réservoir est dit hyperhalin ou sursalé.

1) En eau douce (milieu hypotonique), les processus d'osmorégulation sont bien exprimés. Les hydrobiontes sont obligés d'éliminer constamment l'eau qui y pénètre, ils sont homoiosmotiques (les ciliés "pompent" à travers eux une quantité d'eau égale à son poids toutes les 2-3 minutes). Dans l'eau salée (milieu isotonique), la concentration de sels dans les corps et les tissus des hydrobiontes est la même (isotonique) que la concentration de sels dissous dans l'eau - ils sont poïkiloosmotiques. Par conséquent, les fonctions osmorégulatrices ne sont pas développées parmi les habitants des plans d'eau salés et ils ne pourraient pas peupler les plans d'eau douce.

2) Les plantes aquatiques sont capables d'absorber l'eau et les nutriments de l'eau - "bouillon", avec toute la surface, de sorte que leurs feuilles sont fortement disséquées et que les tissus conducteurs et les racines sont peu développés. Les racines servent principalement à se fixer au substrat sous-marin. La plupart des plantes d'eau douce ont des racines.

Les espèces typiquement marines et typiquement d'eau douce sont sténohalines et ne tolèrent pas les changements significatifs de la salinité de l'eau. Il existe peu d'espèces euryhalines. Ils sont fréquents dans les eaux saumâtres (dorés d'eau douce, brochets, brèmes, mulets, saumon côtier).

Composition des gaz dans l'eau.

Dans l'eau, l'oxygène est le facteur environnemental le plus important. Dans une eau saturée en oxygène, sa teneur ne dépasse pas 10 ml pour 1 litre, soit 21 fois moins que dans l'atmosphère. Lorsque l'eau est mélangée, en particulier dans les masses d'eau courantes, et lorsque la température diminue, la teneur en oxygène augmente. Certains poissons sont très sensibles au manque d'oxygène (truite, vairon, ombre) et préfèrent donc les rivières et ruisseaux froids de montagne. D'autres poissons (carpe, carpe, gardon) sont peu exigeants en oxygène et peuvent vivre au fond des plans d'eau profonds. De nombreux insectes aquatiques, larves de moustiques et mollusques pulmonaires sont également tolérants à la teneur en oxygène de l'eau, car de temps en temps ils remontent à la surface et avalent de l'air frais.

Il y a suffisamment de dioxyde de carbone dans l'eau (40-50 cm 3 / l - presque 150 fois plus que dans l'air. Il est utilisé dans la photosynthèse des plantes et participe à la formation de formations squelettiques calcaires d'animaux (coquilles de mollusques, couvertures de crustacés, carcasses de radiolaires, etc.) .

Acidité. Dans les réservoirs d'eau douce, l'acidité de l'eau, ou la concentration en ions hydrogène, varie beaucoup plus que dans les réservoirs marins - de pH = 3,7-4,7 (acide) à pH = 7,8 (alcalin). L'acidité de l'eau est largement déterminée par la composition spécifique des plantes hydrobiontes. Dans les eaux acides des marais, les mousses de sphaigne poussent et les rhizomes coquilliers vivent en abondance, mais il n'y a pas de mollusques édentés (Unio) et les autres mollusques sont rares. En milieu alcalin, de nombreux types de potamots et d'élodées se développent. La plupart des poissons d'eau douce vivent dans la plage de pH de 5 à 9 et meurent en masse en dehors de ces valeurs. Les eaux les plus productives ont un pH de 6,5 à 8,5.

L'acidité de l'eau de mer diminue avec la profondeur.

L'acidité peut servir d'indicateur du taux métabolique global d'une communauté. Les eaux à faible pH contiennent peu de nutriments, la productivité est donc extrêmement faible.

pression hydrostatique dans l'océan est d'une grande importance. Avec une immersion dans l'eau à 10 m, la pression augmente de 1 atmosphère. Dans la partie la plus profonde de l'océan, la pression atteint 1000 atmosphères. De nombreux animaux sont capables de tolérer des fluctuations soudaines de pression, surtout s'ils n'ont pas d'air libre dans leur corps. Sinon, une embolie gazeuse peut se développer. En règle générale, les hautes pressions, caractéristiques des grandes profondeurs, inhibent les processus vitaux.

Selon la quantité de matière organique disponible pour les hydrobiontes, les masses d'eau peuvent être divisées en : - oligotrophe (bleu et transparent) - pas riche en nourriture, profond, froid; - eutrophe (vert) - riche en nourriture, chaud; dystrophique (brun) - pauvre en nourriture, acide en raison de la pénétration d'une grande quantité d'acides humiques dans le sol.

eutrophisation– enrichissement des masses d'eau en nutriments organiques sous l'influence d'un facteur anthropique (par exemple, rejet d'eaux usées).

Plasticité écologique des hydrobiontes. Les plantes et les animaux d'eau douce sont écologiquement plus plastiques (eurythermaux, euryhalins) que marins, les habitants des zones côtières sont plus plastiques (eurythermaux) que ceux des eaux profondes. Il existe des espèces qui ont une plasticité écologique étroite par rapport à un facteur (le lotus est une espèce sténothermique, le crustacé Artemia (Artimia solina) est sténogal) et large par rapport aux autres. Les organismes sont plus plastiques par rapport à ces facteurs qui sont plus variables. Et ce sont eux qui sont le plus répandus (élodées, rhizomes de Cyphoderia ampulla). La plasticité dépend aussi de l'âge et de la phase de développement.

Le son se propage plus rapidement dans l'eau que dans l'air. L'orientation sonore est généralement mieux développée chez les hydrobiontes que visuelle. Certaines espèces captent même des vibrations de très basse fréquence (infrasons) qui se produisent lorsque le rythme des vagues change. Un certain nombre d'organismes aquatiques recherchent de la nourriture et naviguent en utilisant l'écholocation - la perception des ondes sonores réfléchies (cétacés). Beaucoup perçoivent des impulsions électriques réfléchies, produisant des décharges de fréquences différentes lors de la nage.

La méthode d'orientation la plus ancienne, caractéristique de tous les animaux aquatiques, est la perception de la chimie de l'environnement. Les chémorécepteurs de nombreux organismes aquatiques sont extrêmement sensibles.

Habitat sol-air

Au cours de l'évolution, ce milieu a été maîtrisé plus tard que l'eau. Les facteurs environnementaux dans l'environnement terrestre-air 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 l'emplacement géographique, le changement des saisons de l'année et l'heure de la journée. L'environnement est gazeux, il se caractérise donc par une faible humidité, densité et pression, une forte teneur en oxygène.

Caractéristique facteurs abiotiques environnement de lumière, température, humidité - voir le cours précédent.

Composition gazeuse de l'atmosphère est également un facteur climatique important. Il y a environ 3 à 3,5 milliards d'années, l'atmosphère contenait de l'azote, de l'ammoniac, de l'hydrogène, du méthane et de la vapeur d'eau, et il n'y avait pas d'oxygène libre. La composition de l'atmosphère était largement déterminée par les gaz volcaniques.

À l'heure actuelle, l'atmosphère se compose principalement d'azote, d'oxygène et de quantités relativement plus faibles d'argon et de dioxyde de carbone. Tous les autres gaz présents dans l'atmosphère ne sont contenus qu'à l'état de traces. La teneur relative en oxygène et en dioxyde de carbone revêt une importance particulière pour le biote.

La teneur élevée en oxygène a contribué à une augmentation du métabolisme des organismes terrestres par rapport aux organismes aquatiques primaires. C'est dans l'environnement terrestre, sur la base de la grande efficacité des processus oxydatifs dans l'organisme, que l'homoiothermie animale est apparue. L'oxygène, du fait de sa teneur constamment élevée dans l'air, n'est pas un facteur limitant la vie dans le milieu terrestre. Ce n'est qu'en certains endroits, dans des conditions spécifiques, qu'un déficit temporaire se crée, par exemple, dans les accumulations de résidus végétaux en décomposition, les stocks de céréales, de farine, etc.

La teneur en dioxyde de carbone peut varier dans certaines zones de la couche d'air superficielle dans des limites assez importantes. Par exemple, en l'absence de vent au centre des grandes villes, sa concentration est décuplé. Les variations diurnes de la teneur en dioxyde de carbone dans les couches superficielles sont régulières, liées au rythme de la photosynthèse des plantes, et saisonnières, dues aux variations de l'intensité de la respiration des organismes vivants, principalement la population microscopique des sols. Une saturation accrue de l'air en dioxyde de carbone se produit dans les zones d'activité volcanique, à proximité des sources thermales et d'autres exutoires souterrains de ce gaz. La faible teneur en dioxyde de carbone inhibe le processus de photosynthèse. Dans des conditions intérieures, le taux de photosynthèse peut être augmenté en augmentant la concentration de dioxyde de carbone; ceci est utilisé dans la pratique des serres et des serres.

L'azote de l'air pour la plupart des habitants du milieu terrestre est un gaz inerte, mais un certain nombre de micro-organismes (bactéries nodulaires, Azotobacter, clostridies, algues bleues, etc.) ont la capacité de le lier et de l'impliquer dans le cycle biologique.

Les impuretés locales pénétrant dans l'air peuvent également affecter de manière significative les organismes vivants. Cela est particulièrement vrai pour les substances gazeuses toxiques - méthane, oxyde de soufre (IV), monoxyde de carbone (II), oxyde d'azote (IV), sulfure d'hydrogène, composés chlorés, ainsi que les particules de poussière, de suie, etc., polluant l'air dans les zones industrielles. La principale source moderne de pollution chimique et physique de l'atmosphère est anthropique: travail de diverses entreprises industrielles et de transport, érosion des sols, etc. L'oxyde de soufre (SO 2), par exemple, est toxique pour les plantes même à des concentrations d'un cinquante- millième à un millionième du volume d'air.. Certaines espèces végétales sont particulièrement sensibles au S0 2 et servent d'indicateur sensible de son accumulation dans l'air (par exemple, les lichens.

Faible densité d'air détermine sa faible force de levage et sa capacité portante insignifiante. Les habitants de l'air doivent avoir leur propre système de soutien qui soutient le corps: plantes - une variété de tissus mécaniques, animaux - un squelette solide ou, beaucoup moins souvent, un squelette hydrostatique. De plus, tous les habitants de l'environnement aérien sont étroitement liés à la surface de la terre, qui leur sert d'attache et de soutien. La vie à l'état suspendu dans l'air est impossible. Certes, de nombreux micro-organismes et animaux, spores, graines et pollen de plantes sont régulièrement présents dans l'air et sont transportés par les courants d'air (anémochorie), de nombreux animaux sont capables de vol actif, mais chez toutes ces espèces la fonction principale de leur cycle de vie - la reproduction - s'effectue à la surface de la terre. Pour la plupart d'entre eux, être dans les airs n'est associé qu'à la réinstallation ou à la recherche de proies.

Vent Il a un effet limitant sur l'activité et même la distribution des organismes. Le vent peut même modifier l'apparence des plantes, en particulier dans les habitats tels que les zones alpines où d'autres facteurs sont limitants. Dans les habitats de montagne ouverts, le vent limite la croissance des plantes, les faisant se plier du côté au vent. De plus, le vent augmente l'évapotranspiration dans des conditions de faible humidité. D'une grande importance sont tempêtes, bien que leur action soit purement locale. Les ouragans, ainsi que les vents ordinaires, sont capables de transporter des animaux et des plantes sur de longues distances et de modifier ainsi la composition des communautés.

Pression, apparemment, n'est pas un facteur limitant de l'action directe, mais il est directement lié au temps et au climat, qui ont un effet limitant direct. La faible densité de l'air entraîne une pression relativement faible sur la terre. Normalement, elle est égale à 760 mm Hg, Art. Lorsque l'altitude augmente, la pression diminue. A 5800 m d'altitude, ce n'est qu'à moitié normal. Les basses pressions peuvent limiter la répartition des espèces dans les montagnes. Pour la plupart des vertébrés, la limite supérieure de la vie est d'environ 6000 M. Une diminution de la pression entraîne une diminution de l'apport d'oxygène et une déshydratation des animaux en raison d'une augmentation de la fréquence respiratoire. Approximativement les mêmes sont les limites de l'avancement vers les montagnes des plantes supérieures. Un peu plus robustes sont les arthropodes (collemboles, acariens, araignées) que l'on peut trouver sur les glaciers au-dessus de la limite de la végétation.

En général, tous les organismes terrestres sont beaucoup plus sténobiques que les organismes aquatiques.

Une caractéristique de l'environnement sol-air est que les organismes qui y vivent sont entourés air- un milieu gazeux caractérisé par une humidité, une densité, une pression et une teneur en oxygène faibles.

La plupart des animaux se déplacent sur un substrat solide - le sol, et les plantes y prennent racine.

Les habitants du milieu sol-air ont développé des adaptations :

1) les organes qui assurent l'assimilation de l'oxygène atmosphérique (stomates chez les végétaux, poumons et trachées chez les animaux) ;

2) un fort développement des formations squelettiques qui soutiennent le corps dans l'air (tissus mécaniques chez les plantes, squelette chez les animaux) ;

3) des adaptations complexes de protection contre les facteurs adverses (périodicité et rythme des cycles de vie, mécanismes de thermorégulation, etc.) ;

4) un lien étroit avec le sol a été établi (racines chez les plantes et membres chez les animaux) ;

5) caractérisé par une grande mobilité des animaux à la recherche de nourriture ;

6) des animaux volants (insectes, oiseaux) et des graines portées par le vent, des fruits, du pollen sont apparus.

Les facteurs environnementaux de l'environnement sol-air sont régulés par le macroclimat (écoclimat). Écoclimat (macroclimat)- le climat des grandes surfaces, caractérisé par certaines propriétés de la couche d'air superficielle. Microclimat– climat des habitats individuels (tronc d'arbre, terrier d'animaux, etc.).

41. Facteurs écologiques de l'environnement sol-air.

1) Aérien :

Il se caractérise par une composition constante (21 % d'oxygène, 78 % d'azote, 0,03 % de CO 2 et des gaz inertes). C'est un facteur environnemental important, car sans oxygène atmosphérique, l'existence de la plupart des organismes est impossible, le CO 2 est utilisé pour la photosynthèse.

Le mouvement des organismes dans l'environnement sol-air s'effectue principalement horizontalement, seuls certains insectes, oiseaux et mammifères se déplacent verticalement.

L'air est d'une grande importance pour la vie des organismes vivants à travers vent- mouvement des masses d'air dû au réchauffement inégal de l'atmosphère par le Soleil. Influence du vent:

1) assèche l'air, provoque une diminution de l'intensité du métabolisme de l'eau chez les plantes et les animaux;

2) participe à la pollinisation des plantes, transporte le pollen ;

3) réduit la diversité des espèces d'animaux volants (le vent fort gêne le vol) ;

4) provoque des changements dans la structure des couvertures (des couvertures denses se forment qui protègent les plantes et les animaux de l'hypothermie et de la perte d'humidité);

5) participe à la dispersion des animaux et des plantes (porte fruits, graines, petits animaux).

2) Précipitations atmosphériques :

Un facteur environnemental important, car Le régime hydrique du milieu dépend de la présence des précipitations :

1) les précipitations modifient l'humidité de l'air et du sol;

2) fournir de l'eau disponible pour la nutrition aquatique des plantes et des animaux.

a) Pluie :

Les plus importants sont le moment des retombées, la fréquence des retombées et la durée.

Exemple : l'abondance de pluie pendant la période de refroidissement ne fournit pas aux plantes l'humidité nécessaire.

La nature de la pluie :

- tempête- défavorable, car les plantes n'ont pas le temps d'absorber l'eau, des ruisseaux se forment également qui emportent la couche supérieure fertile du sol, des plantes et des petits animaux.

- bruine- favorable, car fournir l'humidité du sol, la nutrition des plantes et des animaux.

- prolongé- défavorable, car causer des inondations, des inondations et des inondations.

b) Neige :

Il a un effet bénéfique sur les organismes en hiver, car :

a) crée un régime de température favorable du sol, protège les organismes de l'hypothermie.

Exemple: à une température de l'air de -15 0 С, la température du sol sous une couche de neige de 20 cm n'est pas inférieure à +0,2 0 С.

b) crée un environnement pour la vie des organismes en hiver (rongeurs, poules, etc.)

agencements animaux aux conditions hivernales :

a) la surface d'appui des jambes pour marcher sur la neige est augmentée;

b) migration et hibernation (anabiose);

c) transition vers la nutrition avec certains aliments ;

d) changement de couvertures, etc.

Effet négatif de la neige:

a) l'abondance de neige entraîne des dommages mécaniques aux plantes, l'amortissement des plantes et leur mouillage lors de la fonte des neiges au printemps.

b) la formation de croûte et de grésil (il est difficile pour les animaux et les plantes d'échanger des gaz sous la neige, crée des difficultés pour obtenir de la nourriture).

42. Humidité du sol.

Les plantes vertes sont le principal facteur d'approvisionnement en eau des producteurs primaires.

Types d'eau du sol :

1) gravité de l'eau - occupe de larges espaces entre les particules de sol et, sous l'influence de la gravité, pénètre dans des couches plus profondes. Les plantes l'absorbent facilement lorsqu'il se trouve dans la zone du système racinaire. Les réserves dans le sol sont reconstituées par les précipitations.

2) eau capillaire – remplit les plus petits espaces entre les particules de sol (capillaires). Ne descend pas, est maintenu par la force d'adhérence. En raison de l'évaporation de la surface du sol, il forme un courant ascendant d'eau. Bien absorbé par les plantes.

1) et 2) l'eau disponible pour les plantes.

3) Eau liée chimiquement – eau de cristallisation (gypse, argile, etc.). pas disponible pour les plantes.

4) Eau physiquement liée - aussi inaccessible aux plantes.

un) film(connectés de manière lâche) - rangées de dipôles, s'enveloppant successivement. Ils sont maintenus à la surface des particules de sol avec une force de 1 à 10 atm.

b) hygroscopique(fortement lié) - enveloppe les particules de sol d'un film mince et est maintenu par une force de 10 000 à 20 000 atm.

S'il n'y a que de l'eau inaccessible dans le sol, la plante se dessèche et meurt.

Pour le sable KZ = 0,9 %, pour l'argile = 16,3 %.

Quantité totale d'eau - KZ = le degré d'approvisionnement de l'usine en eau.

43. Zonalité géographique de l'environnement sol-air.

L'environnement sol-air est caractérisé par une zonalité verticale et horizontale. Chaque zone est caractérisée par un écoclimat spécifique, la composition de la faune et de la flore et le territoire.

Zones climatiques → sous-zones climatiques → provinces climatiques.

Classement de Walter :

1) zone équatoriale - est situé entre 10 0 de latitude nord et 10 0 de latitude sud. Elle a 2 saisons des pluies correspondant à la position du Soleil à son zénith. Les précipitations et l'humidité annuelles sont élevées et les fluctuations mensuelles de température sont négligeables.

2) zone tropicale - est situé au nord et au sud de l'équatorial, jusqu'à 30 0 de latitude nord et sud. La période des pluies estivales et la sécheresse hivernale sont typiques. Les précipitations et l'humidité diminuent à mesure qu'on s'éloigne de l'équateur.

3) Zone subtropicale sèche - situé jusqu'à 35 0 de latitude. La quantité de précipitations et d'humidité est insignifiante, les fluctuations de température annuelles et quotidiennes sont très importantes. Les gelées sont rares.

4) zone de transition - caractérisée par des saisons hivernales pluvieuses, des étés chauds. Les gelées sont plus courantes. Méditerranée, Californie, sud et sud-ouest de l'Australie, sud-ouest de l'Amérique du Sud.

5) zone tempérée - caractérisée par des précipitations cycloniques dont la quantité diminue avec l'éloignement de l'océan. Les fluctuations annuelles de température sont fortes, les étés sont chauds, les hivers sont glacials. Divisé en sous-zones :

un) sous-zone tempérée chaude- la période hivernale n'est pratiquement pas distinguée, toutes les saisons sont plus ou moins humides. Afrique du Sud.

b) sous-zone tempérée typique- hiver court et froid, été frais. Europe centrale.

dans) sous-zone de type continental tempéré aride- caractérisée par de forts contrastes de température, une faible quantité de précipitations, une faible humidité. Asie centrale.

G) sous-zone boréale ou tempérée froide L'été est frais et humide, l'hiver dure la moitié de l'année. Nord de l'Amérique du Nord et nord de l'Eurasie.

6) Zone arctique (Antarctique) - caractérisée par une faible quantité de précipitations sous forme de neige. L'été (jour polaire) est court et froid. Cette zone passe dans la région polaire, dans laquelle l'existence de plantes est impossible.

La Biélorussie se caractérise par une climat continental avec un supplément d'humidité. Aspects négatifs du climat biélorusse :

Temps instable au printemps et en automne;

Printemps doux avec dégels prolongés;

été pluvieux;

Gelées de fin de printemps et de début d'automne.

Malgré cela, environ 10 000 espèces de plantes poussent en Biélorussie, 430 espèces de vertébrés et environ 20 000 espèces d'invertébrés vivent.

Zonage vertical depuis les plaines et les bases des montagnes jusqu'au sommet des montagnes. Semblable à l'horizontale avec quelques écarts.

44. Le sol comme milieu de vie. Caractéristiques générales.

Par "environnement", on entend tout ce qui entoure le corps et d'une manière ou d'une autre l'affecte. En d'autres termes, le milieu de vie est caractérisé par un certain ensemble de facteurs environnementaux. Mercredi- milieu vivant - milieu aquatique - milieu sol-air - milieu sol - organisme comme milieu vivant - concepts clés.

définition généralement acceptée environnements est la définition de Nikolai Pavlovich Naumov: " Mercredi- tout ce qui entoure les organismes affecte directement ou indirectement leur condition, leur développement, leur survie et leur reproduction. "Sur Terre, il existe quatre milieux de vie qualitativement différents qui possèdent un ensemble de facteurs environnementaux spécifiques : - terre-eau (terre); - l'eau; - le sol; - d'autres organismes.

sol-air L'environnement se caractérise par une grande variété de conditions de vie, de niches écologiques et d'organismes qui les habitent. Les organismes jouent un rôle primordial dans la formation des conditions de l'environnement sol-air de la vie, et surtout - la composition gazeuse de l'atmosphère. Presque tout l'oxygène de l'atmosphère terrestre est d'origine biogénique. Les principales caractéristiques de l'environnement sol-air sont

Grands changements dans les facteurs environnementaux,

Hétérogénéité du milieu,

L'action des forces de gravité

Faible densité d'air.

Un ensemble de facteurs physico-géographiques et climatiques liés à un certain zone naturelle, conduit à l'adaptation des organismes à la vie dans ces conditions, la diversité des formes de vie. La teneur élevée en oxygène dans l'atmosphère (environ 21%) détermine la possibilité de formation d'un niveau (énergétique) élevé de métabolisme. L'air atmosphérique est caractérisé par une humidité faible et variable. Cette circonstance limitait largement les possibilités de maîtrise de l'environnement sol-air.

Atmosphère(du grec atmos - vapeur et sphaira - boule), la coquille gazeuse de la terre. La limite supérieure exacte de l'atmosphère terrestre ne peut être précisée. L'atmosphère a une structure en couches prononcée. Les couches principales de l'atmosphère :

1)Troposphère- hauteur 8 - 17 km. toute la vapeur d'eau et les 4/5 de la masse de l'atmosphère y sont concentrés, et tous les phénomènes météorologiques s'y développent.

2)Stratosphère- une couche au-dessus de la troposphère jusqu'à 40 km. Il se caractérise par une invariabilité presque complète de la température en hauteur. Dans la partie supérieure de la stratosphère, on observe la concentration maximale d'ozone, qui absorbe une grande quantité de rayonnement ultraviolet du soleil.

3) Mésosphère- couche entre 40 et 80 km ; dans sa moitié inférieure, la température monte de +20 à +30 degrés, dans la moitié supérieure elle descend à près de -100 degrés.

4) Thermosphère(ionosphère) - une couche entre 80 et 1000 km, qui a une ionisation accrue des molécules de gaz (sous l'influence du rayonnement cosmique pénétrant librement).

5) Exosphère(sphère de diffusion) - une couche au-dessus de 800 à 1000 km, à partir de laquelle les molécules de gaz sont dispersées dans l'espace. L'atmosphère transmet les 3/4 du rayonnement solaire, augmentant ainsi la quantité totale de chaleur utilisée pour le développement processus naturels Terre.

Milieu de la vie aquatique. Hydrosphère (de hydro ... et sphère), la coquille d'eau intermittente de la Terre, située entre l'atmosphère et la croûte terrestre solide (lithosphère). Représente la totalité des océans, des mers, des lacs, des rivières, des marécages et des eaux souterraines. L'hydrosphère couvre environ 71% de la surface terrestre. La composition chimique de l'hydrosphère se rapproche de la composition moyenne de l'eau de mer.

La quantité d'eau douce représente 2,5 % de toute l'eau de la planète ; 85% - eau de mer. Les réserves d'eau douce sont très inégalement réparties : 72,2 % - glace ; 22,4% - eaux souterraines ; 0,35% - atmosphère ; 5,05% - débit durable des rivières et de l'eau des lacs. La part d'eau que nous pouvons utiliser ne représente que 10 à 12 % de toute l'eau douce sur Terre.

Environnement primaire la vie était précisément le milieu aquatique. Tout d'abord, la plupart des organismes ne sont pas capables de mener une vie active sans que de l'eau pénètre dans le corps ou sans maintenir une certaine teneur en liquide à l'intérieur du corps. La principale caractéristique de l'environnement aquatique est la suivante: les fluctuations de température quotidiennes et saisonnières. Énorme importance environnementale, ont une densité et une viscosité élevées de l'eau. La gravité spécifique de l'eau est proportionnelle à celle du corps des organismes vivants. La densité de l'eau est d'environ 1000 fois celle de l'air. Par conséquent, les organismes aquatiques (en particulier ceux qui se déplacent activement) font face à une plus grande force de résistance hydrodynamique. La densité élevée de l'eau est la raison pour laquelle les vibrations mécaniques (vibrations) se propagent bien dans le milieu aquatique. Ceci est très important pour les sens, l'orientation dans l'espace et entre les habitants aquatiques. La vitesse du son dans le milieu aquatique a une fréquence plus élevée de signaux d'écholocation. Plus grand que dans les airs, quatre fois. Par conséquent, il existe tout un groupe d'organismes aquatiques (plantes et animaux) qui existent sans la connexion obligatoire avec le fond ou un autre substrat, "flottant" dans la colonne d'eau.

L'environnement terre-air est caractérisé par les particularités des conditions écologiques qui ont formé des adaptations spécifiques chez les plantes et les animaux terrestres, ce qui se traduit par une variété d'adaptations morphologiques, anatomiques, physiologiques, biochimiques et comportementales.

La faible densité de l'air atmosphérique rend difficile le maintien de la forme du corps, car les plantes et les animaux ont formé un système de support. Chez les végétaux, ce sont des tissus mécaniques (fibres libériennes et de bois) qui assurent la résistance aux charges statiques et dynamiques : vent, pluie, enneigement. L'état stressé de la paroi cellulaire (turgescence) causé par l'accumulation de liquide à haute pression osmotique dans les vacuoles cellulaires détermine l'élasticité des feuilles, des tiges d'herbe et des fleurs. Chez les animaux, le corps est soutenu par l'hydrosquelette (chez les vers ronds), le squelette externe (chez les insectes) et le squelette interne (chez les mammifères).

La faible densité du milieu facilite le déplacement des animaux. De nombreuses espèces terrestres sont capables de voler (actives ou planantes) - oiseaux et insectes, il existe également des représentants de mammifères, d'amphibiens et de reptiles. Le vol est associé au mouvement et à la recherche de proies.Le vol actif est possible grâce aux membres antérieurs modifiés et aux muscles pectoraux développés. Chez les animaux planeurs, des plis cutanés se sont formés entre les membres antérieurs et postérieurs, qui s'étirent et jouent le rôle de parachute.

La grande mobilité des masses d'air a formé chez les plantes la plus ancienne méthode de pollinisation des plantes par le vent (anémophilie), caractéristique de nombreuses plantes. rayures moyennes et le règlement avec l'aide du vent. Ce groupe écologique d'organismes (aéroplancton) s'est adapté en raison de la grande surface relative due aux parachutes, aux ailes, aux excroissances et même aux toiles d'araignées, ou en raison de très petites tailles.

La basse pression atmosphérique, qui est normalement de 760 mm Hg (ou 101 325 Pa), les petites chutes de pression, ont formé une sensibilité aux fortes chutes de pression chez presque tous les habitants des terres. La limite supérieure de la vie pour la plupart des vertébrés est d'environ 6 000 m. pression atmosphérique avec l'augmentation de l'altitude, il réduit la solubilité de l'oxygène dans le sang. Cela augmente la fréquence de la respiration et, par conséquent, une respiration rapide entraîne une déshydratation. Cette dépendance simple n'est pas typique seulement pour les espèces rares d'oiseaux et certains invertébrés.

La composition gazeuse du milieu sol-air se caractérise par une forte teneur en oxygène (plus de 20 fois supérieure à celle du milieu aquatique). Cela permet aux animaux d'avoir des taux métaboliques très élevés. Par conséquent, ce n'est que sur terre que l'homothermie (la capacité de maintenir une température corporelle constante, principalement en raison de l'énergie interne) peut survenir.

La valeur de la température dans la vie des organismes est déterminée par l'influence sur la vitesse des réactions biochimiques. Montée en température (jusqu'à 60°C) environnement provoque la dénaturation des protéines dans les organismes. Une forte baisse de température entraîne une diminution du taux métabolique et, en tant que condition critique, le gel de l'eau dans les cellules (les cristaux de glace dans les cellules violent l'intégrité des structures intracellulaires). Fondamentalement, sur terre, les organismes vivants ne peuvent exister que dans la plage 0 ° - + 50 °, tk. ces températures sont compatibles avec le déroulement des processus vitaux fondamentaux. Cependant, chaque espèce a ses propres valeurs de température létale supérieure et inférieure, la valeur d'inhibition de la température et l'optimum de température.

Les organismes dont l'activité vitale et l'activité dépendent de la chaleur extérieure (microorganismes, champignons, plantes, invertébrés, cyclostomes, poissons, amphibiens, reptiles) sont appelés poïkilothermes. Parmi eux, il y a les sténothermes (cryophiles - adaptés aux petites différences basses températures et thermophiles - adaptés à de petites différences de températures élevées) et eurythermes, qui peuvent exister dans une grande amplitude de température. Les adaptations pour supporter les basses températures, qui permettent de réguler le métabolisme pendant une longue période, sont réalisées dans les organismes de deux manières: a) la capacité aux réarrangements biochimiques et physiologiques - l'accumulation d'antigels qui abaissent le point de congélation des liquides dans les cellules et les tissus et évitez donc la formation de glace; changement dans l'ensemble, la concentration et l'activité des enzymes, changement; b) l'endurance au gel (résistance au froid) est un arrêt temporaire de l'état actif (hypobiose ou cryptobiose) ou l'accumulation de glycérol, sorbitol, mannitol dans les cellules, qui empêchent la cristallisation du liquide.

Les Eurytherms ont une capacité bien développée à passer à un état latent avec des écarts de température importants par rapport à la valeur optimale. Après l'oppression par le froid, les organismes à une certaine température rétablissent un métabolisme normal, et cette valeur de température est appelée seuil de température de développement ou zéro biologique de développement.

La base des réarrangements saisonniers chez les espèces - les eurythermes, qui sont répandus, est l'acclimatation (décalage de l'optimum de température), lorsque certains gènes sont inactivés et d'autres sont activés, qui sont responsables du remplacement de certaines enzymes par d'autres. Ce phénomène se retrouve dans Différents composants intervalle.

Chez les plantes, la chaleur métabolique est extrêmement négligeable ; par conséquent, leur existence est déterminée par la température de l'air dans l'habitat. Les plantes s'adaptent pour tolérer des fluctuations de température assez importantes. L'essentiel dans ce cas est la transpiration, qui refroidit la surface des feuilles en cas de surchauffe; réduction du limbe foliaire, mobilité foliaire, pubescence, enduit cireux. Les plantes s'adaptent aux conditions froides à l'aide de formes de croissance (nanisme, croissance en coussin, treillis), coloration. Tout cela s'applique à la thermorégulation physique. La thermorégulation physiologique est la chute des feuilles, la mort de la partie terrestre, le transfert d'eau libre à un état lié, l'accumulation d'antigel, etc.).

Les animaux poïkilothermes ont la possibilité d'une thermorégulation évaporative associée à leur déplacement dans l'espace (amphibiens, reptiles). Ils choisissent les conditions les plus optimales, produisent beaucoup de chaleur interne (endogène) lors du processus de contraction musculaire ou de tremblement musculaire (échauffent les muscles pendant le mouvement). Les animaux ont des adaptations comportementales (posture, abris, terriers, nids).

Les animaux homéothermes (oiseaux et mammifères) ont une température corporelle constante et sont peu dépendants de la température ambiante. Ils se caractérisent par des adaptations basées sur une forte augmentation des processus oxydatifs résultant du perfectionnement des systèmes nerveux, circulatoire, respiratoire et autres. Ils ont une thermorégulation biochimique (lorsque la température de l'air baisse, le métabolisme des lipides augmente; les processus oxydatifs augmentent, en particulier dans les muscles squelettiques; il existe un tissu adipeux brun spécialisé dans lequel toute l'énergie chimique libérée va à la formation d'ATP et au réchauffement du corps ; la quantité de nourriture consommée augmente). Mais une telle thermorégulation a des limites climatiques (défavorable en hiver, en conditions polaires, en été dans les zones tropicales et équatoriales).

La thermorégulation physique est bénéfique pour l'environnement (constriction réflexe et expansion des vaisseaux sanguins de la peau, effet d'isolation thermique de la fourrure et des plumes, échange de chaleur à contre-courant), car est réalisée en raison de la préservation de la chaleur dans le corps (Chernova, Bylova, 2004).

La thermorégulation comportementale des homoitermes est caractérisée par la diversité : changement de posture, recherche d'abris, construction de terriers complexes, nids, migrations, comportement de groupe, etc.

La lumière est le facteur environnemental le plus important pour les organismes. Les processus qui se produisent sous l'action de la lumière sont la photosynthèse (1 à 5 % de la lumière incidente est utilisée), la transpiration (75 % de la lumière incidente est utilisée pour évaporer l'eau), la synchronisation de l'activité vitale, le mouvement, la vision, la synthèse des vitamines .

La morphologie des plantes et la structure des communautés végétales sont organisées pour l'absorption la plus efficace de l'énergie solaire. La surface recevant la lumière des plantes sur Terre est 4 fois plus grande que la surface de la planète (Akimova et Khaskin, 2000). Pour les organismes vivants, la longueur d'onde est importante, car. des rayons différentes longueurs ont une signification biologique différente : le rayonnement infrarouge (780 - 400 nm) agit sur les centres thermiques système nerveux En régulant les processus oxydatifs, les réactions motrices, etc., les rayons ultraviolets (60 - 390 nm) agissant sur les tissus tégumentaires, contribuent à la production de diverses vitamines, stimulent la croissance et la reproduction des cellules.

La lumière visible revêt une importance particulière, car important pour les plantes composition qualitative Sveta. Dans le spectre des rayons émettent un rayonnement actif photosynthétique (PAR). La longueur d'onde de ce spectre se situe entre 380 et 710 (370 - 720 nm).

La dynamique saisonnière de l'éclairement est associée aux schémas astronomiques, au rythme climatique saisonnier d'une zone donnée, et s'exprime différemment selon les latitudes. Pour les niveaux inférieurs, l'état phénologique de la végétation se superpose également à ces régularités. Le rythme quotidien des changements d'éclairage est d'une grande importance. Le cours du rayonnement est perturbé par les changements d'état de l'atmosphère, des nuages, etc. (Goryshina, 1979).

La plante est un corps opaque qui réfléchit partiellement la lumière, l'absorbe et la transmet. Dans les cellules et les tissus des feuilles, il existe diverses formations qui assurent l'absorption et la transmission de la lumière.Pour augmenter la productivité des plantes, elles augmentent la surface totale et le nombre d'éléments photosynthétiques, ce qui est obtenu par un agencement de feuilles sur plusieurs étages. sur la plante; arrangement à plusieurs niveaux des plantes dans la communauté.

En ce qui concerne la force de l'éclairage, on distingue trois groupes: ceux qui aiment la lumière, ceux qui aiment l'ombre, ceux qui tolèrent l'ombre, qui diffèrent par leurs adaptations anatomiques et morphologiques (chez les plantes qui aiment la lumière, les feuilles sont plus petites, mobiles, pubescentes, ont un revêtement cireux, cuticule épaisse, exclusions cristallines, etc. chez les plantes qui aiment l'ombre, les feuilles sont grandes, les chloroplastes sont gros et nombreux) ; adaptations physiologiques ( différentes significations légère compensation).

La réponse à la longueur du jour (durée de la lumière) est appelée photopériodisme. Chez les plantes, des processus aussi importants que la floraison, la formation des graines, la croissance, la transition vers un état de dormance, la chute des feuilles sont associés à des changements saisonniers de la durée du jour et de la température. Pour la floraison de certaines plantes, une durée de journée de plus de 14 heures est nécessaire, pour d'autres 7 heures suffisent, et d'autres fleurissent quelle que soit la durée de la journée.

Pour les animaux, la lumière est informative. Tout d'abord, selon l'activité quotidienne, les animaux sont divisés en diurnes, crépusculaires et nocturnes. Les organes qui aident à naviguer dans l'espace sont les yeux. Différents organismes ont une vision stéréoscopique différente - chez l'homme, la vision totale est de 180 ° - stéréoscopique de 140 °, chez le lapin - totale de 360 ​​°, stéréoscopique de 20 °. La vision binoculaire est principalement caractéristique des animaux prédateurs (chats et oiseaux). De plus, la phototaxie (mouvement vers la lumière) est déterminée par la réaction à la lumière,

reproduction, navigation (orientation par rapport à la position du Soleil), bioluminescence. La lumière est un signal pour attirer les individus du sexe opposé.

Le facteur environnemental le plus important dans la vie des organismes terrestres est l'eau. Il est nécessaire de maintenir l'intégrité structurelle des cellules, des tissus, de tout l'organisme, car. est la partie principale du protoplasme des cellules, des tissus, des sucs végétaux et animaux. Grâce à l'eau, des réactions biochimiques sont réalisées, l'apport de nutriments, les échanges gazeux, l'excrétion, etc. La teneur en eau dans le corps des plantes et des animaux est assez élevée (83-86% dans les feuilles d'herbe, 79-82% dans les arbres feuilles, 40-55% dans les troncs d'arbres, dans le corps des insectes - 46-92%, amphibiens - jusqu'à 93%, mammifères - 62-83%).

L'existence dans un environnement terre-air pose un problème important pour les organismes pour maintenir l'eau dans le corps. Par conséquent, la forme et la fonction des plantes et des animaux terrestres sont adaptées pour protéger contre la dessiccation. Dans la vie des plantes, l'apport d'eau, sa conduction et sa transpiration, le bilan hydrique sont importants (Walter, 1031, 1937, Schafer, 1956). Les changements dans l'équilibre hydrique sont mieux reflétés par le pouvoir de succion des racines.

La plante peut absorber l'eau du sol tant que le pouvoir suceur des racines peut concurrencer le pouvoir suceur du sol. Un système racinaire très ramifié offre une grande surface de contact entre la partie absorbante des solutions racinaires et du sol. La longueur totale des racines peut atteindre 60 km. Le pouvoir suceur des racines varie en fonction du temps, des propriétés environnementales. Plus la surface d'aspiration des racines est grande, plus l'eau est absorbée.

Selon la régulation de l'équilibre hydrique, les plantes sont divisées en poikihydriques (algues, mousses, fougères, certaines plantes à fleurs) et homoihydriques (la plupart des plantes supérieures).

Envers régime de l'eau distinguer les groupes écologiques de plantes.

1. Les hygrophytes sont des plantes terrestres qui vivent dans des habitats humides où l'humidité de l'air et l'approvisionnement en eau du sol sont élevés. Les signes caractéristiques des hygrophytes sont des racines épaisses et légèrement ramifiées, des cavités remplies d'air dans les tissus et des stomates ouverts.

2. Mésophytes - plantes d'habitats modérément humides. Leur capacité à tolérer la sécheresse du sol et de l'atmosphère est limitée. Ils peuvent être trouvés dans des habitats arides - se développant rapidement en peu de temps. Caractérisé par un système racinaire bien développé avec de nombreux poils absorbants, régulation de l'intensité de la transpiration.

3. Xérophytes - plantes d'habitats secs. Ce sont des plantes résistantes à la sécheresse, des porteurs secs. Les xérophytes des steppes peuvent perdre jusqu'à 25% d'eau sans dommage, les xérophytes du désert - jusqu'à 50% de l'eau qu'ils contiennent (à titre de comparaison, les mésophytes des forêts se fanent lorsque 1% de l'eau contenue dans les feuilles est perdue). Selon la nature des adaptations anatomiques, morphologiques et physiologiques qui assurent la vie active de ces plantes en manque d'humidité, les xérophytes sont divisés en succulentes (elles ont des feuilles et des tiges charnues et succulentes, sont capables d'accumuler de grandes quantités d'eau dans tissus, développent une petite force de succion et absorbent l'humidité des précipitations atmosphériques) et les sclérophytes (les plantes d'aspect sec qui évaporent intensément l'humidité ont des feuilles étroites et petites, qui s'enroulent parfois dans un tube, sont capables de résister à une déshydratation sévère, le pouvoir de succion du les racines peuvent aller jusqu'à plusieurs dizaines d'atmosphères).

Dans différents groupes d'animaux, en cours d'adaptation aux conditions de l'existence terrestre, l'essentiel était la prévention de la perte d'eau. Les animaux ont de l'eau différentes façons- en buvant, avec des aliments juteux, en raison du métabolisme (en raison de l'oxydation et de la dégradation des graisses, des protéines et des glucides). Certains animaux peuvent absorber de l'eau à travers des couvertures de substrat humide ou d'air. Les pertes d'eau se produisent à la suite de l'évaporation du tégument, de l'évaporation des muqueuses des voies respiratoires, de l'excrétion d'urine et des débris alimentaires non digérés. Les animaux qui reçoivent de l'eau en s'abreuvant dépendent de la localisation des plans d'eau (grands mammifères, nombreux oiseaux).

Un facteur important pour les animaux est l'humidité de l'air, car. cet indicateur détermine la quantité d'évaporation de la surface du corps. C'est pourquoi la structure du tégument du corps est importante pour l'équilibre hydrique de l'organisme animal. Chez les insectes, une diminution de l'évaporation de l'eau de la surface du corps est assurée par une cuticule presque impénétrable et des organes excréteurs spécialisés (tubes de Malpighi), qui sécrètent un produit métabolique presque insoluble, et des spiracles, qui réduisent la perte d'eau par le système d'échange de gaz - par la trachée et les trachéoles.

Chez les amphibiens, la majeure partie de l'eau pénètre dans le corps par la peau perméable. La perméabilité cutanée est régulée par une hormone sécrétée par l'hypophyse postérieure. Les amphibiens excrètent de très grandes quantités d'urine diluée qui est hypotonique pour les fluides corporels. Dans des conditions sèches, les amphibiens peuvent réduire la perte d'eau dans l'urine. De plus, ces animaux peuvent accumuler de l'eau dans vessie et les espaces lymphatiques sous-cutanés.

Les reptiles ont de nombreuses adaptations de différents niveaux - morphologiques (la peau kératinisée empêche la perte d'eau), physiologiques (poumons situés à l'intérieur du corps, ce qui réduit la perte d'eau), biochimiques (l'acide urique se forme dans les tissus, qui est excrété sans grande perte d'humidité, les tissus sont capables de tolérer une augmentation de la concentration en sels de 50 %).

Chez les oiseaux, le taux d'évaporation est faible (la peau est relativement imperméable à l'eau, il n'y a pas de glandes sudoripares ni de plumes). Les oiseaux perdent de l'eau (jusqu'à 35 % de leur poids corporel par jour) lorsqu'ils respirent en raison d'une ventilation élevée dans les poumons et d'une température corporelle élevée. Les oiseaux ont un processus de réabsorption de l'eau d'une partie de l'eau contenue dans leur urine et leurs excréments. Quelques oiseaux de mer(pingouins, fous de Bassan, cormorans, albatros), qui mangent du poisson et boivent de l'eau de mer, ont des glandes salines situées dans les orbites, à l'aide desquelles les sels en excès sont excrétés du corps.

Chez les mammifères, les organes d'excrétion et d'osmorégulation sont des reins appariés, disposés de manière complexe, qui sont alimentés en sang et régulent la composition du sang. Cela garantit une composition constante du liquide intracellulaire et interstitiel. Une pression osmotique relativement stable du sang est maintenue par un équilibre entre la consommation d'eau avec la boisson et la perte d'eau avec l'air expiré, la sueur, les matières fécales et l'urine. Responsable de la régulation fine de la pression osmotique est l'hormone antidiurétique (ADH), qui est sécrétée par l'hypophyse postérieure.

Parmi les animaux, on distingue des groupes: les hygrophiles, chez lesquels les mécanismes de régulation du métabolisme de l'eau sont peu développés ou absents (ce sont des animaux qui aiment l'humidité et qui ont besoin d'une humidité élevée - collemboles, poux de bois, moustiques, autres arthropodes, mollusques terrestres et amphibiens ); les xérophiles, qui ont des mécanismes bien développés de régulation du métabolisme de l'eau et d'adaptation à la rétention d'eau dans le corps, vivant dans des conditions arides; mésophiles vivant dans des conditions d'humidité modérée.

Le relief est un facteur écologique agissant indirectement dans l'environnement sol-air. Toutes les formes de relief affectent la distribution des plantes et des animaux par des changements dans le régime hydrothermal ou l'humidité du sol.

Dans les montagnes à différentes hauteurs au-dessus du niveau de la mer, les conditions climatiques changent, entraînant une zonation altitudinale. L'isolement géographique dans les montagnes contribue à la formation d'endémies, à la préservation d'espèces reliques de plantes et d'animaux. Les plaines inondables des rivières contribuent au déplacement vers le nord de groupes de plantes et d'animaux plus au sud. L'exposition des pentes est d'une grande importance, ce qui crée des conditions pour la propagation des communautés qui aiment la chaleur au nord le long des pentes sud et des communautés qui aiment le froid au sud le long des pentes nord ("règle de l'avance", V.V. Alyokhina ).

Le sol n'existe que dans l'environnement sol-air et se forme à la suite de l'interaction de l'âge du territoire, de la roche mère, du climat, de la topographie, des plantes et des animaux et des activités humaines. D'importance écologique est la composition mécanique (taille des particules minérales), la composition chimique (pH de la solution aqueuse), la salinité du sol, la richesse du sol. Les caractéristiques du sol agissent également sur les organismes vivants en tant que facteurs indirects, modifiant le régime thermohydrologique, entraînant (principalement) l'adaptation des plantes à la dynamique de ces conditions et influençant la différenciation spatiale des organismes.