Exemples d'animaux aériens terrestres. Habitat sol-air
Type de cours - combiné
Méthodes : partiellement recherche, présentation du problème, reproductif, explicatif et illustratif.
Cible:
La conscience des étudiants de l’importance de toutes les questions abordées, la capacité de construire leurs relations avec la nature et la société sur la base du respect de la vie, de tous les êtres vivants en tant que partie unique et inestimable de la biosphère ;
Tâches:
Éducatif: montrer la multiplicité des facteurs agissant sur les organismes dans la nature, la relativité de la notion de « facteurs nocifs et bénéfiques », la diversité de la vie sur la planète Terre et les options d'adaptation des êtres vivants à l'ensemble des conditions environnementales.
Éducatif: développer les compétences de communication, la capacité d’acquérir des connaissances de manière autonome et de stimuler son activité cognitive ; capacité à analyser des informations, à mettre en évidence l'essentiel de la matière étudiée.
Éducatif:
Cultiver une culture du comportement dans la nature, les qualités d'une personnalité tolérante, susciter l'intérêt et l'amour pour la nature vivante, former une attitude positive stable envers chaque organisme vivant sur Terre, développer la capacité de voir la beauté.
Personnel: intérêt cognitif pour l'écologie.. Comprendre la nécessité d'acquérir des connaissances sur la diversité des relations biotiques dans les communautés naturelles pour la conservation biocénoses naturelles. La capacité de choisir des objectifs et un sens à ses actions et à ses actions en relation avec la nature vivante. La nécessité d'une évaluation équitable de son propre travail et de celui de ses camarades de classe
Cognitif: capacité à travailler avec diverses sources d'information, à la transformer d'une forme à une autre, à comparer et analyser des informations, à tirer des conclusions, à préparer des messages et des présentations.
Réglementaire : la capacité d’organiser l’exécution indépendante de tâches, d’évaluer l’exactitude du travail et de réfléchir à ses activités.
Communication: participer au dialogue en classe; répondre aux questions de l'enseignant, des camarades de classe, prendre la parole devant un public à l'aide d'équipements multimédia ou d'autres moyens de démonstration
Résultats prévus
Sujet: connaître les notions d'« habitat », d'« écologie », de « facteurs écologiques », de leur influence sur les organismes vivants, de « liens entre les êtres vivants et non vivants » ;. Être capable de définir le concept " facteurs biotiques" ; caractériser les facteurs biotiques, donner des exemples.
Personnel: porter des jugements, rechercher et sélectionner des informations; analyser des liens, comparer, trouver une réponse à une question problématique
Métasujet: liens avec des disciplines académiques telles que la biologie, la chimie, la physique, la géographie. Planifier des actions avec un objectif fixé ; trouver les informations nécessaires dans le manuel et la littérature de référence ; effectuer des analyses d'objets naturels; conclure; formulez votre propre opinion.
Forme d'organisation Activités éducatives - individuel, groupe
Méthodes d'enseignement: travail visuel-illustratif, explicatif-illustratif, partiellement basé sur la recherche, indépendant avec de la littérature supplémentaire et un manuel, avec COR.
Techniques : analyse, synthèse, inférence, traduction d'informations d'un type à un autre, généralisation.
Apprendre du nouveau matériel
Les organismes vivant à la surface de la Terre sont entourés d’un environnement gazeux caractérisé par une faible humidité, densité et pression, ainsi qu’une teneur élevée en oxygène. Les facteurs environnementaux agissant dans l'environnement sol-air diffèrent par un certain nombre de caractéristiques spécifiques : par rapport à d'autres environnements, la lumière y est plus intense, la température subit de plus fortes fluctuations, l'humidité varie considérablement en fonction de la situation géographique, de la saison et de l'heure de la journée. L'impact de presque tous ces facteurs est étroitement lié au mouvement masses d'air- les vents.
Au cours du processus d'évolution, les habitants de l'environnement sol-air ont développé des adaptations anatomiques, morphologiques, physiologiques, comportementales et autres spécifiques. Ils disposent désormais d'organes qui assurent une assimilation directe air atmosphérique en cours de respiration (stomates des plantes, poumons et trachée des animaux); Les formations squelettiques qui soutiennent le corps dans des conditions de faible densité environnementale ont connu un fort développement
(tissus mécaniques et de soutien des plantes, squelettes d'animaux) ; des dispositifs complexes ont été développés pour se protéger des facteurs défavorables (périodicité et rythme Les cycles de la vie, structure complexe du tégument, mécanismes de thermorégulation, etc.) ; un lien plus étroit avec le sol (racines des plantes) a été établi ; vous avez constaté une plus grande mobilité des animaux en quête de nourriture ; des animaux volants et des fruits, des graines et du pollen transportés par les courants d'air sont apparus.
Considérons les principaux facteurs abiotiques de l'environnement sol-air de la vie.
Air.
L'air sec au niveau de la mer est composé (en volume) de 78 % d'azote, 21 % d'oxygène, 0,03 % de dioxyde de carbone ; au moins 1 % sont des gaz inertes.
L'oxygène est nécessaire à la respiration de la grande majorité des organismes ; le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes lors de la photosynthèse. Le mouvement des masses d'air (vent) modifie la température et l'humidité de l'air et a un effet mécanique sur les organismes. Le vent provoque des changements dans la transpiration des plantes. Ceci est particulièrement prononcé lors des vents secs, qui assèchent l'air et provoquent souvent la mort des plantes. Le vent joue un rôle important dans la pollinisation des anémophiles – plantes pollinisées par le vent. Les vents déterminent la direction de migration des insectes tels que les pyrales des prés, les criquets pèlerins et les moustiques du paludisme.
Précipitation.
Les précipitations sous forme de pluie, de neige ou de grêle modifient l'humidité de l'air et du sol, fournissent aux plantes l'humidité disponible et donnent boire de l'eau animaux. Les fortes pluies peuvent provoquer des inondations et inonder temporairement une zone. Les fortes pluies, et surtout la grêle, entraînent souvent des dommages mécaniques aux organes végétatifs des plantes.
Très bon rapport qualité/prix régime de l'eau connaître le moment des précipitations, leur fréquence et leur durée. La nature de la pluie est également importante. Lors de fortes pluies, le sol n’a pas le temps d’absorber l’eau. Cette eau s'écoule rapidement et ses forts débits entraînent souvent une partie de la couche de sol fertile dans les rivières et les lacs, et avec elle des plantes aux racines faibles et parfois de petits animaux. Les pluies bruines, au contraire, humidifient bien le sol, mais si elles se prolongent, un engorgement se produit.
Les précipitations sous forme de neige ont un effet bénéfique sur les organismes en hiver. Étant un bon isolant, la neige protège le sol et la végétation du gel (une couche de neige de 20 cm protège la plante à une température de l'air de -25°C), et sert d'abri aux petits animaux, où ils trouvent de la nourriture et bien plus encore. conditions de température appropriées. À fortes gelées Tétras-lyre, perdrix et tétras-lyre se cachent sous la neige. Cependant, pendant les hivers enneigés, certains animaux meurent massivement, par exemple les chevreuils et sangliers: avec une forte couche de neige, il leur est difficile de se déplacer et de se nourrir.
Humidité du sol.
L’eau du sol est l’une des principales sources d’humidité des plantes. En fonction de son état physique, de sa mobilité, de son accessibilité et de son importance pour les plantes, l'eau du sol est divisée en eau libre, capillaire, liée chimiquement et physiquement.
Le principal type d’eau libre est l’eau gravitationnelle. Il remplit les larges espaces entre les particules du sol et, sous l'influence de la gravité, se déplace constamment vers les couches plus profondes jusqu'à atteindre la couche imperméable. Les plantes l’absorbent facilement tant qu’il se trouve dans la zone du système racinaire.
L'eau capillaire remplit les espaces les plus fins entre les particules du sol et est également bien absorbée par les plantes. Il est retenu dans les capillaires par une force de cohésion. Sous l’influence de l’évaporation de la surface du sol, l’eau capillaire forme un courant ascendant, contrairement à l’eau gravitationnelle qui se caractérise par un courant descendant. Ces mouvements d'eau et leur débit dépendent de la température de l'air, des caractéristiques du terrain, des propriétés du sol, de la couverture végétale, de la force du vent et d'autres facteurs. L’eau capillaire et l’eau gravitationnelle représentent ce qu’on appelle l’eau disponible pour les plantes.
Le sol contient également de l'eau chimiquement et physiquement liée, contenue dans certains minéraux du sol (opale, gypse, montrillonite, hydromicas, etc.). Toute cette eau est absolument inaccessible aux plantes, même si dans certains sols (argileux, tourbeux) sa teneur est très importante. .
♦ Écoclimat.
Chaque habitat est caractérisé par un certain climat écologique - écoclimat, c'est-à-dire le climat de la couche d'air superficielle. La végétation a une grande influence sur les facteurs climatiques. Sous le couvert forestier, par exemple, l’humidité de l’air est toujours plus élevée et les variations de température sont plus faibles que dans les clairières. Le régime lumineux de ces lieux est également différent. Différentes associations végétales développent leur propre régime d’humidité, de température et de lumière. Ensuite, ils parlent de phytoclimat.
Les conditions de vie des larves d’insectes vivant sous l’écorce d’un arbre sont différentes de celles dans la forêt où pousse l’arbre. Dans ce cas, la température du côté sud du tronc peut être de 10 à 15°C plus élevée que la température de son côté nord. Ces petites zones d'habitat ont leur propre microclimat. Des conditions microclimatiques particulières sont créées non seulement par les plantes, mais aussi par les animaux. Les terriers habités par des animaux, les creux d'arbres et les grottes ont un microclimat stable.
Le milieu terrestre-air, ainsi que le milieu aquatique, se caractérisent par un zonage clairement défini. Il existe des mesures latitudinales et méridiennes, ou longitudinales, espaces naturels. Les premiers s'étendent d'ouest en est, les seconds du nord au sud.
Questions et tâches
1. Décrire les principaux facteurs abiotiques de l’environnement terre-air.
2.Donnez des exemples d'habitants de l'environnement sol-air.
Une caractéristique distinctive de l'environnement sol-air est la présence d'air (un mélange de divers gaz).
L'air a une faible densité, il ne peut donc pas servir de support aux organismes (à l'exception des organismes volants). C'est la faible densité de l'air qui détermine sa résistance insignifiante lors du déplacement des organismes à la surface du sol. En même temps, il leur est difficile de se déplacer dans le sens vertical. La faible densité de l'air entraîne également une faible pression sur terre (760 mm Hg = 1 atm). L’air est moins susceptible d’empêcher la lumière du soleil d’entrer que l’eau. Sa transparence est supérieure à celle de l'eau.
La composition gazeuse de l’air est constante (vous le savez grâce à votre cours de géographie). En règle générale, l'oxygène et le dioxyde de carbone ne sont pas des facteurs limitants. La vapeur d'eau et divers polluants sont présents sous forme d'impuretés dans l'air.
Au cours du siècle dernier, en raison de l'activité économique humaine, la teneur en divers polluants de l'atmosphère a fortement augmenté. Parmi eux, les plus dangereux sont : les oxydes d'azote et de soufre, l'ammoniac, le formaldéhyde, les métaux lourds, les hydrocarbures, etc. Actuellement, les organismes vivants n'y sont pratiquement pas adaptés. C’est pour cette raison que la pollution de l’air constitue un grave problème mondial. problème environnemental. Pour le résoudre, il est nécessaire de mettre en œuvre des mesures de protection de l’environnement au niveau de tous les États de la Terre.
Les masses d'air se déplacent dans des directions horizontales et verticales. Cela conduit à l'apparition d'un facteur environnemental tel que le vent. Vent peut provoquer un déplacement du sable dans les déserts ( tempêtes de sable). Il est capable d’emporter les particules de sol sur n’importe quel terrain, réduisant ainsi la fertilité des terres (érosion éolienne). Le vent a un effet mécanique sur les plantes. Il est capable de provoquer des chablis (renversement des arbres avec racines), des brise-vent (fractures des troncs d'arbres) et des déformations des cimes des arbres. Le mouvement des masses d'air affecte considérablement la répartition des précipitations et régime de température dans l’environnement sol-air.
Régime hydrique de l'environnement sol-air
Grâce à votre cours de géographie, vous savez que l'environnement terre-air peut être soit extrêmement saturé d'humidité (tropiques), soit très pauvre (déserts). Les précipitations sont inégalement réparties selon les saisons et selon les régions. zones géographiques. L'humidité de l'environnement fluctue dans une large mesure. C’est le principal facteur limitant pour les organismes vivants.
Régime de température de l'environnement sol-air
La température dans l’environnement sol-air a une périodicité quotidienne et saisonnière. Les organismes s'y sont adaptés depuis l'émergence de la vie sur terre. Par conséquent, la température est moins susceptible que l’humidité d’agir comme un facteur limitant.
Adaptation des plantes et des animaux à la vie dans l'environnement sol-air
Lorsque les plantes atteignaient la terre ferme, elles développaient des tissus. Vous avez étudié la structure des tissus végétaux dans le cours de biologie de 7e année. En raison du fait que l'air ne peut pas servir de support fiable, les plantes ont développé des tissus mécaniques (fibres de bois et libériennes). Un large éventail de changements dans les facteurs climatiques a provoqué la formation de tissus tégumentaires denses - périderme, croûte. Grâce à la mobilité de l'air (vent), les plantes ont développé des adaptations pour la pollinisation, la distribution des spores, des fruits et des graines.
La vie des animaux suspendus dans les airs est impossible en raison de leur faible densité. De nombreuses espèces (insectes, oiseaux) se sont adaptées au vol actif et peuvent rester longtemps dans les airs. Mais leur reproduction se fait à la surface du sol.
Le mouvement des masses d'air dans les directions horizontale et verticale est utilisé par certains petits organismes pour la dispersion passive. Les protistes, les araignées et les insectes s'installent ainsi. La faible densité de l’air a entraîné une amélioration des squelettes externe (arthropodes) et interne (vertébrés) des animaux au cours de l’évolution. Pour la même raison, il existe une limitation poids maximum et la taille du corps des animaux terrestres. Le plus gros animal terrestre est l'éléphant (poids jusqu'à 5 tonnes) et est beaucoup plus petit. géant des mers — baleine bleue(jusqu'à 150 tonnes). Grâce à l'émergence différents types extrémités, les mammifères étaient capables de peupler des zones terrestres au terrain varié.
Caractéristiques générales du sol comme milieu de vie
Le sol est la couche supérieure de la croûte terrestre qui est fertile. Il s'est formé à la suite de l'interaction de facteurs climatiques et biologiques avec la roche sous-jacente (sable, argile, etc.). Le sol est en contact avec l'air et sert de support à organismes terrestres. C'est également une source de nutrition minérale pour les plantes. Parallèlement, le sol constitue un milieu de vie pour de nombreuses espèces d’organismes. Le sol est caractérisé par les propriétés suivantes : densité, humidité, température, aération (apport d'air), réaction environnementale (pH), salinité.
La densité du sol augmente avec la profondeur. L'humidité, la température et l'aération du sol sont étroitement liées et interdépendantes. Les fluctuations de température dans le sol sont atténuées par rapport à air superficiel et à une profondeur de 1 à 1,5 m, ils ne peuvent plus être retracés. Les sols bien humidifiés se réchauffent lentement et se refroidissent lentement. Une augmentation de l'humidité et de la température du sol aggrave son aération, et vice versa. Le régime hydrothermal du sol et son aération dépendent de la structure du sol. Les sols argileux retiennent mieux l'humidité que les sols sableux. Mais ils aèrent moins bien et se réchauffent moins bien. Selon la réaction du milieu, les sols sont divisés en trois types : acides (pH< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).
Adaptations des plantes et des animaux à la vie dans le sol
Dans la vie des plantes, le sol remplit les fonctions d’ancrage, d’approvisionnement en eau et de source de nutrition minérale. Concentration nutriments dans le sol a conduit au développement du système racinaire et des tissus conducteurs des plantes.
Les animaux qui vivent dans le sol possèdent de nombreuses adaptations. Ils se caractérisent par différentes façons mouvement dans le sol. Cela peut consister à creuser des passages et des trous, comme les courtilières et les courtilières. Les vers de terre peuvent séparer les particules du sol et créer des tunnels. Les larves d'insectes sont capables de ramper parmi les particules du sol. À cet égard, au cours du processus d’évolution, des adaptations appropriées ont été développées. Les organismes qui creusent ont développé des membres qui creusent. U annélides il y a un squelette hydrostatique et les insectes et les mille-pattes ont des griffes.
Les animaux du sol ont un corps court et compact avec des téguments non mouillants (mammifères) ou recouverts de mucus. La vie dans le sol en tant qu'habitat a conduit à une atrophie ou à un sous-développement des organes visuels. Les yeux minuscules et sous-développés de la taupe sont souvent cachés sous un pli de peau. Pour faciliter les déplacements dans les passages étroits du sol, la fourrure des taupes a acquis la capacité de se plier dans deux directions.
Dans l’environnement terrestre-air, les organismes sont entourés d’air. Il a une faible humidité, densité et pression, une transparence élevée et une teneur en oxygène élevée. L'humidité est le principal facteur limitant. Le sol en tant que milieu de vie se caractérise par une densité élevée, un certain régime hydrothermal et une aération. Les plantes et les animaux ont développé diverses adaptations à la vie dans les environnements sol-air et sol.
La vie sur terre dépend en grande partie de l’état de l’air. Le mélange naturel de gaz qui s’est développé au cours de l’évolution de la Terre constitue l’air que nous respirons.
L'air en tant que milieu de vie oriente le développement évolutif des habitants de ce milieu. Ainsi, une teneur élevée en oxygène détermine la possibilité de former un niveau élevé de métabolisme énergétique (métabolisme entre le corps et l'environnement). L'air atmosphérique est caractérisé par une humidité faible et variable, ce qui limite les possibilités de développement de l'environnement aérien et détermine parmi ses habitants l'évolution du système métabolique eau-sel et la structure des organes respiratoires. Il convient également de noter que la densité de l'air dans l'atmosphère est faible, ce qui fait que la vie se concentre près de la surface de la Terre et pénètre dans l'atmosphère jusqu'à une hauteur ne dépassant pas 50 à 70 m (cimes d'arbres des forêts tropicales) .
Les principaux composants de l'air atmosphérique sont l'azote (N2) - 78,08 %, l'oxygène (02) - 20,9 %, l'argon (Ar) - environ 1 % et le dioxyde de carbone (CO2) - 0,03 % (tableau 1).
L'oxygène est apparu sur Terre il y a environ 2 milliards d'années, lorsque la surface s'est formée sous l'influence d'une activité volcanique active. Au cours des 20 derniers millions d'années, la proportion d'oxygène dans l'air a progressivement augmenté (elle est aujourd'hui de 21 %). Le rôle principal à cet égard a été joué par le développement de la flore terrestre et océanique.
Tableau 1. Composition gazeuse de l'atmosphère terrestre
L'atmosphère protège la Terre des bombardements de météorites. Environ 5 fois par an, des fragments de météorites, de comètes et d'astéroïdes brûlent dans l'atmosphère, dont la puissance, à la rencontre de la Terre, dépasserait la puissance de la bombe larguée sur Hiroshima. La plupart des météorites n'atteignent jamais la surface de la terre, ils brûlent lorsqu’ils pénètrent dans l’atmosphère à grande vitesse. Environ 6 millions de tonnes de poussière cosmique tombent sur Terre chaque année.
De plus, l’atmosphère contribue à retenir la chaleur sur la planète, qui autrement serait dissipée dans le froid de l’espace. L'atmosphère elle-même ne s'évapore pas à cause de la force de gravité.
À une altitude de 20 à 25 km de la surface de la Terre se trouve une couche protectrice qui bloque le rayonnement ultraviolet, destructeur pour tous les êtres vivants. Sans cela, ces rayonnements pourraient détruire la vie sur Terre. Malheureusement, à partir des années 80-90. XXe siècle Il existe une tendance négative à l’amincissement et à la destruction de l’écran d’ozone.
Au cours de l'évolution, ce milieu s'est développé plus tard que le milieu aquatique. Sa particularité est qu'il est gazeux, il se caractérise donc par une faible humidité, densité et pression, et une teneur élevée en oxygène. Au cours de l'évolution, les organismes vivants ont développé les adaptations anatomiques, morphologiques, physiologiques, comportementales et autres nécessaires. Les animaux de l'environnement sol-air se déplacent sur le sol ou dans les airs (oiseaux, insectes), et les plantes s'enracinent dans le sol. À cet égard, les animaux ont développé des poumons et une trachée, et les plantes ont développé un appareil stomatique, c'est-à-dire des organes avec lesquels les habitants terrestres de la planète absorbent l'oxygène directement de l'air. Les organes squelettiques se sont fortement développés, assurant l'autonomie de mouvement sur terre et soutenant le corps avec tous ses organes dans des conditions de densité environnementale insignifiante, des milliers de fois inférieure à celle de l'eau. Facteurs environnementaux dans l'environnement sol-air, ils se distinguent des autres habitats par une intensité lumineuse élevée, des fluctuations importantes de la température et de l'humidité de l'air, la corrélation de tous les facteurs avec la situation géographique, le changement des saisons et l'heure de la journée. Leurs effets sur les organismes sont inextricablement liés au mouvement de l'air et à la position par rapport aux mers et aux océans et sont très différents des effets sur le milieu aquatique (tableau 1).
Tableau 1. Conditions de vie des organismes dans l'air et l'eau (d'après D. F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)
| Conditions de vie (facteurs) | L'importance des conditions pour les organismes | |||
| environnement aérien | Environnement aquatique | |||
| Humidité | Très important (souvent en pénurie) | N'a pas (toujours en excès) | ||
| Densité | Mineur (sauf pour le sol) | Grand par rapport à son rôle pour les habitants de l'air | ||
| Pression | Presque aucun | Grand (peut atteindre 1000 atmosphères) | ||
| Température | Significatif (varie dans des limites très larges - de -80 à +1ОО°С et plus) | Inférieure à la valeur pour les habitants de l'air (varie beaucoup moins, généralement de -2 à +40°C) | ||
| Oxygène | Non essentiel (principalement en excès) | Essentiel (souvent en pénurie) | ||
| Matières solides en suspension | Sans importance; non utilisé pour l'alimentation (principalement des minéraux) | Important (source de nourriture, notamment matière organique) | ||
| Substances dissoutes dans environnement | Dans une certaine mesure (uniquement pertinent dans les solutions de sol) | Important (certaines quantités requises) | ||
Les animaux terrestres et les plantes ont développé leurs propres adaptations, non moins originales, à des facteurs environnementaux défavorables : la structure complexe du corps et de son tégument, la périodicité et le rythme des cycles de vie, les mécanismes de thermorégulation, etc. La mobilité volontaire des animaux en quête de nourriture a développé des spores, des graines et du pollen transportés par le vent, ainsi que des plantes et des animaux dont la vie est entièrement liée à l'air. Une relation fonctionnelle, ressource et mécanique exceptionnellement étroite s’est nouée avec le sol. De nombreuses adaptations ont été discutées ci-dessus, à titre d'exemples pour caractériser facteurs abiotiques environnement. Il ne sert donc à rien de se répéter maintenant, puisque nous y reviendrons lors des cours pratiques.
Le sol comme habitat
La Terre est la seule planète qui possède un sol (édasphère, pédosphère) - une coquille supérieure spéciale de terre. Cette coquille s'est formée à une époque historiquement prévisible - elle correspond au même âge que la vie terrestre sur la planète. Pour la première fois, M.V. Lomonossov a répondu à la question sur l'origine du sol (« Sur les couches de la terre ») : « … le sol est né de la décomposition des corps animaux et végétaux… au fil du temps …” Et vous, le grand scientifique russe. Toi. Dokuchaev (1899 : 16) fut le premier à appeler le sol un corps naturel indépendant et à prouver que le sol est « ... le même corps historique naturel indépendant que n'importe quelle plante, n'importe quel animal, n'importe quel minéral... c'est le résultat, une fonction. de l'activité totale et mutuelle du climat d'une zone donnée, de ses organismes végétaux et animaux, de la topographie et de l'âge du pays..., enfin, du sous-sol, c'est-à-dire des roches mères du sol... Tous ces agents formant le sol, en substance , sont des quantités tout à fait équivalentes et participent à parts égales à la formation du sol normal... » Et le célèbre pédologue moderne N.A. Kachinsky (« Le sol, ses propriétés et sa vie », 1975) donne la définition suivante du sol : « Le sol doit être compris comme toutes les couches superficielles de roches, transformées et modifiées par l'influence combinée du climat. (lumière, chaleur, air, eau), organismes végétaux et animaux."
Les principaux éléments structurels du sol sont : la base minérale, la matière organique, l'air et l'eau.
Base minérale (squelette)(50-60% du sol total) - ce n'est pas matière organique, formé à la suite de l'altération de la roche de montagne sous-jacente (mère, formant le sol). La taille des particules squelettiques va des rochers et des pierres aux minuscules grains de sable et aux particules de boue. Les propriétés physicochimiques des sols sont déterminées principalement par la composition des roches formant le sol.
La perméabilité et la porosité du sol, qui assurent la circulation de l'eau et de l'air, dépendent de la proportion d'argile et de sable dans le sol et de la taille des fragments. Dans un climat tempéré, l’idéal est que le sol soit constitué de quantités égales d’argile et de sable, c’est-à-dire qu’il soit limoneux. Dans ce cas, les sols ne risquent ni d’être engorgés ni de se dessécher. Les deux sont également destructeurs pour les plantes et les animaux.
matière organique– jusqu'à 10 % du sol, est formé de biomasse morte (masse végétale - litière de feuilles, branches et racines, troncs morts, chiffons d'herbe, organismes d'animaux morts), broyée et transformée en humus du sol par des micro-organismes et certains groupes de Animaux et plantes. Plus éléments simples, formés à la suite de la décomposition de la matière organique, sont à nouveau absorbés par les plantes et participent au cycle biologique.
Air(15-25%) dans le sol est contenu dans des cavités - pores, entre les particules organiques et minérales. En l'absence (sols argileux lourds) ou en remplissage des pores par l'eau (lors d'inondations, dégel du pergélisol), l'aération du sol se détériore et des conditions anaérobies se développent. Dans de telles conditions, les processus physiologiques des organismes consommateurs d'oxygène - les aérobies - sont inhibés et la décomposition de la matière organique est lente. En s'accumulant progressivement, ils forment de la tourbe. Les grandes réserves de tourbe sont typiques des marécages, des forêts marécageuses et des communautés de la toundra. L'accumulation de tourbe est particulièrement prononcée dans les régions du nord, où le froid et l'engorgement des sols sont interdépendants et se complètent.
Eau(25-30%) dans le sol est représenté par 4 types : gravitationnel, hygroscopique (lié), capillaire et vapeur.
gravitationnel- l'eau mobile, occupant de larges espaces entre les particules du sol, s'infiltre sous son propre poids jusqu'au niveau de la nappe phréatique. Facilement absorbé par les plantes.
Hygroscopique ou apparenté– s’adsorbe autour des particules colloïdales (argile, quartz) du sol et est retenu sous forme d’un film mince grâce aux liaisons hydrogène. Libéré d'eux quand haute température(102-105°C). Il est inaccessible aux plantes et ne s'évapore pas. Dans les sols argileux, il y a jusqu'à 15 % de cette eau, dans les sols sableux – 5 %.
Capillaire– retenu autour des particules de sol par tension superficielle. À travers des pores et des canaux étroits - capillaires, il s'élève du niveau de la nappe phréatique ou s'écarte des cavités contenant de l'eau gravitationnelle. Il est mieux retenu par les sols argileux et s'évapore facilement. Les plantes l'absorbent facilement.
Vaporeux– occupe tous les pores sans eau. Il s'évapore d'abord.
Il y a un échange constant entre les sols de surface et les eaux souterraines, qui constituent un maillon du cycle général de l'eau dans la nature, changeant de vitesse et de direction en fonction de la saison et des conditions météorologiques.
Structure du profil du sol
La structure des sols est hétérogène tant horizontalement que verticalement. L'hétérogénéité horizontale des sols reflète l'hétérogénéité de la répartition des roches formatrices du sol, de la position dans le relief, des caractéristiques climatiques et est cohérente avec la répartition du couvert végétal sur le territoire. Chacune de ces hétérogénéités (type de sol) est caractérisée par sa propre hétérogénéité verticale, ou profil de sol, formée à la suite de la migration verticale de l'eau, des substances organiques et minérales. Ce profil est un ensemble de couches, ou horizons. Tous les processus de formation du sol se produisent dans le profil avec une prise en compte obligatoire de sa division en horizons.
Quel que soit le type de sol, on distingue dans son profil trois horizons principaux, différant par leurs caractéristiques morphologiques et propriétés chimiques entre eux et entre horizons similaires dans d’autres sols :
1. Horizon accumulé d’humus A. La matière organique s'y accumule et s'y transforme. Après transformation, certains éléments de cet horizon sont transportés avec de l'eau vers ceux sous-jacents.
Cet horizon est le plus complexe et le plus important de tout le profil pédologique en termes de son rôle biologique. Il s'agit de litière forestière - A0, formée de litière au sol (matière organique morte faiblement décomposée à la surface du sol). Sur la base de la composition et de l'épaisseur de la litière, on peut juger des fonctions écologiques de la communauté végétale, de son origine et de son stade de développement. Sous la litière se trouve un horizon d'humus de couleur foncée - A1, formé de restes broyés de masse végétale et de masse animale plus ou moins dégradés. Les vertébrés (phytophages, saprophages, coprophages, prédateurs, nécrophages) participent à la destruction des restes. Au fur et à mesure qu'elles sont broyées, les particules organiques pénètrent dans l'horizon inférieur suivant - l'éluvial (A2). La décomposition chimique de l'humus en éléments simples s'y produit.
2. Horizon illuvial ou inwash B. Dans celui-ci, les composés extraits de l'horizon A se déposent et sont transformés en solutions du sol. Ce sont des acides humiques et leurs sels, qui réagissent avec la croûte d'altération et sont absorbés par les racines des plantes.
3. Roche mère (sous-jacente) (croûte d'altération) ou horizon C. De cet horizon - également après transformation - les substances minérales passent dans le sol.
En fonction du degré de mobilité et de la taille, toute la faune du sol est regroupée dans les trois groupes écologiques suivants :
Microbiotype ou microbiote(à ne pas confondre avec l'endémique de Primorye - la plante à microbiote croisé !) : organismes qui représentent un lien intermédiaire entre les organismes végétaux et animaux (bactéries, algues vertes et bleu-vert, champignons, protozoaires unicellulaires). Ce les organismes aquatiques, mais plus petit que ceux vivant dans l'eau. Ils vivent dans les pores du sol remplis d’eau – des microréservoirs. Le lien principal des détritus la chaîne alimentaire. Ils peuvent se dessécher et, avec le rétablissement d'une humidité suffisante, ils reprennent vie.
Mésobiotype, ou mésobiote– une collection de petits insectes mobiles, faciles à enlever du sol (nématodes, acariens (Oribatei), petites larves, collemboles (Collembola), etc. Très nombreux - jusqu'à des millions d'individus pour 1 m 2. Ils se nourrissent de détritus, bactéries. Ils utilisent les cavités naturelles du sol, ne creusent pas eux-mêmes de tunnels. Lorsque l’humidité diminue, ils s’enfoncent plus profondément. Adaptations du dessèchement : écailles protectrices, coquille solide et épaisse. Le mésobiote attend les « inondations » dans des bulles de l'air du sol.
Macrobiotype, ou macrobiote– les gros insectes, vers de terre, les arthropodes mobiles vivant entre la litière et le sol, d'autres animaux, jusqu'aux mammifères fouisseurs (taupes, musaraignes). Les vers de terre prédominent (jusqu'à 300 pcs/m2).
Chaque type de sol et chaque horizon possède son propre complexe d'organismes vivants impliqués dans l'utilisation de la matière organique - l'edafon. Les couches-horizons organogènes supérieurs ont la composition d'organismes vivants la plus nombreuse et la plus complexe (Fig. 4). L'illuvial est habité uniquement par des bactéries (bactéries soufrées, bactéries fixatrices d'azote) qui n'ont pas besoin d'oxygène.
Selon le degré de connexion avec l'environnement de l'édaphone, on distingue trois groupes :
Géobiontes– les habitants permanents du sol (vers de terre (Lymbricidae), de nombreux insectes primaires aptères (Apterigota)), parmi les mammifères : taupes, rats-taupes.
Géophiles– les animaux dont une partie du cycle de développement se déroule dans un autre environnement, et une partie dans le sol. Il s'agit de la majorité des insectes volants (criquets, coléoptères, moustiques à longues pattes, courtilières, de nombreux papillons). Certains passent par la phase larvaire dans le sol, tandis que d’autres passent par la phase nymphale.
Géoxènes- des animaux qui visitent parfois le sol comme abri ou refuge. Il s'agit notamment de tous les mammifères vivant dans des terriers, de nombreux insectes (blattes (Blattodea), hémiptères (Hemiptera), certains types de coléoptères).
Groupe spécial - psammophytes et psammophiles(coléoptères du marbre, fourmilions) ; adapté aux sables mouvants des déserts. Adaptations à la vie en milieu mobile et sec des plantes (saxaul, acacia des sables, fétuque sableuse...) : racines adventives, bourgeons dormants sur les racines. Les premiers commencent à croître lorsqu’ils sont recouverts de sable, les seconds lorsque le sable est emporté par le vent. Ils sont sauvés de la dérive du sable grâce à une croissance rapide et à la réduction des feuilles. Les fruits se caractérisent par leur volatilité et leur élasticité. Des couvertures sableuses sur les racines, une subérisation de l'écorce et des racines très développées protègent de la sécheresse. Adaptations à la vie en milieu mouvant et sec chez les animaux (indiquées ci-dessus, où ont été considérés les régimes thermiques et humides) : ils exploitent les sables - ils les écartent avec leur corps. Les animaux qui creusent ont des pattes de ski avec des excroissances et des poils.
Le sol est un milieu intermédiaire entre l'eau (conditions de température, faible teneur en oxygène, saturation en vapeur d'eau, présence d'eau et de sels) et l'air (cavités d'air, changements brusques d'humidité et de température dans les couches supérieures). Pour de nombreux arthropodes, le sol était le milieu par lequel ils pouvaient passer d’un mode de vie aquatique à un mode de vie terrestre. Les principaux indicateurs des propriétés du sol, reflétant sa capacité à servir d'habitat aux organismes vivants, sont le régime hydrothermal et l'aération. Ou l'humidité, la température et la structure du sol. Les trois indicateurs sont étroitement liés les uns aux autres. À mesure que l’humidité augmente, la conductivité thermique augmente et l’aération du sol se détériore. Plus la température est élevée, plus l’évaporation se produit. Les notions de sécheresse physique et physiologique des sols sont directement liées à ces indicateurs.
La sécheresse physique est un phénomène courant lors des sécheresses atmosphériques, en raison d'une forte réduction de l'approvisionnement en eau due à une longue absence de précipitations.
À Primorye, de telles périodes sont typiques de la fin du printemps et sont particulièrement prononcées sur les pentes exposées au sud. De plus, étant donné la même position dans le relief et d'autres conditions de croissance similaires, plus la couverture végétale est développée, plus l'état de sécheresse physique se produit rapidement. La sécheresse physiologique est un phénomène plus complexe, elle est causée par conditions défavorables environnement. Il s’agit de l’inaccessibilité physiologique de l’eau lorsqu’il y en a une quantité suffisante, voire excédentaire, dans le sol. En règle générale, l'eau devient physiologiquement inaccessible à basse température, en cas de salinité ou d'acidité élevée des sols, de présence de substances toxiques et de manque d'oxygène. Dans le même temps, les nutriments solubles dans l'eau deviennent également indisponibles : phosphore, soufre, calcium, potassium, etc. En raison du froid du sol, de l'engorgement et de l'acidité élevée qui en résultent, de grandes réserves d'eau et de sels minéraux dans de nombreux écosystèmes de la toundra et le nord sont physiologiquement inaccessibles aux plantes enracinées - les forêts de la taïga. Ceci explique la forte suppression des plantes supérieures et la large répartition des lichens et des mousses, notamment des sphaignes. L'une des adaptations importantes aux conditions difficiles de l'édasphère est nutrition mycorhizienne. Presque tous les arbres sont associés à des champignons mycorhizes. Chaque type d’arbre possède ses propres espèces de champignons mycorhizes. En raison des mycorhizes, la surface active du système racinaire augmente et les sécrétions fongiques sont facilement absorbées par les racines des plantes supérieures.
Comme l'a dit V.V. Dokuchaev : « ... Les zones de sol sont également des zones d'histoire naturelle : le lien le plus étroit entre le climat, le sol, les organismes animaux et végétaux est ici évident... ». Cela se voit clairement dans la couverture du sol dans les zones forestières du nord et du sud. Extrême Orient
Un trait caractéristique des sols d'Extrême-Orient, formés dans des conditions de mousson, c'est-à-dire très climat humide, est un fort lessivage des éléments de l'horizon éluvial. Mais dans les régions nord et sud de la région, ce processus n'est pas le même en raison de l'apport thermique différent des habitats. La formation des sols dans l'Extrême-Nord se produit dans des conditions de courte saison de croissance (pas plus de 120 jours) et de pergélisol largement répandu. Le manque de chaleur s'accompagne souvent d'un engorgement des sols, d'une faible activité chimique d'altération des roches formant le sol et d'une lente décomposition de la matière organique. L'activité vitale des micro-organismes du sol est fortement inhibée et l'absorption des nutriments par les racines des plantes est inhibée. En conséquence, les cénoses du nord se caractérisent par une faible productivité - les réserves de bois dans les principaux types de mélèzes ne dépassent pas 150 m 2 /ha. Dans le même temps, l'accumulation de matière organique morte l'emporte sur sa décomposition, ce qui entraîne la formation d'épais horizons tourbeux et humifères, avec une teneur élevée en humus dans le profil. Ainsi, dans les forêts de mélèzes du nord, l'épaisseur de la litière forestière atteint 10 à 12 cm, et les réserves de masse indifférenciée dans le sol atteignent 53 % de la réserve totale de biomasse de la plantation. Dans le même temps, les éléments sont transportés au-delà du profil, et lorsque le pergélisol apparaît à proximité d'eux, ils s'accumulent dans l'horizon illuvial. Dans la formation des sols, comme dans toutes les régions froides de l’hémisphère nord, le processus principal est la formation du podzol. Sols zonés sur la côte nord Mer d'Okhotsk sont des podzols Al-Fe-humus, dans les régions continentales - des podburs. Sols tourbeux avec pergélisol dans le profil. Les sols zonaux se caractérisent par une forte différenciation des horizons par couleur. Dans les régions du sud, le climat présente des caractéristiques similaires à celles des régions subtropicales humides. Les principaux facteurs de formation du sol à Primorye, dans un contexte d'humidité de l'air élevée, sont une humidité temporairement excessive (pulsée) et une saison de croissance longue (200 jours) et très chaude. Ils provoquent l'accélération des processus déluviaux (altération des minéraux primaires) et de très décomposition rapide matière organique morte en éléments chimiques simples. Ces derniers ne sont pas transportés hors du système, mais sont interceptés par les plantes et la faune du sol. Dans les forêts mixtes de feuillus du sud de Primorye, jusqu'à 70 % de la litière annuelle est « traitée » au cours de l'été et l'épaisseur de la litière ne dépasse pas 1,5 à 3 cm. Les limites entre les horizons du sol Le profil des sols bruns zonaux est mal défini. Avec assez de chaleur Le rôle principal Le régime hydrologique joue un rôle dans la formation des sols. Le célèbre pédologue d'Extrême-Orient G.I. Ivanov a divisé tous les paysages du territoire de Primorsky en paysages d'échange d'eau rapide, faiblement retenu et difficile. Dans les paysages à échange d'eau rapide, le principal est processus de formation de sol brun. Les sols de ces paysages, également zonaux, sont des forêts brunes sous des conifères-feuillus et forêts de feuillus et brun-taïga - sous les conifères, ils sont très différents grande productivité. Ainsi, les réserves de peuplements forestiers des forêts de sapin noir à feuillus occupant les parties basses et moyennes des versants nord sur des limons faiblement squelettiques atteignent 1000 m 3 /ha. Les sols bruns se caractérisent par une différenciation faiblement exprimée du profil génétique.
Dans les paysages aux échanges d'eau faiblement restreints, la formation de sols bruns s'accompagne d'une podzolisation. Dans le profil du sol, en plus des horizons humifères et illuvials, on distingue un horizon éluvial clarifié et des signes de différenciation du profil apparaissent. Ils se caractérisent par une réaction légèrement acide du milieu et une forte teneur en humus dans la partie supérieure du profil. La productivité de ces sols est moindre : le stock de peuplements forestiers y est réduit à 500 m 3 /ha.
Dans les paysages à échange d'eau difficile, en raison d'un fort engorgement systématique, des conditions anaérobies sont créées dans les sols, des processus de gleyisation et de développement tourbeux de la couche d'humus se développent. Les plus typiques sont les gley-podzolisés de la taïga brune, les tourbeux et les tourbeux. sols gley sous forêts de sapins-épicéas, tourbeux de taïga brune et tourbeux-podzolisés - sous forêts de mélèzes. En raison d'une faible aération, l'activité biologique diminue et l'épaisseur des horizons organogènes augmente. Le profil est nettement délimité en horizons humifères, éluviales et illuviales. Puisque chaque type de sol, chaque zone de sol ayant ses propres caractéristiques, les organismes sont également sélectifs par rapport à ces conditions. Par l'apparence du couvert végétal, on peut juger de l'humidité, de l'acidité, de l'apport de chaleur, de la salinité, de la composition de la roche mère et d'autres caractéristiques de la couverture du sol.
Non seulement la flore et la structure de la végétation, mais aussi la faune, à l'exception de la micro et de la mésofaune, sont spécifiques aux différents sols. Par exemple, environ 20 espèces de coléoptères sont halophiles et vivent uniquement dans des sols à forte salinité. Même les vers de terre atteignent leur plus grand nombre dans les sols humides et chauds avec une épaisse couche organique.
Les animaux sont répartis sur presque toute la surface de la Terre. En raison de leur mobilité, de leur capacité à s'adapter au cours de l'évolution à des conditions d'existence plus froides, en raison de leur manque de dépendance directe à la lumière du soleil, les animaux occupés plus d'environnements habitats que les plantes. Cependant, il ne faut pas oublier que les animaux dépendent des plantes, puisque les plantes leur servent de source de nourriture (pour les herbivores, et les prédateurs mangent les herbivores).
Ici, dans le contexte des habitats animaux, nous comprendrons milieu de vie des animaux.
Au total, quatre habitats animaux peuvent être distingués. Il s’agit 1) de l’air souterrain, 2) de l’eau, 3) du sol et 4) des autres organismes vivants. Parlant de l’environnement sol-air de la vie, il est parfois divisé en sol et, séparément, en air. Cependant, même les animaux volants atterrissent tôt ou tard sur le sol. De plus, en se déplaçant au sol, l’animal est également dans les airs. Par conséquent, les environnements terrestre et aérien sont combinés en un seul environnement sol-air.
Il existe des animaux qui vivent dans deux environnements à la fois. Par exemple, de nombreux amphibiens (grenouilles) vivent à la fois dans l'eau et sur terre, un certain nombre de rongeurs vivent dans le sol et à la surface de la terre.
Habitat sol-air
L'environnement terre-air contient le plus d'espèces animales. La terre s’est avérée être, en un sens, l’environnement le plus propice à leur vie. Bien qu’au cours de l’évolution, les animaux (et les plantes) sont apparus dans l’eau et n’ont remonté à la surface que plus tard.
La plupart des vers, insectes, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères vivent sur terre. De nombreuses espèces d’animaux sont capables de voler et passent donc une partie de leur vie exclusivement dans les airs.
Les animaux de l'environnement terre-air se caractérisent généralement par une grande mobilité et une bonne vision.
Le milieu terre-air est caractérisé par une grande variété de conditions de vie ( forêts tropicales et les forêts climat tempéré, prairies et steppes, déserts, toundras et bien plus encore). Les animaux de ce milieu de vie se caractérisent donc par une grande diversité ; ils peuvent être très différents les uns des autres.
Habitat aquatique
Environnement aquatique l'habitat diffère de l'air par une plus grande densité. Ici, les animaux peuvent se permettre d'avoir des corps très massifs (baleines, requins), car l'eau les soutient et allège leur corps. Cependant, il est plus difficile de se déplacer dans des environnements denses, c'est pourquoi les animaux aquatiques ont le plus souvent une forme corporelle profilée.
DANS les profondeurs de la mer Presque aucune lumière du soleil ne pénètre, de sorte que les animaux des grands fonds peuvent avoir des organes visuels peu développés.
Les animaux aquatiques sont divisés en plancton, necton et benthos. Plancton flotte passivement dans la colonne d'eau (par exemple, les organismes unicellulaires), necton- ce sont des animaux nageant activement (poissons, baleines, etc.), benthos vit sur le fond (coraux, éponges, etc.).
Habitat du sol
Le sol en tant qu'habitat se caractérise par une très forte densité et un manque de soleil. Ici, les animaux n'ont pas besoin d'organes de vision. Par conséquent, ils sont soit non développés (vers), soit réduits (taupes). En revanche, les changements de température dans le sol ne sont pas aussi importants qu’en surface. Le sol abrite de nombreux vers, larves d’insectes et fourmis. Il existe également des habitants du sol parmi les mammifères : taupes, rats-taupes et animaux fouisseurs.
