4.1. Vodeno stanište. Specifičnost prilagodbe hidrobionta

Voda kao stanište ima broj specifična svojstva, kao što su velika gustoća, jaki padovi tlaka, relativno nizak sadržaj kisika, jaka apsorpcija sunčeve svjetlosti itd. Spremnici i njihovi pojedinačni dijelovi razlikuju se, osim toga, po režimu soli, brzini horizontalnih kretanja (struja), sadržaju suspendiranih čestica. Za život bentoskih organizama važna su svojstva tla, način razgradnje organskih ostataka i dr. Stoga se uz prilagodbu općim svojstvima vodenog okoliša i njegovi stanovnici moraju prilagoditi raznim posebnim uvjetima. . Stanovnici vodenog okoliša dobili su uobičajeno ime u ekologiji hidrobiontima. Nastanjuju oceane, kontinentalne vode i podzemne vode. U bilo kojem rezervoaru mogu se razlikovati zone prema uvjetima.

4.1.1. Ekološke zone Svjetskog oceana

U oceanu i njegovim sastavnim morima prvenstveno se razlikuju dva ekološka područja: vodeni stupac - pelagijalni i dno bental (slika 38). Ovisno o dubini, bental se dijeli na sublitoral zona - područje glatkog pada kopna do dubine od oko 200 m, batijal– područje strme padine i ponorska zona– područje oceanskog dna s prosječnom dubinom od 3-6 km. Čak se i dublja područja bentala, koja odgovaraju depresijama oceanskog dna, nazivaju ultraabisal. Rub obale koji je poplavljen u vrijeme plime zove se primorje. Iznad razine plime i oseke, dio obale navlažen pljuskom valova naziva se supralitoral.

Riža. 38. Ekološke zone Svjetskog oceana

Prirodno je da, primjerice, stanovnici sublitorala žive u uvjetima relativno niskog tlaka, dnevne sunčeve svjetlosti, a često i prilično značajnih promjena temperature. Stanovnici ponorskih i ultraabisalnih dubina postoje u mraku, na konstantnoj temperaturi i monstruoznom pritisku od nekoliko stotina, a ponekad i oko tisuću atmosfera. Stoga, samo naznaka u kojoj zoni Bentalija je naseljena jednom ili drugom vrstom organizama već ukazuje kakva bi opća ekološka svojstva ona trebala imati. Imenovano je cjelokupno stanovništvo oceanskog dna bentos.

Organizmi koji žive u vodenom stupcu, ili pelagijalni, jesu pelagos. Pelagijal je također podijeljen na okomite zone koje po dubini odgovaraju bentalnim zonama: epipelagijalan, batipelagijalan, abesopelagijalan. Donja granica epipelagične zone (ne više od 200 m) određena je prodiranjem sunčeve svjetlosti u količini dovoljnoj za fotosintezu. Fotosintetske biljke ne mogu postojati dublje od ovih zona. Samo mikroorganizmi i životinje žive u sumračnim batijalnim i mračnim ponornim dubinama. Različite ekološke zone razlikuju se iu svim drugim vrstama vodnih tijela: jezerima, močvarama, ribnjacima, rijekama itd. Raznolikost hidrobionta koji su ovladali svim tim staništima vrlo je velika.

4.1.2. Osnovna svojstva vodenog okoliša

Gustoća vode je čimbenik koji određuje uvjete za kretanje vodenih organizama i tlak na različitim dubinama. Za destiliranu vodu, gustoća je 1 g/cm3 na 4°C. Gustoća prirodnih voda koje sadrže otopljene soli može biti veća, do 1,35 g/cm 3 . Tlak raste s dubinom za otprilike 1 10 5 Pa (1 atm) u prosjeku na svakih 10 m.

Zbog oštrog gradijenta tlaka u vodnim tijelima, hidrobionti su općenito mnogo euribatniji od kopnenih organizama. Neke vrste, raspoređene na različitim dubinama, podnose pritisak od nekoliko do stotina atmosfera. Na primjer, holoturije iz roda Elpidia i crvi Priapulus caudatus obitavaju od obalnog pojasa do ultraabissala. Čak i slatkovodni stanovnici, kao što su cilijati-cipele, suvoyi, plivači itd., u eksperimentu izdrže do 6 10 7 Pa (600 atm).

Međutim, mnogi stanovnici mora i oceana relativno su od zida do zida i ograničeni su na određene dubine. Stenobatnost je najčešće karakteristična za plitke i dubokomorske vrste. Samo litoral naseljava prstenasti crv Arenicola, mekušci (Patella). Mnoge ribe, kao što su ribiči, glavonošci, rakovi, pogonofori, morske zvijezde a drugi se nalaze samo na velike dubine ah pri tlaku od najmanje 4 10 7 - 5 10 7 Pa (400–500 atm).

Gustoća vode omogućuje naslanjanje na nju, što je posebno važno za neskeletne oblike. Gustoća medija služi kao uvjet za lebdenje u vodi, a mnogi hidrobionti prilagođeni su upravo takvom načinu života. Suspendirani organizmi koji lebde u vodi spojeni su u posebnu ekološku skupinu hidrobionata - plankton ("planktos" - uzdizanje).

Riža. 39. Povećanje relativne površine tijela u planktonskim organizmima (prema S. A. Zernov, 1949):

A - štapićasti oblici:

1 – dijatomeja Synedra;

2 – cijanobakterija Aphanizomenon;

3 – peridinejska alga Amphisolenia;

4 – Euglena acus;

5 – glavonožac Doratopsis vermicularis;

6 – copepod Setella;

7 – ličinka Porcellana (Decapoda)

B - raščlanjeni oblici:

1 – mekušac Glaucus atlanticus;

2 – crv Tomopetris euchaeta;

3 – larva rakova Palinurus;

4 – ličinke grdobine Lophius;

5 – kopepod Calocalanus pavo

Plankton uključuje jednostanične i kolonijalne alge, protozoe, meduze, sifonofore, ctenofore, pteropode i kobičaste mekušce, razne male rakove, ličinke pridnenih životinja, riblja jaja i mladice i mnoge druge (slika 39.). Planktonski organizmi imaju mnogo sličnih prilagodbi koje povećavaju njihovu plovnost i sprječavaju ih da potonu na dno. Takve prilagodbe uključuju: 1) opće povećanje relativne površine tijela zbog smanjenja veličine, spljoštenja, produljenja, razvoja brojnih izraslina ili seta, što povećava trenje o vodu; 2) smanjenje gustoće zbog smanjenja kostura, nakupljanja masti u tijelu, mjehurića plina itd. U dijatomejima se rezervne tvari talože ne u obliku teškog škroba, već u obliku masnih kapi. Noćno svjetlo Noctiluca odlikuje se tolikim obiljem plinskih vakuola i masnih kapljica u stanici da citoplazma u njoj izgleda poput niti koje se spajaju samo oko jezgre. Sifonofori, brojne meduze, planktonski puževi i drugi također imaju zračne komore.

Alge (fitoplankton) pasivno lebde u vodi, dok je većina planktonskih životinja sposobna za aktivno plivanje, ali u ograničenoj mjeri. Planktonski organizmi ne mogu svladati struje i prenose se njima na velike udaljenosti. puno vrsta zooplankton međutim, sposobni su za vertikalne migracije u vodenom stupcu na desetke i stotine metara, kako zbog aktivnog kretanja, tako i regulacije uzgona svog tijela. Posebna vrsta planktona je ekološka skupina neuston ("nein" - plivati) - stanovnici površinskog filma vode na granici sa zrakom.

Gustoća i viskoznost vode uvelike utječu na mogućnost aktivnog plivanja. Životinje sposobne za brzo plivanje i prevladavanje jačine struja spojene su u ekološku skupinu. nekton ("nektos" - plutajući). Predstavnici nektona su ribe, lignje, dupini. Brzo kretanje u vodenom stupcu moguće je samo ako postoji aerodinamičan oblik tijela i visoko razvijeni mišići. Formu u obliku torpeda razvijaju svi dobri plivači, bez obzira na njihovu sustavnu pripadnost i način kretanja u vodi: reaktivno, savijanjem tijela, uz pomoć udova.

Način rada kisika. U vodi zasićenoj kisikom, njezin sadržaj ne prelazi 10 ml po 1 litri, što je 21 puta manje nego u atmosferi. Stoga su uvjeti za disanje hidrobionata puno kompliciraniji. Kisik u vodu ulazi uglavnom zahvaljujući fotosintetskoj aktivnosti algi i difuziji iz zraka. Stoga su gornji slojevi vodenog stupca, u pravilu, bogatiji ovim plinom od donjih. S povećanjem temperature i slanosti vode, koncentracija kisika u njoj opada. U slojevima koji su jako naseljeni životinjama i bakterijama može se stvoriti oštar nedostatak O 2 zbog njegove povećane potrošnje. Na primjer, u Svjetskom oceanu dubine bogate životom od 50 do 1000 m karakteriziraju naglo pogoršanje aeracije - to je 7-10 puta niže nego u površinskim vodama naseljenim fitoplanktonom. U blizini dna vodenih tijela uvjeti mogu biti bliski anaerobnim.

Među vodenim svijetom postoje mnoge vrste koje mogu tolerirati velike fluktuacije u sadržaju kisika u vodi, sve do njegove gotovo potpune odsutnosti. (eurioksibionti - "oksi" - kisik, "biont" - stanovnik). To uključuje, na primjer, slatkovodne oligohete Tubifex tubifex, puževe Viviparus viviparus. Među ribama, šaran, linjak, karas mogu izdržati vrlo nisku zasićenost vode kisikom. Međutim, brojne vrste stenoksibiont – mogu postojati samo pri dovoljno visokoj zasićenosti vode kisikom (kalifornijska pastrva, potočna pastrva, gavčica, cilijarni crv Planaria alpina, ličinke majmuna, kamena muha i dr.). Mnoge vrste mogu pasti u neaktivno stanje s nedostatkom kisika - anoksibioza - i tako doživjeti nepovoljno razdoblje.

Disanje hidrobionta provodi se ili kroz površinu tijela, ili kroz specijalizirane organe - škrge, pluća, dušnik. U ovom slučaju, poklopci mogu poslužiti kao dodatni respiratorni organ. Na primjer, loach riba u prosjeku troši do 63% kisika kroz kožu. Ako se izmjena plina događa kroz integument tijela, onda su vrlo tanki. Disanje se također olakšava povećanjem površine. To se postiže tijekom evolucije vrsta stvaranjem raznih izraslina, spljoštenjem, produljenjem i općim smanjenjem veličine tijela. Neke vrste s nedostatkom kisika aktivno mijenjaju veličinu dišne ​​površine. Tubifex tubifex crvi snažno izdužuju tijelo; hidre i morske anemone - ticala; bodljikaši - ambulakralne noge. Mnoge sjedeće i neaktivne životinje obnavljaju vodu oko sebe, bilo stvaranjem njezine usmjerene struje, bilo oscilatornim pokretima koji pridonose njezinu miješanju. U tu svrhu školjkaši koriste cilije koje oblažu zidove šupljine plašta; rakovi - rad trbušnih ili torakalnih nogu. Pijavice, ličinke prstenastih komaraca (krvarica), mnoge oligohete njišu tijelom, naginjući se iz zemlje.

Neke vrste imaju kombinaciju disanja vode i zraka. Takve su plućke, diskofantne sifonofore, mnogi plućni mekušci, rakovi Gammarus lacustris i dr. Sekundarne vodene životinje obično zadržavaju atmosferski tip disanja kao energetski povoljnije i stoga im je potreban kontakt sa zrakom, npr. peronošci, kitovi, vodena repa, ličinke komaraca itd.

Nedostatak kisika u vodi ponekad dovodi do katastrofalnih pojava - zamoram, popraćeno smrću mnogih hidrobionta. zima se smrzavačesto uzrokovano stvaranjem leda na površini vodenih tijela i prestankom kontakta sa zrakom; ljeto- kao rezultat toga povećanje temperature vode i smanjenje topljivosti kisika.

Često uginuće ribe i mnogih beskralježnjaka zimi tipično je, primjerice, za donji dio sliva rijeke Ob, čije su vode, koje izviru iz močvarnih prostora Zapadnosibirske nizine, izrazito siromašne otopljenim kisikom. Ponekad se zamora javlja u morima.

Uz nedostatak kisika, smrt može biti uzrokovana povećanjem koncentracije otrovnih plinova u vodi – metana, sumporovodika, CO 2 itd., nastalih kao posljedica razgradnje organskih materijala na dnu rezervoara. .

Način rada soli. Održavanje vodne ravnoteže hidrobionta ima svoje specifičnosti. Ako je za kopnene životinje i biljke najvažnije opskrbiti tijelo vodom u uvjetima njezina nedostatka, onda za hidrobionte nije manje važno održavati određenu količinu vode u tijelu kada je u okolišu ima u višku. Prekomjerna količina vode u stanicama dovodi do promjene njihovog osmotskog tlaka i kršenja najvažnijih vitalnih funkcija.

Većina vodenog života poikilosmotski: osmotski tlak u njihovom tijelu ovisi o slanosti okolne vode. Stoga je glavni način na koji vodeni organizmi održavaju ravnotežu soli izbjegavanje staništa s neprikladnim salinitetom. Slatkovodni oblici ne mogu postojati u morima, morski oblici ne podnose desalinizaciju. Ako je slanost vode podložna promjeni, životinje se kreću u potrazi za povoljnim okolišem. Primjerice, tijekom desalinizacije površinskih slojeva mora nakon obilnih kiša radiolarije, morski rakovi Calanus i drugi spuštaju se na dubinu od 100 m. Kralježnjaci, viši rak, kukci i njihove ličinke koji žive u vodi pripadaju homoiosmotski vrste, održavajući konstantan osmotski tlak u tijelu, bez obzira na koncentraciju soli u vodi.

Kod slatkovodnih vrsta tjelesni sokovi su hipertonični u odnosu na okolnu vodu. Prijeti im opasnost od prekomjernog zalijevanja ako se ne spriječi njihov unos ili ako se višak vode ne ukloni iz tijela. Kod protozoa se to postiže radom vakuola za izlučivanje, kod višestaničnih organizama uklanjanjem vode kroz sustav izlučivanja. Neke trepavice svakih 2-2,5 minuta ispuštaju količinu vode jednaku volumenu tijela. Stanica troši puno energije na "ispumpavanje" viška vode. S povećanjem slanosti, rad vakuola se usporava. Dakle, u cipelama Paramecium, pri slanosti vode od 2,5% o, vakuola pulsira s intervalom od 9 s, pri 5% o - 18 s, pri 7,5% o - 25 s. Pri koncentraciji soli od 17,5% o, vakuola prestaje raditi, jer nestaje razlika u osmotskom tlaku između stanice i vanjskog okruženja.

Ako je voda hipertonična u odnosu na tjelesne tekućine hidrobionta, prijeti im dehidracija kao posljedica osmotskih gubitaka. Zaštita od dehidracije postiže se povećanjem koncentracije soli i u tijelu hidrobionta. Dehidraciju sprječavaju vodonepropusni pokrovi homoiosmotskih organizama – sisavaca, riba, viših rakova, vodenih kukaca i njihovih ličinki.

Mnoge poikilosmotske vrste prelaze u neaktivno stanje - suspendirana animacija kao rezultat nedostatka vode u tijelu s povećanjem saliniteta. To je karakteristično za vrste koje žive u bazenima morske vode i u priobalju: rotifere, bičeve, trepavice, neke rakove, crnomorske mnogočetine Nereis divesicolor itd. Hibernacija soli- sredstvo za preživljavanje nepovoljnih razdoblja u uvjetima promjenjive slanosti vode.

Uistinu eurihalin Nema toliko vrsta koje mogu živjeti u aktivnom stanju iu slatkoj i slanoj vodi među vodenim stanovnicima. To su uglavnom vrste koje nastanjuju riječna ušća, estuarije i druga bočata vodena tijela.

Temperaturni režim vodena tijela su stabilnija nego na kopnu. To je zbog fizikalnih svojstava vode, prvenstveno visokog specifičnog toplinskog kapaciteta, zbog čega primanje ili otpuštanje značajne količine topline ne uzrokuje preoštre promjene temperature. Isparavanjem vode s površine rezervoara, koje troši oko 2263,8 J/g, sprječava se pregrijavanje nižih slojeva, a stvaranje leda koji oslobađa toplinu fuzije (333,48 J/g) usporava njihovo hlađenje.

Amplituda godišnjih temperaturnih fluktuacija u gornjim slojevima oceana nije veća od 10-15 °C, u kontinentalnim vodnim tijelima je 30-35 °C. Duboke slojeve vode karakterizira konstantna temperatura. U ekvatorijalnim vodama srednja godišnja temperatura površinski slojevi +(26–27) °S, u polarnim slojevima - oko 0 °C i niže. U toplim podzemnim izvorima temperatura vode može se približiti +100 °C, a u podvodnim gejzirima pri visokom tlaku na dnu oceana zabilježena je temperatura od +380 °C.

Dakle, u rezervoarima postoji prilično značajna raznolikost temperaturnih uvjeta. Između gornjih slojeva vode s izraženim sezonskim kolebanjima temperature i nižih, gdje je toplinski režim konstantan, nalazi se zona temperaturnog skoka, odnosno termokline. Termoklina je izraženija u toplim morima, gdje je temperaturna razlika između vanjskih i dubokih voda veća.

Zbog stabilnijeg temperaturnog režima vode među hidrobiontima, u znatno većoj mjeri nego među stanovništvom kopna, uobičajena je stenotermija. Euritermalne vrste nalaze se uglavnom u plitkim kontinentalnim vodnim tijelima i u priobalju mora visokih i umjerenih geografskih širina, gdje su dnevne i sezonske fluktuacije temperature značajne.

Svjetlosni način rada. U vodi ima puno manje svjetla nego u zraku. Dio zraka koji upadaju na površinu rezervoara reflektira se u zrak. Odraz je jači što je položaj Sunca niži, pa je dan pod vodom kraći nego na kopnu. Primjerice, ljetni dan u blizini otoka Madeire na dubini od 30 m traje 5 sati, a na dubini od 40 m samo 15 minuta. Brzo smanjenje količine svjetlosti s dubinom posljedica je njezine apsorpcije vodom. Zrake različitih valnih duljina apsorbiraju se različito: crvene nestaju blizu površine, dok plavo-zelene prodiru mnogo dublje. Sve dublji sumrak u oceanu najprije je zelen, zatim plavi, plavi i plavo-ljubičasti, dajući mjesto stalnoj tami. Sukladno tome, zelene, smeđe i crvene alge zamjenjuju jedna drugu dubinom, specijalizirane za hvatanje svjetlosti različitih valnih duljina.

Boja životinja se mijenja s dubinom na isti način. Najsvjetlije i najrazličitije su obojeni stanovnici primorskih i sublitoralnih zona. Mnogi duboko usađeni organizmi, poput špiljskih, nemaju pigmente. U zoni sumraka rasprostranjena je crvena boja koja je komplementarna plavo-ljubičastom svjetlu na tim dubinama. Dodatne zrake boja tijelo najpotpunije apsorbira. To omogućuje životinjama da se sakriju od neprijatelja, jer se njihova crvena boja u plavo-ljubičastim zrakama vizualno percipira kao crna. Crvena boja je tipična za životinje zone sumraka kao što su brancin, crveni koralj, razni rakovi itd.

Kod nekih vrsta koje žive blizu površine vodenih tijela, oči su podijeljene na dva dijela s različitom sposobnošću loma zraka. Jedna polovica oka vidi u zraku, druga polovica u vodi. Takva "četvorooka" karakteristična je za kovitlače, američku ribu Anableps tetraphthalmus, jednu od tropskih vrsta blennia Dialommus fuscus. Ova riba sjedi u udubljenjima za vrijeme oseke, izlažući dio svoje glave iz vode (vidi sliku 26).

Apsorpcija svjetlosti je jača, što je manja prozirnost vode, što ovisi o broju čestica suspendiranih u njoj.

Transparentnost karakterizira najveća dubina na kojoj je još uvijek vidljiv posebno spušten bijeli disk promjera oko 20 cm (Secchi disk). Najprozirnije vode su u Sargaškom moru: disk je vidljiv do dubine od 66,5 m. U Tihom oceanu disk Secchi je vidljiv do 59 m, u Indijskom oceanu - do 50, u plitkim morima - gore do 5-15 m. Prozirnost rijeka je u prosjeku 1-1,5 m, au najmuljevitijim rijekama, na primjer, u srednjoazijskoj Amu Darji i Syr Darji, samo nekoliko centimetara. Granica zone fotosinteze stoga uvelike varira u različitim vodnim tijelima. U najbistrijim vodama eufotičan zona ili zona fotosinteze, proteže se do dubine od najviše 200 m, sumrak ili disfotični, zona zauzima dubine do 1000-1500 m, a dublje, u afotičan zona, sunčeva svjetlost uopće ne prodire.

Količina svjetlosti u gornjim slojevima vodenih tijela uvelike varira ovisno o geografskoj širini područja i godišnjem dobu. Duge polarne noći uvelike ograničavaju vrijeme dostupno za fotosintezu u arktičkim i antarktičkim bazenima, a ledeni pokrivač otežava svjetlosti da dopre do svih ledenih vodenih tijela zimi.

U tamnim dubinama oceana, organizmi koriste svjetlost koju emitiraju živa bića kao izvor vizualnih informacija. Sjaj živog organizma zove se bioluminiscencija. Svjetleće vrste nalaze se u gotovo svim klasama vodenih životinja od protozoa do riba, kao i među bakterijama, nižim biljkama i gljivama. Čini se da se bioluminiscencija više puta pojavila u različitim skupinama u različitim fazama evolucije.

Kemija bioluminiscencije sada je prilično dobro shvaćena. Reakcije koje se koriste za stvaranje svjetlosti su različite. Ali u svim slučajevima to je oksidacija složenih organskih spojeva (luciferini) korištenjem proteinskih katalizatora (luciferaza). Luciferini i luciferaze imaju različite strukture u različitim organizmima. Tijekom reakcije oslobađa se višak energije pobuđene molekule luciferina u obliku svjetlosnih kvanta. Živi organizmi emitiraju svjetlost u impulsima, obično kao odgovor na podražaje koji dolaze iz vanjskog okruženja.

Luminescencija možda nema posebnu ekološku ulogu u životu vrste, ali može biti nusproizvod vitalne aktivnosti stanica, kao, na primjer, kod bakterija ili nižih biljaka. Ekološki značaj dobiva samo kod životinja s dovoljno razvijenim živčanim sustavom i organima vida. Kod mnogih vrsta svjetlosni organi dobivaju vrlo složenu strukturu sa sustavom reflektora i leća koje pojačavaju zračenje (slika 40.). Brojne ribe i glavonošci, nesposobni generirati svjetlost, koriste simbiotske bakterije koje se razmnožavaju u posebnim organima ovih životinja.

Riža. 40. Svjetleći organi vodenih životinja (prema S. A. Zernov, 1949):

1 - dubokomorski udičar s baterijskom svjetiljkom nad nazubljenim ustima;

2 - raspodjela svjetlećih organa u ribama ove obitelji. Mystophidae;

3 - svjetleći organ ribe Argyropelecus affinis:

a - pigment, b - reflektor, c - svjetlosno tijelo, d - leća

Bioluminiscencija ima uglavnom signalnu vrijednost u životu životinja. Svjetlosni signali mogu se koristiti za orijentaciju u jatu, privlačenje jedinki suprotnog spola, mamljenje žrtava, za maskiranje ili odvraćanje pažnje. Bljesak svjetlosti može biti obrana od grabežljivca, zaslijepiti ga ili dezorijentirati. Primjerice, dubokomorske sipe, bježeći od neprijatelja, ispuštaju oblak svjetlećeg sekreta, dok vrste koje žive u osvijetljenim vodama u tu svrhu koriste tamnu tekućinu. Kod nekih donjih crva - poliheta - svijetleći organi se razvijaju do razdoblja sazrijevanja reproduktivnih proizvoda, a ženke svijetle jače, a oči su bolje razvijene kod mužjaka. U grabežljivim dubokomorskim ribama iz reda udičare, prva zraka leđne peraje je pomaknuta u gornju čeljust i pretvorena u fleksibilnu "šipku", koja na kraju nosi "mamac" nalik na crvu - žlijezdu ispunjenu sluzom. sa svjetlećim bakterijama. Regulirajući dotok krvi u žlijezdu, a time i opskrbu bakterije kisikom, riba može proizvoljno izazvati sijanje "mamca", oponašajući pokrete crva i mameći plijen.

U kopnenim sredinama bioluminiscencija je razvijena samo u nekoliko vrsta, ponajviše u kornjaša iz obitelji krijesnica, koji svjetlosnom signalizacijom privlače jedinke suprotnog spola u sumrak ili noću.

4.1.3. Neke specifične prilagodbe hidrobionta

Načini orijentacije životinja u vodenom okolišu.Život u stalnom sumraku ili tami uvelike ograničava mogućnosti vizualna orijentacija hidrobiontima. U vezi s brzim slabljenjem svjetlosnih zraka u vodi, čak i vlasnici dobro razvijenih organa vida orijentiraju se uz njihovu pomoć samo na blizinu.

Zvuk putuje brže u vodi nego u zraku. Zvučna orijentacija općenito je bolje razvijen u vodenim organizmima od vizualnog. Brojne vrste prihvaćaju čak i vrlo niske frekvencije vibracija (infrazvuk), nastaje kada se mijenja ritam valova, a prije oluje se spušta iz površinskih slojeva u dublje (npr. meduze). Mnogi stanovnici vodenih tijela - sisavci, ribe, mekušci, rakovi - sami stvaraju zvukove. Rakovi to postižu trljanjem različitih dijelova tijela jedan o drugi; riba - uz pomoć plivajućeg mjehura, ždrijelnih zuba, čeljusti, zraka prsnih peraja i na druge načine. Zvučna signalizacija se najčešće koristi za intraspecifične odnose, na primjer, za orijentaciju u jatu, privlačenje jedinki suprotnog spola i sl., a posebno je razvijena kod stanovnika mutnih voda i velikih dubina, koji žive u tami.

Brojni hidrobionti traže hranu i navigiraju pomoću njih eholokacija– percepcija reflektiranih zvučnih valova (kitovi). Puno primaju reflektirane električne impulse pri plivanju stvaraju pražnjenja različite frekvencije. Poznato je oko 300 vrsta riba koje mogu proizvesti električnu energiju i koristiti je za orijentaciju i signalizaciju. Riba slatkovodni slon (Mormyrus kannume) šalje do 30 impulsa u sekundi kako bi otkrila beskralješnjake koje lovi tekući mulj bez pomoći vida. Učestalost pražnjenja kod nekih morskih riba doseže 2000 impulsa u sekundi. Niz riba također koristi električna polja za obranu i napad (električna raža, električna jegulja itd.).

Za dubinu orijentacije percepcija hidrostatskog tlaka. Provodi se uz pomoć statocista, plinskih komora i drugih organa.

Najstariji način orijentacije, karakterističan za sve vodene životinje je percepcija kemije okoliša. Kemoreceptori mnogih vodenih organizama izuzetno su osjetljivi. U tisuću kilometara dugim migracijama koje su tipične za mnoge vrste riba, vođene su uglavnom mirisima, s nevjerojatnom točnošću pronalazeći mrijest ili hranilište. Eksperimentalno je dokazano, primjerice, da lososi, umjetno lišeni njuha, ne pronalaze ušće svoje rijeke, vraćajući se u mrijest, ali nikad ne griješe ako mogu osjetiti mirise. Suptilnost osjetila njuha iznimno je velika kod riba koje vrše posebno daleke migracije.

Specifičnosti prilagodbe životu u presušivačkim akumulacijama. Na Zemlji postoje mnoge privremene, plitke akumulacije koje nastaju nakon poplava rijeka, obilnih kiša, otapanja snijega itd. U tim akumulacijama, unatoč kratkoći njihovog postojanja, naseljavaju se različiti vodeni organizmi.

Zajednička obilježja stanovnika presušivačkih bazena su sposobnost da u kratkom vremenu proizvedu brojne potomke i izdrže duga razdoblja bez vode. Istodobno, predstavnici mnogih vrsta su zakopani u mulju, prelazeći u stanje smanjene vitalne aktivnosti - hipobioza. Tako se ponašaju štitovi, kladoceri, planari, niski čekinjasti crvi, mekušci, pa čak i ribe - vijun, afrički protopterus i južnoamerička plućka lepidosiren. Mnoge male vrste stvaraju ciste koje podnose sušu, kao što su suncokreti, cilijati, rizopodi, brojni kopepodi, turbelarije, nematode iz roda Rhabditis. Drugi doživljavaju nepovoljno razdoblje u fazi visokorezistentnih jaja. Konačno, neki mali stanovnici isušivanja vodenih tijela imaju jedinstvenu sposobnost da se osuše do stanja filma, a kada se navlaže, nastave s rastom i razvojem. Sposobnost podnošenja potpune dehidracije organizma utvrđena je kod rotifera iz rodova Callidina, Philodina i dr., tardigrada Macrobiotus, Echiniscus, nematoda iz rodova Tylenchus, Plectus, Cephalobus i dr. Ove životinje naseljavaju mikrorezervoare u jastucima mahovine i lišajevi te su prilagođeni naglim promjenama režima vlažnosti.

Filtracija kao vrsta hrane. Mnogi vodeni organizmi imaju posebnu prirodu prehrane - to je prosijavanje ili taloženje čestica organskog podrijetla suspendiranih u vodi i brojnih malih organizama (slika 41).

Riža. 41. Sastav planktonske hrane ascidije iz Barencovog mora (prema S. A. Zernovu, 1949.)

Ovakav način ishrane, koji ne zahtijeva puno energije za traženje plijena, karakterističan je za laminaste mekušce, bodljokošce sjedeće, polihete, briozoe, ascidijane, planktonske rakove i dr. (Sl. 42). Životinje koje se hrane filtrom igraju važnu ulogu u biološkoj obradi vodnih tijela. Dagnje koje nastanjuju površinu od 1 m 2 mogu dnevno provući 150-280 m 3 vode kroz šupljinu plašta, taložijući suspendirane čestice. Slatkovodne dafnije, kiklopi ili najmasovniji rak Calanus finmarchicus u oceanu filtriraju do 1,5 litara vode po jedinki dnevno. Litoralna zona oceana, posebno bogata nakupinama filtarskih organizama, djeluje kao učinkovit sustav čišćenja.

Riža. 42. Uređaji za filtriranje hidrobionta (prema S. A. Zernov, 1949):

1 – Ličinke mušice Simulium na kamenu (a) i njihovi filterski dodaci (b);

2 – filtarski krak rakova Diaphanosoma brachyurum;

3 – škržni prorezi ascidijana Phasullia;

4 – rak Bosmina s filtriranim crijevnim sadržajem;

5 – struja hrane trepavica Bursaria

Svojstva okoliša uvelike određuju načine prilagodbe njegovih stanovnika, njihov način života i načine korištenja resursa, stvarajući lanac uzročno-posljedičnih ovisnosti. Dakle, velika gustoća vode omogućuje postojanje planktona, a prisutnost organizama koji lebde u vodi preduvjet je za razvoj filtracijskog tipa prehrane, u kojem je moguć i sjedilački način života životinja. Kao rezultat toga, formira se snažan mehanizam samopročišćavanja vodnih tijela od biosferskog značaja. Uključuje ogroman broj hidrobionata, bentoskih i pelagičkih, od jednostaničnih protozoa do kralježnjaka. Prema proračunima, sva voda u jezerima umjerenog pojasa prolazi kroz filtracijski aparat životinja od nekoliko do nekoliko desetaka puta tijekom vegetacije, a cijeli volumen Svjetskog oceana se filtrira nekoliko dana. Poremećaj rada filter hranilica raznim antropogenim utjecajima predstavlja ozbiljnu prijetnju održavanju čistoće voda.

4.2. Prizemno-zračno okruženje života

Okoliš tlo-zrak je najteži u pogledu okolišnih uvjeta. Život na kopnu zahtijevao je takve prilagodbe koje su bile moguće samo uz dovoljno visoku razinu organizacije biljaka i životinja.

4.2.1. Zrak kao ekološki čimbenik za kopnene organizme

Mala gustoća zraka uvjetuje njegovu nisku silu dizanja i zanemarivu spornost. Stanovnici zračnog okoliša moraju imati svoj sustav potpore koji podupire tijelo: biljke - razna mehanička tkiva, životinje - čvrsti ili, puno rjeđe, hidrostatski kostur. Osim toga, svi stanovnici zračnog okoliša usko su povezani s površinom zemlje, koja im služi za pričvršćivanje i potporu. Život u suspenziji u zraku je nemoguć.

Istina, mnogi mikroorganizmi i životinje, spore, sjemenke, plodovi i pelud biljaka redovito su prisutni u zraku i prenose se zračnim strujama (slika 43), mnoge životinje su sposobne za aktivan let, međutim, kod svih ovih vrsta, Glavna funkcija njihovog životnog ciklusa - reprodukcija - obavlja se na površini zemlje. Za većinu njih, boravak u zraku povezan je samo s preseljenjem ili potragom za plijenom.

Riža. 43. Visinska distribucija zračnih planktonskih člankonožaca (prema Dajot, 1975.)

Mala gustoća zraka uzrokuje nizak otpor kretanju. Stoga su mnoge kopnene životinje tijekom evolucije koristile ekološke prednosti ovog svojstva zračnog okoliša, stječući sposobnost letenja. 75% vrsta svih kopnenih životinja sposobno je za aktivan let, uglavnom kukci i ptice, ali letači se nalaze i među sisavcima i gmazovima. Kopnene životinje lete uglavnom uz pomoć mišićnog napora, ali neke mogu i kliziti zbog strujanja zraka.

Zbog pokretljivosti zraka, vertikalnih i horizontalnih kretanja zračnih masa koje postoje u nižim slojevima atmosfere, moguć je pasivni let niza organizama.

Anemofilija je najstariji način oprašivanja biljaka. Sve golosjemenke oprašuje vjetar, a među kritosjemenjačama anemofilne biljke čine otprilike 10% svih vrsta.

Anemofilija se uočava u obiteljima bukve, breze, oraha, brijesta, konoplje, koprive, casuarine, izmaglice, šaša, žitarica, palmi i mnogih drugih. Biljke koje se oprašuju vjetrom imaju niz prilagodbi koje poboljšavaju aerodinamička svojstva peludi, kao i morfološka i biološka svojstva koja osiguravaju učinkovitost oprašivanja.

Život mnogih biljaka u potpunosti ovisi o vjetru, a preseljenje se provodi uz njegovu pomoć. Takva dvostruka ovisnost uočena je kod smreke, bora, topole, breze, brijesta, jasena, pamučne trave, rogoza, saksaula, juzguna itd.

Mnoge vrste su se razvile anemokorija- taloženje uz pomoć zračnih struja. Anemokorija je karakteristična za spore, sjemenke i plodove biljaka, ciste protozoa, male kukce, pauke itd. Organizmi pasivno nošeni zračnim strujama zajednički se nazivaju aeroplankton po analogiji s planktonskim stanovnicima vodenog okoliša. Posebne prilagodbe za pasivni let su vrlo male veličine tijela, povećanje njegove površine zbog izraslina, jaka disekcija, velika relativna površina krila, korištenje paučine itd. (Sl. 44). Sjeme anemohora i plodovi biljaka također imaju ili vrlo male veličine (na primjer, sjemenke orhideja) ili razne privjeske u obliku krila i padobrana koji povećavaju njihovu sposobnost planiranja (slika 45).

Riža. 44. Prilagodbe za zračni transport insekata:

1 – komarac Cardiocrepis brevirostris;

2 – žuč Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 - ličinka ciganskog moljca Lymantria dispar

Riža. 45. Prilagodbe za transport vjetrom u plodovima i sjemenkama biljaka:

1 – lipa Tilia intermedia;

2 – javor Acer monspessulanum;

3 – breza Betula pendula;

4 – pamučna trava Eriophorum;

5 – maslačak Taraxacum officinale;

6 – cattail Typha scuttbeworhii

U naseljavanju mikroorganizama, životinja i biljaka glavnu ulogu imaju vertikalna konvekcijska strujanja zraka i slabi vjetrovi. Jaki vjetrovi, oluje i uragani također imaju značajan utjecaj na okoliš na kopnene organizme.

Mala gustoća zraka uzrokuje relativno nizak pritisak na kopno. Normalno je jednak 760 mm Hg. Umjetnost. Kako se visina povećava, tlak se smanjuje. Na nadmorskoj visini od 5800 m to je samo upola normalno. Nizak tlak može ograničiti distribuciju vrsta u planinama. Za većinu kralježnjaka gornja granica života je oko 6000 m. Smanjenje tlaka povlači smanjenje opskrbe kisikom i dehidraciju životinja zbog povećanja brzine disanja. Približno iste su granice napredovanja u planine viših biljaka. Nešto otporniji su člankonošci (prvonošci, grinje, pauci) koji se mogu naći na ledenjacima iznad granice vegetacije.

Općenito, svi kopneni organizmi su mnogo više stenobatski od vodenih, budući da su uobičajene fluktuacije tlaka u njihovoj okolini dijelovi atmosfere, pa čak i za ptice koje se dižu na velike visine ne prelaze 1/3 normalne.

Plinski sastav zraka. Osim fizičkih svojstava zraka, za postojanje kopnenih organizama njegova su kemijska svojstva iznimno važna. Plinoviti sastav zraka u površinskom sloju atmosfere prilično je homogen u pogledu sadržaja glavnih komponenti (dušik - 78,1%, kisik - 21,0, argon - 0,9, ugljični dioksid - 0,035% volumena) zbog visoke difuzijska sposobnost plinova i konstantno miješanje konvekcije i strujanja vjetra. Međutim, različite primjese plinovitih, kapljično-tekućih i čvrstih (prašinskih) čestica koje ulaze u atmosferu iz lokalnih izvora mogu biti od značajne ekološke važnosti.

Visok sadržaj kisika pridonio je povećanju metabolizma kopnenih organizama u odnosu na primarne vodene. Upravo u kopnenom okruženju, na temelju visoke učinkovitosti oksidativnih procesa u tijelu, nastala je životinjska homoiotermija. Kisik, zbog stalno visokog sadržaja u zraku, nije čimbenik koji ograničava život u kopnenom okolišu. Samo mjestimično, pod određenim uvjetima, stvara se privremeni deficit, na primjer, u nakupinama raspadajućih biljnih ostataka, zaliha žita, brašna itd.

Sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u određenim područjima površinskog sloja zraka u prilično značajnim granicama. Primjerice, u nedostatku vjetra u središtu velikih gradova, njegova se koncentracija deseterostruko povećava. Redovne dnevne promjene sadržaja ugljičnog dioksida u površinskih slojeva povezana s ritmom fotosinteze biljaka. Sezonske nastaju zbog promjena u intenzitetu disanja živih organizama, uglavnom mikroskopske populacije tla. Povećana zasićenost zraka ugljičnim dioksidom javlja se u zonama vulkanske aktivnosti, u blizini termalnih izvora i drugih podzemnih ispusta ovog plina. U visokim koncentracijama ugljični dioksid je otrovan. U prirodi su takve koncentracije rijetke.

U prirodi je glavni izvor ugljičnog dioksida takozvano disanje tla. Mikroorganizmi u tlu i životinje vrlo intenzivno dišu. Ugljični dioksid difundira iz tla u atmosferu, osobito snažno tijekom kiše. Mnogo ga emitiraju tla umjereno vlažna, dobro zagrijana, bogata organskim ostacima. Primjerice, tlo bukove šume emitira CO 2 od 15 do 22 kg/ha na sat, a negnođeno pješčano tlo iznosi samo 2 kg/ha.

U suvremenim uvjetima ljudska aktivnost u izgaranju fosilnih goriva postala je snažan izvor dodatnih količina CO 2 koji ulaze u atmosferu.

Dušik zraka za većinu stanovnika kopnenog okoliša je inertan plin, ali brojni prokariotski organizmi (kvržice, Azotobacter, klostridije, modrozelene alge i dr.) imaju sposobnost vezati ga i uključiti u biološki ciklus.

Riža. 46. Planinski obronak s uništenom vegetacijom zbog emisije sumporovog dioksida iz obližnjih industrija

Lokalne nečistoće koje ulaze u zrak također mogu značajno utjecati na žive organizme. To se posebno odnosi na otrovne plinovite tvari - metan, sumporov oksid, ugljični monoksid, dušikov oksid, sumporovodik, spojeve klora, kao i čestice prašine, čađe itd., koje zagađuju zrak u industrijskim područjima. Glavni suvremeni izvor kemijskog i fizičkog onečišćenja atmosfere je antropogen: rad raznih industrijskih poduzeća i transporta, erozija tla, itd. Sumporov oksid (SO 2), na primjer, otrovan je za biljke čak iu koncentracijama od jedne pedesetak tisućiti do milijunti dio volumena zraka. Oko industrijskih centara koji zagađuju atmosferu ovim plinom gotovo sva vegetacija umire (sl. 46.). Neke biljne vrste su posebno osjetljive na SO 2 i služe kao osjetljivi pokazatelj njegovog nakupljanja u zraku. Na primjer, mnogi lišajevi umiru čak i s tragovima sumpornog oksida u okolnoj atmosferi. Njihova prisutnost u šumama oko velikih gradova svjedoči o visokoj čistoći zraka. Otpornost biljaka na nečistoće u zraku uzima se u obzir pri odabiru vrsta za uređenje naselja. Osjetljiv na dim, na primjer, smreka i bor, javor, lipa, breza. Najotpornije su tuje, kanadska topola, američki javor, bazga i neke druge.

4.2.2. Tlo i reljef. Vremenske i klimatske značajke prizemno-zračne sredine

Edafski čimbenici okoliša. Svojstva tla i teren također utječu na uvjete života kopnenih organizama, prvenstveno biljaka. Svojstva Zemljina površina koji imaju ekološki utjecaj na njegove stanovnike objedinjuje naziv edafski čimbenici okoliša (od grčkog "edafos" - temelj, tlo).

Priroda korijenskog sustava biljaka ovisi o hidrotermalnom režimu, aeraciji, sastavu, sastavu i strukturi tla. Na primjer, korijenski sustavi vrsta drveća (breza, ariš) u područjima s permafrostom nalaze se na maloj dubini i šire se u širinu. Gdje nema vječni led, korijenski sustavi istih biljaka su manje otvoreni i prodiru duboko u. Kod mnogih stepskih biljaka korijenje može dobiti vodu iz velike dubine, a istovremeno ima mnogo površinskih korijena u horizontu humusnog tla, odakle biljke upijaju mineralne hranjive tvari. Na preplavljenom, slabo prozračenom tlu u mangrovama, mnoge vrste imaju posebne respiratorne korijene - pneumatofore.

U odnosu na različita svojstva tla mogu se razlikovati brojne ekološke skupine biljaka.

Dakle, prema reakciji na kiselost tla razlikuju: 1) acidofilna vrste - rastu na kiselim tlima s pH manjim od 6,7 (biljke sfagnumskih močvara, belous); 2) neutrofilni - gravitiraju prema tlima s pH 6,7–7,0 (većina kultiviranih biljaka); 3) bazifilski- rastu na pH vrijednosti većoj od 7,0 (mordovnik, šumska anemona); 4) ravnodušan - može rasti na tlima s različitim pH vrijednostima (đurđevak, ovčji vijuk).

U odnosu na bruto sastav tla razlikuju se: 1) oligotrofne biljke koje sadrže malu količinu elemenata pepela (škotski bor); 2) eutrofičan, onima kojima je potreban veliki broj elemenata jasena (hrast, obična koza, višegodišnji jastreb); 3) mezotrofno, zahtijevaju umjerenu količinu pepelnih elemenata (smreka).

Nitrofili- biljke koje preferiraju tla bogata dušikom (dvodomna kopriva).

Biljke slanih tala čine skupinu halofiti(soleros, sarsazan, kokpek).

Neke biljne vrste ograničene su na različite supstrate: petrofiti rastu na kamenitim tlima, i psamofiti naseljavaju rastresiti pijesak.

Teren i priroda tla utječu na specifičnosti kretanja životinja. Na primjer, kopitari, nojevi, droplje koji žive na otvorenim prostorima trebaju čvrsto tlo kako bi pojačali odbojnost kada brzo trče. Kod guštera koji žive na rastresitom pijesku prsti su obrubljeni rubom rožnatih ljuskica, što povećava površinu potpore (slika 47.). Za kopnene stanovnike koji kopaju rupe, gusta tla su nepovoljna. Priroda tla u nekim slučajevima utječe na distribuciju kopnenih životinja koje kopaju rupe, kopaju se u zemlju kako bi pobjegle od vrućine ili grabežljivaca, ili polažu jaja u tlo itd.

Riža. 47. Fan-toed gecko - stanovnik pijeska Sahare: A - fan-toed gecko; B - noga gekona

vremenske značajke. Uvjeti života u okruženju zemlja-zrak su komplicirani, osim toga, promjene vremena. Vrijeme - ovo je stanje atmosfere koja se neprestano mijenja u blizini zemljine površine do visine od oko 20 km (granica troposfere). Promjenjivost vremena očituje se u stalnoj varijaciji u kombinaciji čimbenika okoliša kao što su temperatura i vlažnost zraka, oblačnost, oborine, jačina i smjer vjetra itd. periodične fluktuacije, što značajno komplicira uvjete za postojanje kopnenih organizama. Vrijeme utječe na život vodenih stanovnika u znatno manjoj mjeri i to samo na populaciju površinskih slojeva.

Klima područja. Dugotrajni vremenski režim karakterizira klima područja. Pojam klime uključuje ne samo prosječne vrijednosti meteoroloških pojava, već i njihov godišnji i dnevni tijek, odstupanja od njega i njihovu učestalost. Klima je određena zemljopisnim uvjetima područja.

Zonska raznolikost klime komplicirana je djelovanjem monsunskih vjetrova, distribucijom ciklona i anticiklona, ​​utjecajem planinskih lanaca na kretanje zračnih masa, stupnjem udaljenosti od oceana (kontinentalnost) i mnogim drugim lokalnim čimbenicima. U planinama postoji klimatska zonalnost, u mnogočemu slična promjeni zona od niskih geografskih širina do visokih. Sve to stvara izuzetnu raznolikost životnih uvjeta na kopnu.

Za većinu kopnenih organizama, posebice malih, nije toliko važna klima područja, već uvjeti njihovog neposrednog staništa. Vrlo često lokalni elementi okoliša (reljef, ekspozicija, vegetacija i sl.) na pojedinom području mijenjaju režim temperature, vlažnosti, svjetlosti, kretanja zraka na način da se značajno razlikuje od klimatskih uvjeta područja. Takve lokalne klimatske promjene koje se oblikuju u površinskom sloju zraka nazivaju se mikroklima. U svakoj zoni mikroklima je vrlo raznolika. Moguće je izdvojiti mikroklime proizvoljno malih područja. Na primjer, poseban način stvara se u vjenčićima cvijeća, koje koriste insekti koji tamo žive. Razlike u temperaturi, vlažnosti zraka i jačini vjetra nadaleko su poznate na otvorenom prostoru i u šumama, u travama i nad golim površinama, na padinama sjeverne i južne ekspozicije itd. Posebna stabilna mikroklima javlja se u jazbinama, gnijezdima, udubinama. , špilje i druga zatvorena mjesta.

Taloženje. Osim što osiguravaju vodu i stvaraju rezerve vlage, mogu imati još jednu ekološku ulogu. Tako jaki pljuskovi ili tuča ponekad imaju mehanički učinak na biljke ili životinje.

Posebno je raznolika ekološka uloga snježnog pokrivača. Dnevne temperaturne fluktuacije prodiru u debljinu snijega samo do 25 cm, dublje se temperatura gotovo ne mijenja. Na mrazevima od -20-30°C, pod slojem snijega od 30-40 cm, temperatura je tek nešto ispod nule. Duboki snježni pokrivač štiti pupove od obnove, štiti zelene dijelove biljaka od smrzavanja; mnoge vrste prolaze ispod snijega bez osipanja lišća, na primjer, dlakava kiselica, Veronica officinalis, kopito itd.

Riža. 48. Shema telemetrijskog proučavanja temperaturnog režima lješnjaka koji se nalazi u snježnoj rupi (prema A. V. Andreevu, A. V. Krechmar, 1976.)

Male kopnene životinje također vode aktivan način života zimi, postavljajući cijele galerije prolaza ispod snijega i u njegovoj debljini. Za niz vrsta koje se hrane snježnim raslinjem karakterističan je čak i zimski uzgoj, što se bilježi npr. kod leminga, šumskih i žutogrlih miševa, niza voluharica, vodenih štakora i dr. Tetrijeb - tetrijeb, tetrijeb, jarebice tundre - zakopavaju se u snijeg za noć (Sl. 48).

Zimski snježni pokrivač sprječava velike životinje u potrazi za hranom. Mnogi kopitari (sob, divlje svinje, mošusni volovi) zimi se hrane isključivo snježnim raslinjem, a duboki snježni pokrivač, a posebno tvrda kora na njegovoj površini koja se javlja u ledu, osuđuju ih na glad. Tijekom nomadskog stočarstva u predrevolucionarnoj Rusiji dogodila se ogromna katastrofa u južnim regijama juta - masovni gubitak stoke kao posljedica susnježice, lišavajući životinje hrane. Životinjama je otežano i kretanje po laganom dubokom snijegu. Lisice, na primjer, u snježnim zimama preferiraju područja u šumi pod gustim stablima jele, gdje je sloj snijega tanji, i gotovo ne izlaze na otvorene proplanke i rubove. Dubina snježnog pokrivača može ograničiti geografsku rasprostranjenost vrsta. Na primjer, pravi jeleni ne prodiru na sjever u područja gdje je debljina snijega zimi veća od 40–50 cm.

Bjelina snježnog pokrivača razotkriva tamne životinje. Odabir kamuflaže koja odgovara boji pozadine očito je odigrao veliku ulogu u pojavi sezonskih promjena boje kod bijele jarebice i tundre, planinskog zeca, hermelina, lasice i arktičke lisice. Na Zapovjedničkim otocima, uz bijele lisice, ima mnogo plavih lisica. Prema zapažanjima zoologa, potonji se uglavnom drže u blizini tamnih stijena i ne smrzavajućih surf traka, dok bijelci preferiraju područja sa snježnim pokrivačem.

4.3. Tlo kao stanište

4.3.1. Značajke tla

Tlo je labav, tanak površinski sloj zemlje u dodiru sa zrakom. Unatoč svojoj beznačajnoj debljini, ova ljuska Zemlje igra ključnu ulogu u širenju života. Tlo nije samo čvrsto tijelo, kao većina stijena litosfere, već složen trofazni sustav u kojem su čvrste čestice okružene zrakom i vodom. Prožeta je šupljinama ispunjenim mješavinom plinova i vodenih otopina, pa se u njemu stvaraju iznimno raznoliki uvjeti, povoljni za život mnogih mikro- i makroorganizama (sl. 49.). U tlu su temperaturna kolebanja uglađena u odnosu na površinski sloj zraka, a prisutnost podzemnih voda i prodor oborina stvaraju rezerve vlage i osiguravaju režim vlažnosti srednji između vodenog i kopnenog okoliša. U tlu su koncentrirane rezerve organskih i mineralnih tvari koje opskrbljuju umiruća vegetacija i životinjski leševi. Sve to određuje visoku zasićenost tla životom.

Korijenski sustavi kopnenih biljaka koncentrirani su u tlu (slika 50).

Riža. 49. Podzemni prolazi Brandtove voluharice: A - pogled odozgo; B - pogled sa strane

Riža. pedeset. Postavljanje korijena u stepsko černozemno tlo (prema M. S. Shalytu, 1950.)

U prosjeku postoji više od 100 milijardi stanica protozoa, milijuni rotifera i tardigrada, deseci milijuna nematoda, deseci i stotine tisuća krpelja i repa, tisuće drugih člankonožaca, deseci tisuća enchitreida, deseci i stotine gliste, mekušci i ostali beskralješnjaci po 1 m 2 sloja tla. Osim toga, 1 cm 2 tla sadrži desetke i stotine milijuna bakterija, mikroskopskih gljivica, aktinomiceta i drugih mikroorganizama. U osvijetljenim površinskim slojevima u svakom gramu žive stotine tisuća fotosintetskih stanica zelenih, žuto-zelenih, dijatomeja i modrozelenih algi. Živi organizmi jednako su karakteristični za tlo kao i njegove nežive komponente. Stoga je V. I. Vernadsky tlo pripisao bio-inertnim tijelima prirode, ističući njegovu zasićenost životom i neraskidivu povezanost s njim.

Heterogenost uvjeta u tlu najviše dolazi do izražaja u okomitom smjeru. S dubinom, niz najvažnijih čimbenika okoliša koji utječu na život stanovnika tla dramatično se mijenjaju. Prije svega, to se odnosi na strukturu tla. U njemu se razlikuju tri glavna horizonta, koji se razlikuju po morfološkim i kemijskim svojstvima: 1) gornji humusno-akumulativni horizont A, u kojem se akumulira i transformira organska tvar i iz kojeg se dio spojeva spušta vodom za ispiranje; 2) horizont intruzije, ili iluvijalni B, gdje se odozgo isprane tvari talože i transformiraju, i 3) matična stijena, ili horizont C, čiji se materijal pretvara u tlo.

Unutar svakog horizonta razlikuje se više frakcijskih slojeva, koji se također jako razlikuju po svojstvima. Na primjer, u zoni umjerena klima pod crnogoricom ili mješovite šume horizont ALI sastoji se od podloge (A 0)- sloj labavog nakupljanja biljnih ostataka, tamno obojeni humusni sloj (A 1), u kojem su čestice organskog podrijetla pomiješane s mineralnim, te podzolični sloj (A 2)- pepeljasto sive boje, u kojoj prevladavaju spojevi silicija, a sve topive tvari se ispiru u dubinu profila tla. I struktura i kemija ovih slojeva vrlo su različiti, pa stoga korijenje biljaka i stanovnici tla, krećući se samo nekoliko centimetara gore ili dolje, padaju u različite uvjete.

Veličine šupljina između čestica tla, prikladnih za život životinja, obično se brzo smanjuju s dubinom. Na primjer, u livadskim tlima prosječni promjer šupljina na dubini od 0–1 cm iznosi 3 mm, 1–2 cm, 2 mm, a na dubini od 2–3 cm samo 1 mm; dublje pore tla su još sitnije. Gustoća tla također se mijenja s dubinom. Najlabaviji slojevi sadrže organsku tvar. Poroznost ovih slojeva određena je činjenicom da organske tvari spajaju mineralne čestice u veće agregate, među kojima se povećava volumen šupljina. Najgušći je obično iluvijalni horizont NA, cementiran koloidnim česticama ispranim u njega.

Vlaga u tlu je prisutna u različitim stanjima: 1) vezana (higroskopna i filmska) čvrsto se drži površinom čestica tla; 2) kapilara zauzima male pore i može se kretati duž njih u različitim smjerovima; 3) gravitacija ispunjava veće praznine i pod utjecajem gravitacije polako cijedi dolje; 4) para se nalazi u zraku tla.

Sadržaj vode nije isti u različitim tlima iu različito vrijeme. Ako ima previše gravitacijske vlage, tada je režim tla blizak režimu vodnih tijela. U suhom tlu ostaje samo vezana voda, a uvjeti se približavaju onima na tlu. Međutim, čak i u najsušnijim tlima zrak je vlažniji od tla, pa su stanovnici tla znatno manje podložni prijetnji isušivanja nego na površini.

Sastav zraka u tlu je promjenjiv. S dubinom sadržaj kisika naglo opada, a koncentracija ugljičnog dioksida raste. Zbog prisutnosti raspadajućih organskih tvari u tlu, tlo u zraku može sadržavati visoku koncentraciju otrovnih plinova kao što su amonijak, sumporovodik, metan itd. Kada je tlo poplavljeno ili biljni ostaci intenzivno trunu, mogu se pojaviti potpuno anaerobni uvjeti. javljaju na mjestima.

Fluktuacije temperature rezanja samo na površini tla. Ovdje mogu biti čak i jači nego u prizemnom sloju zraka. Međutim, sa svakim centimetrom dubine dnevne i sezonske promjene temperature postaju sve manje vidljive na dubini od 1-1,5 m (Sl. 51).

Riža. 51. Smanjenje godišnjih kolebanja temperature tla s dubinom (prema K. Schmidt-Nilson, 1972). Zasjenjeni dio je raspon godišnjih temperaturnih fluktuacija

Sve ove značajke dovode do činjenice da, unatoč velikoj heterogenosti uvjeta okoliša u tlu, ono djeluje kao prilično stabilno okruženje, posebno za mobilne organizme. Strmi gradijent temperature i vlažnosti u profilu tla omogućuje životinjama u tlu da si malim pokretima osiguraju prikladan ekološki okoliš.

4.3.2. Stanovnici tla

Heterogenost tla dovodi do činjenice da za organizme različitih veličina djeluje kao različita okolina. Za mikroorganizme je od posebne važnosti ogromna ukupna površina čestica tla jer se na njima adsorbira velika većina mikrobne populacije. Složenost okoliša tla stvara široku paletu uvjeta za razne funkcionalne skupine: aerobe i anaerobe, potrošače organskih i mineralnih spojeva. Rasprostranjenost mikroorganizama u tlu karakteriziraju mala žarišta, jer se i preko nekoliko milimetara mogu zamijeniti različite ekološke zone.

Za male životinje u tlu (sl. 52, 53), koje se kombiniraju pod imenom mikrofauna (protozoe, rotifere, tardigrade, nematode itd.), tlo je sustav mikrorezervoara. U suštini, oni su vodeni organizmi. Žive u porama tla ispunjenim gravitacijskom ili kapilarnom vodom, a dio svog života može, poput mikroorganizama, biti u adsorbiranom stanju na površini čestica u tankim slojevima filmske vlage. Mnoge od ovih vrsta žive u običnim vodenim tijelima. Međutim, oblici tla su mnogo manji od slatkovodnih, a osim toga odlikuju se sposobnošću dugog zadržavanja u encistiranom stanju, čekajući nepovoljna razdoblja. Dok su slatkovodne amebe veličine 50-100 mikrona, one u tlu imaju samo 10-15 mikrona. Predstavnici flagelata su posebno mali, često samo 2-5 mikrona. Trepavice u tlu također imaju patuljaste veličine i, štoviše, mogu uvelike promijeniti oblik tijela.

Riža. 52. Testatna ameba koja se hrani bakterijama na propadajućem lišću šumskog tla

Riža. 53. Mikrofauna tla (prema W. Dungeru, 1974):

1–4 - flagella; 5–8 - gola ameba; 9-10 - testatna ameba; 11–13 - trepavice; 14–16 - okrugli crvi; 17–18 - rotiferi; 19–20 – tardigrade

Za disanje malo većih životinja tlo se pojavljuje kao sustav plitkih špilja. Takve životinje su grupirane pod imenom mezofauna (Sl. 54). Veličine predstavnika mezofaune tla kreću se od desetina do 2-3 mm. U ovu skupinu spadaju uglavnom člankonošci: brojne skupine krpelja, primarni beskrilni kukci (prljači, proturi, dvorepi kukci), male vrste krilatih kukaca, stonoge simfile itd. Nemaju posebne prilagodbe za kopanje. Oni puze po zidovima šupljina tla uz pomoć udova ili se migoljaju poput crva. Zrak tla zasićen vodenom parom omogućuje disanje kroz pokrivače. Mnoge vrste nemaju trahealni sustav. Takve životinje su vrlo osjetljive na isušivanje. Glavno sredstvo spasa od fluktuacija vlažnosti zraka za njih je kretanje u unutrašnjost. Ali mogućnost duboke migracije kroz šupljine tla ograničena je brzim smanjenjem promjera pora, pa se samo najmanje vrste mogu kretati kroz bušotine tla. Veći predstavnici mezofaune imaju određene prilagodbe koje im omogućuju da izdrže privremeno smanjenje vlažnosti zraka u tlu: zaštitne ljuske na tijelu, djelomična nepropusnost integumenta, čvrsta ljuska debelih stijenki s epikutikulom u kombinaciji s primitivnim trahealnim sustavom koji osigurava disanje.

Riža. 54. Mezofauna tla (bez W. Danger, 1974):

1 - lažni scorion; 2 - Gama nova baklja; 3–4 školjke grinje; 5 – stonoga pauroioda; 6 – larva komaraca chironomid; 7 - buba iz obitelji. Ptiliidae; 8–9 repice

Predstavnici mezofaune doživljavaju razdoblja poplave tla vodom u mjehurićima zraka. Zrak se zadržava oko tijela životinja zbog njihovih nemokrih pokrova, koji su također opremljeni dlakama, ljuskama itd. Mjehurić zraka služi kao svojevrsna "fizička škrga" za malu životinju. Disanje se provodi zbog difundiranja kisika u zračni sloj iz okolne vode.

Predstavnici mikro- i mezofaune mogu tolerirati zimsko smrzavanje tla, jer većina vrsta ne može sići iz slojeva izloženih negativnim temperaturama.

Veće životinje u tlu, veličine tijela od 2 do 20 mm, nazivaju se predstavnicima makrofauna (Sl. 55). To su ličinke insekata, stonoge, enhitreide, gliste itd. Za njih je tlo gusti medij koji pruža značajan mehanički otpor pri kretanju. Ovi relativno veliki oblici kreću se u tlu ili širenjem prirodnih bunara razbijanjem čestica tla, ili kopanjem novih prolaza. Oba načina kretanja ostavljaju trag vanjska strukturaživotinje.

Riža. 55. Makrofauna tla (bez W. Danger, 1974):

1 - glista; 2 – ušica; 3 – labiopod stonoga; 4 – dvonožna stonoga; 5 - ličinka buba; 6 – ličinka kukca; 7 – snositi; 8 - ličinka ličinke

Sposobnost kretanja duž tankih bunara, gotovo bez pribjegavanja kopanju, svojstvena je samo vrstama koje imaju tijelo s malim poprečnim presjekom koje se može snažno savijati u vijugavim prolazima (stonoge - koštunice i geofili). Razmičući čestice tla zbog pritiska stijenki tijela, pomiču se gliste, ličinke komaraca stonoga itd. Učvrstivši stražnji kraj, prorijede i produžuju prednji, prodiru u uske pukotine tla, zatim fiksiraju prednji dio. tijela i povećati njegov promjer. Istodobno se u proširenom području zbog rada mišića stvara snažan hidraulički pritisak nestlačive intrakavitarne tekućine: kod crva sadržaj celimskih vrećica, a kod tipulida hemolimfa. Tlak se prenosi kroz stijenke tijela na tlo, te tako životinja širi bunar. Istodobno, iza ostaje otvoreni prolaz, koji prijeti povećanjem isparavanja i potjere za grabežljivcima. Mnoge su vrste razvile prilagodbe na ekološki povoljniji tip kretanja u tlu - kopanje uz začepljenje prolaza iza. Kopanje se vrši otpuštanjem i grabljanjem čestica tla. Za to, ličinke raznih insekata koriste prednji kraj glave, mandibule i prednje udove, proširene i ojačane debelim slojem hitina, bodlji i izraslina. Na stražnjem kraju tijela razvijaju se uređaji za snažnu fiksaciju - uvlačivi oslonci, zubi, kuke. Za zatvaranje prolaza na posljednjim segmentima, brojne vrste imaju posebnu depresivnu platformu, uokvirenu hitinskim stranama ili zubima, svojevrsnu kolica. Slična područja nastaju na stražnjoj strani elitre u potkornjaka, koji ih također koriste za začepljenje prolaza brašnom za bušenje. Zatvarajući prolaz za sobom, životinje - stanovnici tla stalno su u zatvorenoj komori, zasićeni isparavanjem vlastitog tijela.

Izmjena plinova kod većine vrsta ove ekološke skupine odvija se uz pomoć specijaliziranih dišnih organa, ali uz to se nadopunjuje i izmjenom plinova kroz integumente. Moguće je čak i isključivo kožno disanje, na primjer, kod glista, enchitreida.

Životinje koje se kopaju mogu ostaviti slojeve gdje nastaju nepovoljni uvjeti. U suši i zimi koncentriraju se u dubljim slojevima, obično nekoliko desetaka centimetara od površine.

Megafauna tla su velika iskopina, uglavnom među sisavcima. Brojne vrste provode cijeli život u tlu (štakori, krtice, zokori, krtice Euroazije, zlatne krtice

Afrika, torbarski krtice Australije itd.). Izrađuju cijele sustave prolaza i rupa u tlu. Izgled a anatomske značajke ovih životinja odražavaju njihovu prilagodljivost podzemnom načinu života. Imaju nerazvijene oči, zbijeno, valky tijelo s kratkim vratom, kratko gusto krzno, jake kopajuće udove s jakim pandžama. Krtice i krtice svojim dlijetom rahle tlo. U megafaunu tla treba uključiti i velike oligohete, osobito predstavnike obitelji Megascolecidae koji žive u tropima i južnoj hemisferi. Najveći od njih, australski Megascolides australis, doseže duljinu od 2,5 pa čak i 3 m.

Osim stalnih stanovnika tla, među velikim životinjama može se izdvojiti velika ekološka skupina. stanovnici jazbina (zemne vjeverice, svizaci, jerboi, zečevi, jazavci itd.). Hrane se na površini, ali se razmnožavaju, hiberniraju, odmaraju i bježe od opasnosti u tlu. Brojne druge životinje koriste svoje jazbine, pronalazeći u njima povoljnu mikroklimu i zaklon od neprijatelja. Norniki imaju strukturne značajke karakteristične za kopnene životinje, ali imaju niz prilagodbi povezanih s načinom života ukopanih. Na primjer, jazavci imaju duge kandže i snažne mišiće na prednjim udovima, usku glavu i male ušne školjke. U usporedbi sa zečevima koji se ne ukopavaju, zečevi imaju osjetno skraćene uši i stražnje noge, jaču lubanju, jače kosti i mišiće podlaktica itd.

Za niz ekoloških značajki, tlo je međumedij između vode i zemlje. Tlo se približava vodenom okolišu svojim temperaturnim režimom, smanjenim sadržajem kisika u zraku tla, zasićenošću vodenom parom i prisutnošću vode u drugim oblicima, prisutnošću soli i organskih tvari u otopinama tla, te sposobnost kretanja u tri dimenzije.

Prisutnost zraka u tlu, prijetnja isušivanja u gornjim horizontima i prilično oštre promjene temperaturnog režima površinskih slojeva približavaju tlo zračnom okolišu.

Srednja ekološka svojstva tla kao staništa životinja sugeriraju da je tlo igralo posebnu ulogu u evoluciji životinjskog svijeta. Za mnoge skupine, posebice člankonošce, tlo je služilo kao medij kroz koji su izvorno vodeni stanovnici mogli prijeći na kopneni način života i osvojiti kopno. Ovaj put evolucije člankonožaca dokazali su radovi M. S. Gilyarova (1912–1985).

4.4. Živi organizmi kao stanište

Mnoge vrste heterotrofnih organizama žive u drugim živim bićima tijekom cijelog svog života ili dijela životnog ciklusa, čija tijela služe kao okruženje koje se po svojstvima bitno razlikuje od vanjskog.

Riža. 56. Jahač koji zarazi lisne uši

Riža. 57. Izrežite žuč na bukovom listu s ličinkom žuči Mikiola fagi

Predavanje 2. STANIŠTA I NJIHOVE KARAKTERISTIKE

U procesu povijesnog razvoja živi su organizmi ovladali četiri staništa. Prva je voda. Život je nastao i razvijao se u vodi mnogo milijuna godina. Drugi - zemlja-zrak - na kopnu iu atmosferi, biljke i životinje su nastale i brzo se prilagodile novim uvjetima. Postupno transformirajući gornji sloj zemlje - litosferu, stvorili su treće stanište - tlo, a sami su postali četvrto stanište.

vodeno stanište

Voda pokriva 71% Zemljine površine. Najveći dio vode koncentriran je u morima i oceanima - 94-98%, polarni led sadrži oko 1,2% vode i vrlo mali udio - manje od 0,5%, u slatkim vodama rijeka, jezera i močvara.

U vodenom okolišu živi oko 150.000 vrsta životinja i 10.000 biljaka, što je samo 7 odnosno 8% ukupnog broja vrsta na Zemlji.

U morima-oceanima, kao iu planinama, izražena je vertikalna zonalnost. Pelagijalno - cijeli vodeni stupac - i bentalno - dno se posebno jako razlikuju u ekologiji. Vodeni stup je pelagijalan, okomito podijeljen u nekoliko zona: epipeligijalni, batipeligijalni, abisopeligijalni i ultraabesopeligijalni(slika 2).

Ovisno o strmini spuštanja i dubini na dnu, također se razlikuje nekoliko zona, kojima odgovaraju naznačene zone pelagijala:

Litoral - rub obale, poplavljen tijekom plime.

Supralitoral - dio obale iznad gornje linije plime i oseke, gdje dopiru pljuskovi surfa.

Sublitoral - postupno smanjenje zemljišta na 200m.

Batial - strm pad u kopnu (kontinentalna padina),

Abyssal - glatko spuštanje dna oceanskog dna; dubina obiju zona zajedno doseže 3-6 km.

Ultra-abysal - dubokovodne depresije od 6 do 10 km.

Ekološke skupine hidrobionata. Najtoplija mora i oceani (40 000 vrsta životinja) odlikuju se najvećom raznolikošću života u ekvatorijalnoj regiji i tropima; na sjeveru i jugu flora i fauna mora iscrpljuju se stotine puta. Što se tiče rasprostranjenosti organizama izravno u moru, njihova je većina koncentrirana u površinskim slojevima (epipelagijal) i u sublitoralnoj zoni. Ovisno o načinu kretanja i zadržavanja u pojedinim slojevima, morski život se dijeli u tri ekološke skupine: nekton, plankton i bentos.

Nekton (nektos - plutajući) - aktivno se kreću velike životinje koje mogu prevladati velike udaljenosti i jake struje: ribe, lignje, peronošci, kitovi. U slatkovodnim tijelima nekton također uključuje vodozemce i mnoge insekte.

Plankton (planktos - luta, lebdi) - zbirka biljaka (fitoplankton: dijatomeje, zelene i modrozelene (samo slatkovodne) alge, biljni flagelati, peridin itd.) i malih životinjskih organizama (zooplankton: mali rakovi, od većih - pteropodi mekušci, meduze, ctenofori, neki crvi), koji žive na različitim dubinama, ali nisu sposobni za aktivno kretanje i otpor strujama. Sastav planktona uključuje i životinjske ličinke, koje čine posebnu skupinu - neuston . To je pasivno plutajuća "privremena" populacija najgornjeg sloja vode, koju predstavljaju razne životinje (dekapodi, školjke i kopepodi, bodljikaši, poliheti, ribe, mekušci itd.) u stadiju ličinke. Ličinke, rastući, prelaze u donje slojeve pelagela. Iznad neustona se nalazi pleiston - to su organizmi kod kojih gornji dio tijela raste iznad vode, a donji dio raste u vodi (patka - lema, sifonofori i dr.). Plankton igra važnu ulogu u trofičkim odnosima biosfere, budući da je hrana za mnoge vodene životinje, uključujući i glavnu hranu za kitove usate (Myatcoceti).

Bentos (bentos - dubina) - hidrobiont dna. Zastupljeni uglavnom vezanim ili sporo krećućim životinjama (zoobentos: foraminefore, ribe, spužve, koelenterati, crvi, mekušci, ascidijani itd.), brojniji u plitkim vodama. Biljke (fitobentos: dijatomeje, zelene, smeđe, crvene alge, bakterije) također ulaze u bentos u plitku vodu. Na dubini gdje nema svjetla, fitobentos je odsutan. Kameniti dijelovi dna najbogatiji su fitobentosom.

U jezerima je zoobentos manje bogat i raznolik nego u moru. Tvore ga protozoe (cilijate, dafnije), pijavice, mekušci, ličinke kukaca itd. Fitobentos jezera tvore slobodno plivajuće dijatomeje, zelene i modrozelene alge; smeđe i crvene alge nema.

Visoka gustoća vodenog okoliša određuje poseban sastav i prirodu promjene čimbenika koji podržavaju život. Neki od njih su isti kao na kopnu - toplina, svjetlost, drugi su specifični: tlak vode (s dubinom se povećava za 1 atm na svakih 10 m), sadržaj kisika, sastav soli, kiselost. Zbog velike gustoće medija, vrijednosti topline i svjetlosti se mijenjaju mnogo brže s gradijentom visine nego na kopnu.

Toplinski režim. Vodeni okoliš karakterizira manji unos topline, jer značajan dio se reflektira, a jednako značajan dio se troši na isparavanje. Sukladno dinamici kopnenih temperatura, temperatura vode ima manje kolebanja dnevnih i sezonskih temperatura. Štoviše, vodna tijela značajno izjednačavaju tijek temperatura u atmosferi obalnih područja. U nedostatku ledene školjke, more u hladnoj sezoni ima učinak zagrijavanja na susjedna kopna, ljeti ima učinak hlađenja i vlaženja.

Raspon temperatura vode u Svjetskom oceanu je 38° (od -2 do +36°C), u slatkoj vodi - 26° (od -0,9 do +25°C). Temperatura vode naglo opada s dubinom. Do 50 m primjećuju se dnevne temperaturne fluktuacije, do 400 - sezonske, dublje postaje konstantno, pada na + 1-3 ° C. Budući da je temperaturni režim u rezervoarima relativno stabilan, njihove stanovnike karakterizira stenotermija.

Zbog različitog stupnja zagrijavanja gornjih i donjih slojeva tijekom godine, oseka i oseka, strujanja, oluja, dolazi do stalnog miješanja slojeva vode. Uloga miješanja vode za vodeni život iznimno je velika, jer. istodobno se izravnava raspodjela kisika i hranjivih tvari unutar rezervoara, osiguravajući metaboličke procese između organizama i okoliša.

U stajaćim vodnim tijelima (jezerima) umjerenih širina vertikalno miješanje se odvija u proljeće i jesen, a tijekom tih godišnjih doba temperatura u cijelom vodnom tijelu postaje ujednačena, t.j. dolazi homotermija. Ljeti i zimi, kao rezultat naglog povećanja zagrijavanja ili hlađenja gornjih slojeva, miješanje vode prestaje. Ovaj fenomen se zove temperaturna dihotomija, a razdoblje privremene stagnacije - stagnacija(ljeto ili zima). Ljeti na površini ostaju lakši topli slojevi koji se nalaze iznad teških hladnih (slika 3.). Zimi, naprotiv, donji sloj ima topliju vodu, budući da je neposredno ispod leda temperatura površinske vode niža od +4°C i zbog fizikalno-kemijskih svojstava vode postaju lakši od vode s temperaturom iznad + 4°C.

Tijekom razdoblja stagnacije jasno se razlikuju tri sloja: gornji (epilimnion) s najoštrijim sezonskim kolebanjima temperature vode, srednji (metalimnion ili termoklina), u kojem dolazi do oštrog skoka temperature i pri dnu ( hipolimnion), u kojem temperatura malo varira tijekom godine. Tijekom razdoblja stagnacije u vodenom stupcu nastaje manjak kisika - ljeti u donjem, a zimi u gornjem dijelu, zbog čega zimi često dolazi do odumiranja ribe.

Svjetlosni način rada. Intenzitet svjetlosti u vodi uvelike je oslabljen zbog njezina odbijanja od površine i apsorpcije od same vode. To uvelike utječe na razvoj fotosintetskih biljaka.

Apsorpcija svjetlosti je jača što je prozirnost vode manja, što ovisi o broju čestica suspendiranih u njoj (mineralne suspenzije, plankton). Ljeti se smanjuje brzim razvojem malih organizama, a u umjerenim i sjevernim geografskim širinama smanjuje se i zimi, nakon uspostavljanja ledenog pokrivača i prekrivanja snijegom odozgo.

Transparentnost karakterizira najveća dubina na kojoj je još uvijek vidljiv posebno spušten bijeli disk promjera oko 20 cm (Secchi disk). Najprozirnije vode su u Sargaškom moru: disk je vidljiv do dubine od 66,5 m. U Tihom oceanu disk Secchi je vidljiv do 59 m, u Indijskom - do 50, u plitkim morima - do 5-15 m. Prozirnost rijeka je u prosjeku 1-1,5 m, a u najmuljevitijim rijekama tek nekoliko centimetara.

U oceanima, gdje je voda vrlo prozirna, 1% svjetlosnog zračenja prodire do dubine od 140 m, a u malim jezerima na dubini od 2 m prodire samo desetine postotka. Zrake različitih dijelova spektra različito se apsorbiraju u vodi, prve se apsorbiraju crvene zrake. S dubinom postaje tamniji, a boja vode u početku postaje zelena, zatim plava, plava i na kraju plavoljubičasta, prelazeći u potpuni mrak. Sukladno tome, hidrobiont također mijenja boju, prilagođavajući se ne samo sastavu svjetla, već i njegovom nedostatku - kromatskoj prilagodbi. U svijetlim zonama, u plitkim vodama, prevladavaju zelene alge (Chlorophyta) čiji klorofil upija crvene zrake, s dubinom ih zamjenjuju smeđe (Phaephyta), a zatim crvene (Rhodophyta). Na velikim dubinama nema fitobentosa.

Biljke su se prilagodile nedostatku svjetla razvijanjem velikih kromatofora i povećanjem površine organa za asimilaciju (indeks površine lista). Za dubokomorske alge tipični su snažno raščlanjeni listovi, lisne ploče su tanke, prozirne. Za polupotopljene i plutajuće biljke karakteristična je heterofilija - listovi iznad vode su isti kao i kod kopnenih biljaka, imaju cijelu ploču, razvijen je stomatalni aparat, au vodi su listovi vrlo tanki, sastoje se od uski filiformni režnjevi.

Životinje, kao i biljke, prirodno mijenjaju svoju boju dubinom. U gornjim slojevima su jarkih boja u različitim bojama, u zoni sumraka (brancin, koralji, rakovi) obojeni su bojama s crvenom nijansom - prikladnije je sakriti se od neprijatelja. Dubokomorske vrste su lišene pigmenata. U tamnim dubinama oceana, organizmi koriste svjetlost koju emitiraju živa bića kao izvor vizualnih informacija. bioluminiscencija.

visoka gustoća(1 g/cm3, što je 800 puta više od gustoće zraka) i viskoznost vode ( 55 puta veća od one u zraku) dovela je do razvoja posebnih prilagodbi hidrobionta :

1) Biljke imaju vrlo slabo razvijena ili potpuno odsutna mehanička tkiva - podupiru ih sama voda. Većinu karakterizira uzgona, zbog međustaničnih šupljina koje nose zrak. Karakterizira ga aktivna vegetativna reprodukcija, razvoj hidrohorije - uklanjanje cvjetnih stabljika iznad vode i širenje peludi, sjemena i spora površinskim strujama.

2) Kod životinja koje žive u vodenom stupcu i aktivno plivaju, tijelo ima aerodinamičan oblik i podmazano je sluzi, što smanjuje trenje tijekom kretanja. Razvijene su prilagodbe za povećanje uzgona: nakupine masti u tkivima, plivaći mjehuri u ribama, zračne šupljine u sifonoforima. Kod pasivno plivajućih životinja povećava se specifična površina tijela zbog izraslina, bodlji i privjesaka; tijelo se spljošti, dolazi do smanjenja skeletnih organa. Različiti načini kretanja: savijanje tijela, uz pomoć flagela, cilija, mlazni način kretanja (glavonošci).

Kod bentoskih životinja kostur nestaje ili je slabo razvijen, povećava se veličina tijela, često je smanjenje vida, razvoj taktilnih organa.

struje. Karakteristična značajka vodenog okoliša je mobilnost. Uzrokuju ga oseke i oseke, morske struje, oluje, različite razine nadmorske visine riječnih korita. Adaptacije hidrobionta:

1) U tekućim vodama biljke su čvrsto pričvršćene za nepokretne podvodne objekte. Donja površina za njih je prvenstveno supstrat. To su zelene i dijatomejske alge, vodene mahovine. Mahovine čak tvore gusti pokrivač na brzim rijekama. U zoni plime i oseke u morima mnoge životinje imaju i uređaje za pričvršćivanje na dno (puževi, školjke), ili se skrivaju u pukotinama.

2) Kod riba tekućih voda tijelo je okruglog promjera, a kod riba koje žive pri dnu, poput bentoskih beskralježnjaka, tijelo je ravno. Mnogi s trbušne strane imaju organe fiksacije za podvodne objekte.

Salinitet vode.

Prirodna vodna tijela karakteriziraju određeni kemijski sastav. Prevladavaju karbonati, sulfati i kloridi. U slatkovodnim tijelima koncentracija soli nije veća od 0,5 ‰ (a oko 80% su karbonati), u morima - od 12 do 35 ‰ (uglavnom kloridi i sulfati). Sa salinitetom većim od 40 ppm, rezervoar se naziva hiperhalin ili presoljen.

1) U slatkoj vodi (hipotonična sredina) dobro su izraženi procesi osmoregulacije. Hidrobionti su prisiljeni stalno uklanjati vodu koja prodire u njih, oni su homoiosmotični (cilijati "pumpaju" kroz sebe količinu vode jednaku svojoj težini svake 2-3 minute). U slanoj vodi (izotonični medij) koncentracija soli u tijelima i tkivima hidrobionta je ista (izotonična) s koncentracijom soli otopljenih u vodi – one su poikiloosmotske. Stoga osmoregulatorne funkcije nisu razvijene među stanovnicima slanih voda, te nisu mogli naseliti slatkovodna tijela.

2) Vodene biljke sposobne su apsorbirati vodu i hranjive tvari iz vode - "juhe", cijelom površinom, pa su im listovi jako raščlanjeni, a vodljiva tkiva i korijenje slabo razvijeni. Korijenje služi uglavnom za pričvršćivanje na podvodnu podlogu. Većina slatkovodnih biljaka ima korijenje.

Tipično morske i tipično slatkovodne vrste su stenohalne i ne podnose značajne promjene u slanosti vode. Malo je eurihalnih vrsta. Uobičajeni su u bočatim vodama (slatkovodna dlaka, štuka, deverika, cipal, obalni losos).

Sastav plinova u vodi.

U vodi je kisik najvažniji čimbenik okoliša. U vodi zasićenoj kisikom, njezin sadržaj ne prelazi 10 ml po 1 litri, što je 21 puta manje nego u atmosferi. Kada se voda miješa, osobito u tekućim vodnim tijelima, i kada se temperatura smanji, sadržaj kisika se povećava. Neke ribe su vrlo osjetljive na manjak kisika (pastrva, gavčica, lipljen) pa preferiraju hladne planinske rijeke i potoke. Ostale ribe (šaran, šaran, žohar) su nezahtjevne za sadržaj kisika i mogu živjeti na dnu dubokih vodenih tijela. Mnogi vodeni kukci, ličinke komaraca, plućni mekušci također su tolerantni na sadržaj kisika u vodi, jer se s vremena na vrijeme izdižu na površinu i gutaju svježi zrak.

U vodi ima dovoljno ugljičnog dioksida (40-50 cm 3 / l - gotovo 150 puta više nego u zraku. Koristi se u fotosintezi biljaka i ide na stvaranje vapnenastih skeletnih tvorevina životinja (školjke mekušaca, pokrovi rakova, kosturi radiolarijaca itd.) .

Kiselost. U slatkovodnim rezervoarima kiselost vode, odnosno koncentracija vodikovih iona, varira mnogo više nego u morskim - od pH = 3,7-4,7 (kiselina) do pH = 7,8 (alkalna). Kiselost vode uvelike je određena sastavom vrsta hidrobiontskih biljaka. U kiselim vodama močvara rastu mahovine sphagnum i obilno žive rizomi školjki, ali nema bezubih mekušaca (Unio), a rijetki su i drugi mekušci. U alkalnom okruženju razvijaju se mnoge vrste ribnjaka i elodea. Većina slatkovodnih riba živi u pH rasponu od 5 do 9 i masovno umire izvan tih vrijednosti. Najproduktivnije vode su pH 6,5-8,5.

Kiselost morske vode opada s dubinom.

Kiselost može poslužiti kao pokazatelj ukupne stope metabolizma zajednice. Vode niskog pH sadrže malo hranjivih tvari, pa je produktivnost iznimno niska.

hidrostatski tlak u oceanu je od velike važnosti. S uranjanjem u vodu na 10 m, tlak se povećava za 1 atmosferu. U najdubljem dijelu oceana tlak doseže 1000 atmosfera. Mnoge životinje su sposobne tolerirati nagle fluktuacije tlaka, osobito ako u tijelu nemaju slobodan zrak. Inače se može razviti plinska embolija. Visoki pritisci, karakteristični za velike dubine, u pravilu inhibiraju vitalne procese.

Prema količini organske tvari dostupne hidrobiontima, vodena tijela se mogu podijeliti na: - oligotrofne (plavo i prozirno) - nije bogato hranom, duboko, hladno; - eutrofičan (zeleno) - bogato hranom, toplo; distrofičan (smeđa) - siromašna hranom, kisela zbog ulaska velike količine huminskih kiselina u tlo.

eutrofikacija– obogaćivanje vodnih tijela organskim hranjivim tvarima pod utjecajem antropogenog čimbenika (npr. ispuštanje otpadnih voda).

Ekološka plastičnost hidrobionta. Slatkovodne biljke i životinje su ekološki plastičnije (euritermalne, eurihalne) od morskih, stanovnici obalnih područja su plastičniji (euritermalni) od dubokomorskih. Postoje vrste koje imaju usku ekološku plastičnost u odnosu na jedan faktor (lotus je stenotermna vrsta, Artemia solina) je stenogalna) i široku u odnosu na druge. Organizmi su plastičniji u odnosu na one čimbenike koji su promjenjiviji. A upravo su oni šire rasprostranjeni (elodea, rizomi Cyphoderia ampulla). Plastičnost također ovisi o dobi i fazi razvoja.

Zvuk putuje brže u vodi nego u zraku. Orijentacija na zvuk općenito je bolje razvijena u hidrobionata nego vizualna. Brojne vrste čak hvataju vibracije vrlo niske frekvencije (infrazvuke) koje se javljaju kada se ritam valova promijeni. Brojni vodeni organizmi traže hranu i navigiraju pomoću eholokacije – percepcije reflektiranih zvučnih valova (kitovi). Mnogi percipiraju reflektirane električne impulse, proizvodeći pražnjenja različitih frekvencija tijekom plivanja.

Najstariji način orijentacije, svojstven svim vodenim životinjama, je percepcija kemije okoliša. Kemoreceptori mnogih vodenih organizama izuzetno su osjetljivi.

Zemljište-zračno stanište

Tijekom evolucije, ovo okruženje je ovladano kasnije od vode. Čimbenici okoliša u kopneno-zračnom okolišu razlikuju se od ostalih staništa po velikom intenzitetu osvjetljenja, značajnim kolebanjima temperature i vlažnosti zraka, korelaciji svih čimbenika s geografskim položajem, promjeni godišnjih doba i doba dana. Okoliš je plinovit, stoga ga karakterizira niska vlažnost, gustoća i tlak, visok sadržaj kisika.

Karakteristično abiotički čimbenici okruženje svjetlosti, temperature, vlage - vidi prethodno predavanje.

Plinski sastav atmosfere je također važan klimatski čimbenik. Prije otprilike 3-3,5 milijardi godina atmosfera je sadržavala dušik, amonijak, vodik, metan i vodenu paru, a u njoj nije bilo slobodnog kisika. Sastav atmosfere uvelike su određivali vulkanski plinovi.

Trenutno se atmosfera sastoji uglavnom od dušika, kisika i relativno manjih količina argona i ugljičnog dioksida. Svi ostali plinovi prisutni u atmosferi sadržani su samo u tragovima. Za biotu je od posebne važnosti relativni sadržaj kisika i ugljičnog dioksida.

Visok sadržaj kisika pridonio je povećanju metabolizma kopnenih organizama u odnosu na primarne vodene. Upravo u kopnenom okruženju, na temelju visoke učinkovitosti oksidativnih procesa u tijelu, nastala je životinjska homoiotermija. Kisik, zbog stalno visokog sadržaja u zraku, nije čimbenik koji ograničava život u kopnenom okolišu. Samo mjestimično, pod određenim uvjetima, stvara se privremeni deficit, na primjer, u nakupinama raspadajućih biljnih ostataka, zaliha žita, brašna itd.

Sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u određenim područjima površinskog sloja zraka u prilično značajnim granicama. Primjerice, u nedostatku vjetra u središtu velikih gradova, njegova se koncentracija deseterostruko povećava. Dnevne promjene sadržaja ugljičnog dioksida u površinskim slojevima su redovite, povezane s ritmom fotosinteze biljaka, i sezonske, zbog promjena u intenzitetu disanja živih organizama, uglavnom mikroskopske populacije tla. Povećana zasićenost zraka ugljičnim dioksidom javlja se u zonama vulkanske aktivnosti, u blizini termalnih izvora i drugih podzemnih ispusta ovog plina. Nizak sadržaj ugljičnog dioksida inhibira proces fotosinteze. U zatvorenim uvjetima, brzina fotosinteze može se povećati povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida; ovo se koristi u praksi staklenika i staklenika.

Dušik zraka za većinu stanovnika kopnenog okoliša je inertan plin, ali brojni mikroorganizmi (kvržice, Azotobacter, klostridije, modrozelene alge i dr.) imaju sposobnost vezati ga i uključiti u biološki ciklus.

Lokalne nečistoće koje ulaze u zrak također mogu značajno utjecati na žive organizme. To se posebno odnosi na otrovne plinovite tvari - metan, sumporov oksid (IV), ugljični monoksid (II), dušikov oksid (IV), sumporovodik, spojeve klora, kao i čestice prašine, čađe itd., koje zagađuju zrak u industrijskim područjima. Glavni suvremeni izvor kemijskog i fizičkog onečišćenja atmosfere je antropogeno: rad raznih industrijskih poduzeća i transporta, erozija tla itd. Sumporov oksid (SO 2), na primjer, otrovan je za biljke čak iu koncentracijama od jednog pedesetak tisućiti do milijunti dio volumena zraka .. Neke biljne vrste su posebno osjetljive na S0 2 i služe kao osjetljivi pokazatelj njegovog nakupljanja u zraku (npr. lišajevi.

Niska gustoća zraka određuje njegovu malu silu dizanja i neznatnu nosivost. Stanovnici zraka moraju imati svoj sustav potpore koji podupire tijelo: biljke - razna mehanička tkiva, životinje - čvrsti ili, puno rjeđe, hidrostatski kostur. Osim toga, svi stanovnici zračnog okoliša usko su povezani s površinom zemlje, koja im služi za pričvršćivanje i potporu. Život u suspendiranom stanju u zraku je nemoguć. Istina, mnogi mikroorganizmi i životinje, spore, sjemenke i pelud biljaka redovito su prisutni u zraku i prenose se zračnim strujama (anemohorija), mnoge su životinje sposobne za aktivan let, ali kod svih ovih vrsta glavna je funkcija njihovog životnog ciklusa. - reprodukcija - provodi se na površini zemlje. Za većinu njih, boravak u zraku povezan je samo s preseljenjem ili potragom za plijenom.

Vjetar Ima ograničavajući učinak na aktivnost i ravnomjernu raspodjelu organizama. Vjetar može čak promijeniti izgled biljaka, osobito u staništima poput alpskih zona gdje su drugi čimbenici ograničavajući. U otvorenim planinskim staništima vjetar ograničava rast biljaka, uzrokujući savijanje biljaka na vjetrobranskoj strani. Osim toga, vjetar povećava evapotranspiraciju u uvjetima niske vlažnosti. Od velike važnosti su oluje, iako je njihovo djelovanje isključivo lokalno. Uragani, kao i obični vjetrovi, sposobni su prenijeti životinje i biljke na velike udaljenosti i time promijeniti sastav zajednica.

Pritisak, po svemu sudeći, nije ograničavajući čimbenik izravnog djelovanja, ali je izravno povezan s vremenom i klimom, koji imaju izravan ograničavajući učinak. Mala gustoća zraka uzrokuje relativno nizak pritisak na kopno. Normalno je jednak 760 mm Hg, čl. Kako se visina povećava, tlak se smanjuje. Na nadmorskoj visini od 5800 m to je samo upola normalno. Nizak tlak može ograničiti distribuciju vrsta u planinama. Za većinu kralježnjaka gornja granica života je oko 6000 m. Smanjenje tlaka povlači smanjenje opskrbe kisikom i dehidraciju životinja zbog povećanja brzine disanja. Približno iste su granice napredovanja u planine viših biljaka. Nešto otporniji su člankonošci (prvonošci, grinje, pauci) koji se mogu naći na ledenjacima iznad granice vegetacije.

Općenito, svi kopneni organizmi su mnogo više stenobatski od vodenih.

Značajka zemaljsko-zračnog okoliša je da su organizmi koji ovdje žive okruženi zrak- plinoviti medij karakteriziran niskom vlagom, gustoćom, tlakom i visokim sadržajem kisika.

Većina životinja kreće se po čvrstoj podlozi – tlu, a biljke se u njoj ukorijenjuju.

Stanovnici zemaljsko-zračnog okoliša razvili su prilagodbe:

1) organi koji osiguravaju asimilaciju atmosferskog kisika (stomati u biljkama, pluća i dušnik kod životinja);

2) snažan razvoj skeletnih formacija koje podupiru tijelo u zraku (mehanička tkiva u biljkama, kostur u životinja);

3) složene prilagodbe za zaštitu od štetnih čimbenika (periodičnost i ritam životnih ciklusa, mehanizmi termoregulacije itd.);

4) uspostavljena je bliska veza s tlom (korijeni u biljkama i udovi kod životinja);

5) karakterizira visoka pokretljivost životinja u potrazi za hranom;

6) pojavile su se leteće životinje (kukci, ptice) i vjetrom nošene sjemenke, plodovi, pelud.

Čimbenici okoliša prizemno-zračnog okoliša regulirani su makroklimom (ekoklimatom). Ekoklima (makroklima)- klima velikih područja, koju karakteriziraju određena svojstva površinskog sloja zraka. Mikroklima– klima pojedinih staništa (deblo, jazbina i dr.).

41. Ekološki čimbenici zemno-zračne sredine.

1) Zrak:

Karakterizira ga konstantan sastav (21% kisika, 78% dušika, 0,03% CO 2 i inertnih plinova). Važan je okolišni čimbenik, jer bez atmosferskog kisika postojanje većine organizama je nemoguće, CO 2 se koristi za fotosintezu.

Kretanje organizama u zemljino-zračnom okolišu odvija se uglavnom horizontalno, samo se neki kukci, ptice i sisavci kreću okomito.

Zrak je od velike važnosti za život živih organizama vjetar- kretanje zračnih masa zbog neravnomjernog zagrijavanja atmosfere od strane Sunca. Utjecaj vjetra:

1) isušuje zrak, uzrokuje smanjenje intenziteta metabolizma vode u biljkama i životinjama;

2) sudjeluje u oprašivanju biljaka, nosi pelud;

3) smanjuje raznolikost letećih životinjskih vrsta (jaki vjetar ometa let);

4) uzrokuje promjene u strukturi pokrova (formiraju se gusti pokrovi koji štite biljke i životinje od hipotermije i gubitka vlage);

5) sudjeluje u raspršivanju životinja i biljaka (nosi plodove, sjemenke, male životinje).

2) Atmosferske oborine:

Važan ekološki čimbenik, jer Vodni režim okoliša ovisi o prisutnosti oborina:

1) oborine mijenjaju vlažnost zraka i tla;

2) osigurati raspoloživu vodu za vodenu prehranu biljaka i životinja.

a) kiša:

Najvažniji su vrijeme ispadanja, učestalost ispadanja i trajanje.

Primjer: obilje kiše tijekom razdoblja hlađenja ne osigurava biljkama potrebnu vlagu.

Priroda kiše:

- oluja- nepovoljan, jer biljke nemaju vremena apsorbirati vodu, stvaraju se i potoci koji ispiru gornji plodni sloj tla, biljke i male životinje.

- rominjanje- povoljno, jer osigurati vlagu tla, ishranu biljaka i životinja.

- dugotrajan- nepovoljan, jer izazvati poplave, poplave i poplave.

b) snijeg:

Povoljno djeluje na organizam zimi, jer:

a) stvara povoljan temperaturni režim tla, štiti organizme od hipotermije.

Primjer: pri temperaturi zraka od -15 0 C temperatura tla ispod sloja snijega od 20 cm nije niža od +0,2 0 C.

b) stvara okruženje za život organizama zimi (glodavci, ptice kokoši itd.)

čvoraživotinje na zimske uvjete:

a) povećana je potporna površina nogu za hodanje po snijegu;

b) migracija i hibernacija (anabioza);

c) prijelaz na ishranu određenim krmivima;

d) promjena pokrova i sl.

Negativan učinak snijega:

a) obilje snijega dovodi do mehaničkih oštećenja biljaka, prigušenja biljaka i njihovog vlaženja tijekom otapanja snijega u proljeće.

b) stvaranje kore i susnježice (otežava životinjama i biljkama izmjenu plinova pod snijegom, stvara poteškoće u dobivanju hrane).

42. Vlažnost tla.

Glavni čimbenik za vodoopskrbu primarnih proizvođača je zeleno bilje.

Vrste vode u tlu:

1) gravitacijske vode - zauzima široke razmake između čestica tla i pod utjecajem gravitacije zalazi u dublje slojeve. Biljke ga lako apsorbiraju kada se nalazi u zoni korijenskog sustava. Rezerve u tlu nadopunjuju se oborinama.

2) kapilarna voda – ispunjava najmanje prostore između čestica tla (kapilara). Ne pomiče se prema dolje, drži ga sila prianjanja. Zbog isparavanja s površine tla stvara uzlaznu struju vode. Biljke dobro apsorbiraju.

1) i 2) voda dostupna biljkama.

3) Kemijski vezana voda – kristalizacijske vode (gips, glina itd.). nije dostupan biljkama.

4) Fizički vezana voda - također nedostupan biljkama.

a) film(labavo spojeni) - redovi dipola, uzastopno obavijajući jedni druge. Drže se na površini čestica tla silom od 1 do 10 atm.

b) higroskopna(jako vezan) - obavija čestice tla tankim filmom i drži ga sila od 10.000 do 20.000 atm.

Ako u tlu ima samo nedostupne vode, biljka vene i umire.

Za pijesak KZ = 0,9%, za glinu = 16,3%.

Ukupna količina vode - KZ = stupanj opskrbljenosti biljke vodom.

43. Geografska zonalnost prizemno-zračne sredine.

Prizemno-zračni okoliš karakteriziraju vertikalna i horizontalna zonalnost. Svaku zonu karakterizira specifična ekoklima, sastav životinja i biljaka te teritorij.

Klimatske zone → klimatske podzone → klimatske provincije.

Walterova klasifikacija:

1) ekvatorijalna zona - nalazi se između 10 0 sjeverne geografske širine i 10 0 južne geografske širine. Ima 2 kišna godišnja doba koja odgovaraju položaju Sunca u zenitu. Godišnje padaline i vlažnost zraka su visoke, a mjesečna temperaturna kolebanja su zanemariva.

2) tropska zona - nalazi se sjeverno i južno od ekvatorijalne, do 30 0 sjeverne i južne geografske širine. Tipično je ljetno kišno razdoblje i zimska suša. Oborine i vlaga opadaju s udaljenošću od ekvatora.

3) Zona suhih subtropa - nalazi se do 35 0 geografske širine. Količina oborina i vlažnost su neznatne, godišnja i dnevna temperaturna kolebanja su vrlo značajna. Mrazevi su rijetki.

4) prijelazna zona - karakteriziraju zimske kišne sezone, vruća ljeta. Smrzavanja su češća. Mediteran, Kalifornija, južna i jugozapadna Australija, jugozapad Južna Amerika.

5) umjerena zona - karakteriziraju ciklonske oborine, čija se količina smanjuje s udaljenošću od oceana. Godišnja kolebanja temperature su oštra, ljeta su vruća, zime su mrazne. Podijeljeno u podzone:

a) topla umjerena podzona- zimsko razdoblje praktički se ne razlikuje, sva godišnja doba su više ili manje vlažna. Južna Afrika.

b) tipična umjerena podzona- kratka hladna zima, prohladno ljeto. srednjoj Europi.

u) podzona sušnog umjereno kontinentalnog tipa- karakteriziraju oštri temperaturni kontrasti, mala količina oborina, niska vlažnost. Srednja Azija.

G) borealna ili hladna umjerena podzona Ljeto je prohladno i vlažno, zima traje pola godine. Sjeverna Sjeverna Amerika i Sjeverna Euroazija.

6) Arktička (antarktička) zona - karakterizira mala količina oborina u obliku snijega. Ljeto (polarni dan) je kratko i hladno. Ova zona prelazi u polarnu regiju, u kojoj je postojanje biljaka nemoguće.

Bjelorusija se odlikuje umjerenim kontinentalna klima s dodatnom vlagom. Negativni aspekti bjeloruske klime:

Nestabilno vrijeme u proljeće i jesen;

Blago proljeće s dugotrajnim otapanjima;

kišno ljeto;

Kasni proljetni i rani jesenski mrazevi.

Unatoč tome, u Bjelorusiji raste oko 10 000 vrsta biljaka, živi 430 vrsta kralježnjaka i oko 20 000 vrsta beskralježnjaka.

Vertikalno zoniranje od nizina i podnožja planina do vrhova planina. Slično vodoravnom s nekim odstupanjima.

44. Tlo kao medij života. Opće karakteristike.

Pod "okolinom" se podrazumijeva sve što okružuje tijelo i na ovaj ili onaj način utječe na njega. Drugim riječima, životni okoliš karakterizira određeni skup okolišnih čimbenika. srijeda- životni okoliš - vodeni okoliš - tlo-zračni okoliš - okoliš tla - organizam kao životna sredina - ključni pojmovi.

općeprihvaćena definicija okruženja je definicija Nikolaja Pavloviča Naumova: " srijeda– sve što okružuje organizme izravno ili neizravno utječe na njihovo stanje, razvoj, opstanak i razmnožavanje. „Na Zemlji postoje četiri kvalitativno različita životna okruženja koja imaju skup specifičnih okolišnih čimbenika: - zemlja-voda (zemlja); - voda; - tlo; - drugi organizmi.

zemlja-zrak Okoliš karakterizira velika raznolikost životnih uvjeta, ekoloških niša i organizama koji ih nastanjuju. Organizmi imaju primarnu ulogu u oblikovanju uvjeta prizemno-zračnog okoliša života, a prije svega – plinovitog sastava atmosfere. Gotovo sav kisik u zemljinoj atmosferi biogenog je porijekla. Glavna obilježja zemaljsko-zračne sredine su

Velike promjene okolišnih čimbenika,

Heterogenost okoliša,

Djelovanje sila gravitacije

Niska gustoća zraka.

Kompleks fizičko-geografskih i klimatskih čimbenika povezanih s određenim prirodno područje, dovodi do prilagodbe organizama na život u tim uvjetima, raznolikost životnih oblika. Visok sadržaj kisika u atmosferi (oko 21%) određuje mogućnost stvaranja visoke (energetske) razine metabolizma. Atmosferski zrak karakterizira niska i promjenjiva vlažnost. Ta je okolnost uvelike ograničavala mogućnosti ovladavanja zemno-zračnim okolišem.

Atmosfera(od grčkog atmos - para i sphaira - lopta), plinovita ljuska zemlje. Točna gornja granica zemljine atmosfere ne može se odrediti. Atmosfera ima izraženu slojevitu strukturu. Glavni slojevi atmosfere:

1)Troposfera- visina 8 - 17 km. u njemu je koncentrirana sva vodena para i 4/5 mase atmosfere te se razvijaju sve vremenske pojave.

2)Stratosfera- sloj iznad troposfere do 40 km. Karakterizira ga gotovo potpuna nepromjenjivost temperature u visini. U gornjem dijelu stratosfere opaža se maksimalna koncentracija ozona koji apsorbira veliku količinu ultraljubičastog zračenja sunca.

3) mezosfera- sloj između 40 i 80 km; u njegovoj donjoj polovici temperatura raste od +20 do +30 stupnjeva, u gornjoj polovici pada na gotovo -100 stupnjeva.

4) Termosfera(ionosfera) - sloj između 80 - 1000 km, koji ima povećanu ionizaciju molekula plina (pod utjecajem kozmičkog zračenja koje slobodno prodire).

5) Egzosfera(sfera raspršivanja) - sloj iznad 800 - 1000 km, iz kojeg se molekule plina raspršuju u svemir. Atmosfera prenosi 3/4 sunčevog zračenja, čime se povećava ukupna količina topline koja se koristi za razvoj prirodni procesi Zemlja.

Vodeni životni okoliš. Hidrosfera (od hidro ... i sfera), isprekidana vodena ljuska Zemlje, smještena između atmosfere i čvrste zemljine kore (litosfere). Predstavlja sveukupnost oceana, mora, jezera, rijeka, močvara i podzemnih voda. Hidrosfera pokriva oko 71% zemljine površine. Kemijski sastav hidrosfere približava se prosječnom sastavu morske vode.

Količina slatke vode je 2,5% sve vode na planeti; 85% - morska voda. Rezerve slatke vode raspoređene su izrazito neravnomjerno: 72,2% - led; 22,4% - podzemne vode; 0,35% - atmosfera; 5,05% - održivi tok rijeka i voda jezera. Udio vode koji možemo iskoristiti čini samo 10-12% sve slatke vode na Zemlji.

Primarno okruženježivot je bio upravo vodeni okoliš. Prije svega, većina organizama nije sposobna za aktivan život bez ulaska vode u tijelo ili bez održavanja određenog sadržaja tekućine u tijelu. Glavna značajka vodenog okoliša je: dnevne i sezonske fluktuacije temperature. Ogroman ekološki značaj, imaju veliku gustoću i viskoznost vode. Specifična težina vode srazmjerna je težini tijela živih organizama. Gustoća vode je oko 1000 puta veća od gustoće zraka. Stoga se vodeni organizmi (osobito oni koji se aktivno kreću) suočavaju s većom silom hidrodinamičkog otpora. Velika gustoća vode razlog je što se mehaničke vibracije (vibracije) dobro šire u vodenom okolišu. To je vrlo važno za osjetila, orijentaciju u prostoru i između vodenih stanovnika. Brzina zvuka u vodenom okolišu ima veću frekvenciju eholokacijskih signala. Veći nego u zraku, četiri puta. Dakle, postoji čitava skupina vodenih organizama (i biljaka i životinja) koji postoje bez obvezne veze s dnom ili drugim supstratom, "plutajući" u vodenom stupcu.

Kopneno-zračni okoliš karakteriziraju posebnosti ekoloških uvjeta koji su oblikovali specifične prilagodbe kod kopnenih biljaka i životinja, što se ogleda u raznim morfološkim, anatomskim, fiziološkim, biokemijskim i bihevioralnim prilagodbama.

Mala gustoća atmosferskog zraka otežava održavanje oblika tijela, jer su biljke i životinje formirale sustav potpore. U biljkama su to mehanička tkiva (ličko i drvena vlakna) koja pružaju otpornost na statička i dinamička opterećenja: vjetar, kišu, snježni pokrivač. Napregnuto stanje stanične stijenke (turgor) uzrokovano nakupljanjem tekućine s visokim osmotskim tlakom u staničnim vakuolama određuje elastičnost lišća, stabljike trave i cvjetova. Kod životinja tijelo je podržano hidroskeletom (kod okruglih crva), vanjskim kosturom (kod insekata) i unutarnjim kosturom (kod sisavaca).

Mala gustoća medija olakšava kretanje životinja. Mnoge kopnene vrste su sposobne za let (aktivan ili klizeći) - ptice i kukci, tu su i predstavnici sisavaca, vodozemaca i gmazova. Let je povezan s kretanjem i potragom za plijenom.Aktivan let moguć je zbog modificiranih prednjih udova, razvijenih prsnih mišića. Kod klizećih životinja između prednjih i stražnjih udova nastali su kožni nabori koji se rastežu i igraju ulogu padobrana.

Velika pokretljivost zračnih masa stvorila je u biljkama najstariji način oprašivanja biljaka vjetrom (anemofilija), koji je karakterističan za mnoge biljke. srednje pruge i naseljavanje uz pomoć vjetra. Ova ekološka skupina organizama (aeroplankton) prilagodila se zbog velike relativne površine zbog padobrana, krila, izraslina, pa čak i paučine, ili zbog vrlo malih veličina.

Nizak atmosferski tlak, koji je inače 760 mmHg (ili 101 325 Pa), mali padovi tlaka, formirali su osjetljivost na jake padove tlaka kod gotovo svih stanovnika kopna. Gornja granica života većine kralježnjaka je oko 6000 m. atmosferski pritisak s povećanjem nadmorske visine smanjuje topljivost kisika u krvi. To povećava učestalost disanja, a kao rezultat toga, ubrzano disanje dovodi do dehidracije. Ova jednostavna ovisnost nije tipična samo za rijetke vrste ptica i neke beskralježnjake.

Plinski sastav okoliša tlo-zrak karakterizira visok sadržaj kisika (više od 20 puta veći nego u vodenom okolišu). To omogućuje životinjama vrlo visoke stope metabolizma. Stoga je samo na kopnu mogla nastati homoitermija (sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature, uglavnom zbog unutarnje energije).

Vrijednost temperature u životu organizama određena je utjecajem na brzinu biokemijskih reakcija. Porast temperature (do 60°C) okoliš uzrokuje denaturaciju proteina u organizmima. Snažan pad temperature dovodi do smanjenja brzine metabolizma i, kao kritičnog stanja, smrzavanja vode u stanicama (kristali leda u stanicama narušavaju integritet unutarstaničnih struktura). U osnovi, na kopnu živi organizmi mogu postojati samo unutar 0 ° - +50 °, tk. te su temperature kompatibilne s tijekom osnovnih životnih procesa. Međutim, svaka vrsta ima svoje gornje i donje smrtonosne vrijednosti temperature, vrijednost temperaturne inhibicije i temperaturni optimum.

Organizmi čija životna aktivnost i aktivnost ovise o vanjskoj toplini (mikroorganizmi, gljive, biljke, beskralješnjaci, ciklostomi, ribe, vodozemci, gmazovi) nazivaju se poikilotermima. Među njima postoje stenoterme (kriofili - prilagođeni malim razlikama niske temperature i termofili – prilagođeni malim razlikama u visokim temperaturama) i euritermi, koji mogu postojati unutar velike temperaturne amplitude. Prilagodbe na podnošenje niskih temperatura, koje omogućuju dugotrajnu regulaciju metabolizma, provode se u organizmima na dva načina: a) sposobnost biokemijskih i fizioloških preustroja - nakupljanje antifriza koji snižavaju točku smrzavanja tekućina u stanicama i tkivima i stoga spriječiti stvaranje leda; promjena skupa, koncentracije i aktivnosti enzima, promjena; b) izdržljivost na smrzavanje (otpornost na hladnoću) je privremeni prestanak aktivnog stanja (hipobioza ili kriptobioza) ili nakupljanje glicerola, sorbitola, manitola u stanicama, koji sprječavaju kristalizaciju tekućine.

Euritermi imaju dobro razvijenu sposobnost prijelaza u latentno stanje sa značajnim temperaturnim odstupanjima od optimalne vrijednosti. Nakon hladnog tlačenja, organizmi na određenoj temperaturi obnavljaju normalan metabolizam, a ta temperaturna vrijednost naziva se temperaturni prag razvoja, odnosno biološka nula razvoja.

Temelj sezonskih preuređivanja vrsta - euriterma, koji su rasprostranjeni, je aklimatizacija (pomak temperaturnog optimuma), kada se neki geni inaktiviraju, a drugi uključuju, koji su odgovorni za zamjenu nekih enzima drugim. Ovaj fenomen se nalazi u različitim dijelovima rasponu.

U biljkama je metabolička toplina izrazito zanemariva, pa je njihovo postojanje određeno temperaturom zraka unutar staništa. Biljke se prilagođavaju da podnose prilično velike temperaturne fluktuacije. Glavna stvar u ovom slučaju je transpiracija, koja hladi površinu lišća kada se pregrije; redukcija lisnih ploča, pokretljivost listova, pubescencija, premaz voskom. Biljke se prilagođavaju hladnim uvjetima uz pomoć oblika rasta (patuljak, rast jastuka, rešetka), bojanje. Sve se to odnosi na fizičku termoregulaciju. Fiziološka termoregulacija je opadanje lišća, odumiranje prizemnog dijela, prijelaz slobodne vode u vezano stanje, nakupljanje antifriza itd.).

Poikilotermne životinje imaju mogućnost evaporativne termoregulacije povezane s njihovim kretanjem u prostoru (vodozemci, gmazovi). Biraju najoptimalnije uvjete, proizvode mnogo unutarnje (endogene) topline u procesu mišićne kontrakcije ili drhtanja mišića (zagrijavaju mišiće tijekom kretanja). Životinje imaju prilagodbe ponašanja (držanje, skloništa, jame, gnijezda).

Homeotermne životinje (ptice i sisavci) imaju stalnu tjelesnu temperaturu i malo ovise o temperaturi okoline. Karakteriziraju ih prilagodbe temeljene na naglom porastu oksidativnih procesa kao rezultat savršenstva živčanog, krvožilnog, dišnog i drugih organskih sustava. Imaju biokemijsku termoregulaciju (kada temperatura zraka padne povećava se metabolizam lipida; pojačavaju se oksidativni procesi, posebno u skeletnim mišićima; postoji specijalizirano smeđe masno tkivo u kojem sva oslobođena kemijska energija odlazi na stvaranje ATP-a, te zagrijavanje tijela ; količina konzumirane hrane se povećava). Ali takva termoregulacija ima klimatska ograničenja (nepovoljna zimi, u polarnim uvjetima, ljeti u tropskim i ekvatorijalnim zonama).

Fizička termoregulacija je ekološki korisna (refleksno sužavanje i širenje krvnih žila kože, učinak toplinske izolacije krzna i perja, protustrujna izmjena topline), jer provodi se zbog očuvanja topline u tijelu (Chernova, Bylova, 2004).

Termoregulaciju ponašanja homoiterma karakterizira raznolikost: promjena držanja, traženje skloništa, izgradnja složenih jazbina, gnijezda, migracije, grupno ponašanje itd.

Svjetlost je najvažniji okolišni čimbenik za organizme. Procesi koji nastaju pod djelovanjem svjetlosti su fotosinteza (koristi se 1-5% upadne svjetlosti), transpiracija (75% upadne svjetlosti koristi se za isparavanje vode), sinkronizacija vitalne aktivnosti, pokreta, vida, sinteza vitamina .

Morfologija biljaka i struktura biljnih zajednica organizirani su za što učinkovitiju apsorpciju sunčeve energije. Površina biljaka na Zemlji koja prima svjetlost je 4 puta veća od površine planeta (Akimova i Khaskin, 2000). Za žive organizme važna je valna duljina, jer. zrake različite duljine imaju različito biološko značenje: infracrveno zračenje (780 - 400 nm) djeluje na toplinske centre živčani sustav Regulirajući oksidativne procese, motoričke reakcije i sl., ultraljubičaste zrake (60 - 390 nm) djelujući na pokrivna tkiva, pridonose stvaranju različitih vitamina, potiču rast i reprodukciju stanica.

Vidljiva svjetlost je od posebne važnosti, jer važno za biljke kvalitativni sastav Sveta. U spektru zraka emitiraju fotosintetsko aktivno zračenje (PAR). Valna duljina ovog spektra je unutar 380 - 710 (370 - 720 nm).

Sezonska dinamika osvjetljenja povezana je s astronomskim obrascima, sezonskim klimatskim ritmom određenog područja i različito se izražava na različitim geografskim širinama. Za niže slojeve, fenološko stanje vegetacije također je superponirano na ove pravilnosti. Od velike važnosti je dnevni ritam promjena osvjetljenja. Tijek zračenja je poremećen promjenama stanja atmosfere, oblaka itd. (Goryshina, 1979).

Biljka je neprozirno tijelo koje djelomično reflektira svjetlost, upija i prenosi. U stanicama i tkivima lišća nalaze se različite formacije koje osiguravaju apsorpciju i prijenos svjetlosti.Za povećanje produktivnosti biljaka povećavaju ukupnu površinu i broj fotosintetskih elemenata, što se postiže višekatnim rasporedom listova. na biljci; slojeviti raspored biljaka u zajednici.

U odnosu na jačinu osvijetljenosti razlikuju se tri skupine: svjetloljubivi, sjenoljubivi, sjenovito tolerantni, koji se razlikuju po anatomskim i morfološkim prilagodbama (u svjetloljubivih biljaka listovi su manji, pokretni, pubescentni, imaju voštana prevlaka, debela kutikula, kristalne isključke itd. kod biljaka koje vole sjenu, listovi su veliki, kloroplasti su veliki i brojni); fiziološke prilagodbe ( različita značenja svjetlosna kompenzacija).

Odgovor na duljinu dana (trajanje svjetlosti) naziva se fotoperiodizam. U biljkama su važni procesi kao što su cvjetanje, formiranje sjemena, rast, prijelaz u stanje mirovanja, opadanje lišća povezani sa sezonskim promjenama duljine dana i temperature. Za cvjetanje nekih biljaka potrebna je duljina dana dulja od 14 sati, drugima je dovoljno 7 sati, a neke cvatu bez obzira na duljinu dana.

Za životinje je svjetlo informativno. Prije svega, prema dnevnoj aktivnosti životinje se dijele na dnevne, sumračne i noćne. Organi koji pomažu u navigaciji u svemiru su oči. Različiti organizmi imaju različit stereoskopski vid - kod ljudi ukupni vid je 180° - stereoskopski - 140°, u zeca - ukupno 360°, stereoskopski 20°. Binokularni vid uglavnom je karakterističan za grabežljive životinje (mačke i ptice). Osim toga, fototaksija (kretanje prema svjetlosti) određena je reakcijom na svjetlost,

reprodukcija, navigacija (orijentacija na položaj Sunca), bioluminiscencija. Svjetlost je signal za privlačenje osoba suprotnog spola.

Najvažniji čimbenik okoliša u životu kopnenih organizama je voda. Potrebno je održavati strukturni integritet stanica, tkiva, cijelog organizma, jer. glavni je dio protoplazme stanica, tkiva, biljnih i životinjskih sokova. Zahvaljujući vodi provode se biokemijske reakcije, opskrba hranjivim tvarima, izmjena plinova, izlučivanje itd. Sadržaj vode u tijelu biljaka i životinja prilično je visok (83-86% u lišću trave, 79-82% u stablu lišće, 40-55% u deblima, u tijelima insekata - 46-92%, vodozemaca - do 93%, sisavaca - 62-83%).

Postojanje u kopno-zračnom okolišu predstavlja važan problem za organizme za održavanje vode u tijelu. Stoga su oblik i funkcija kopnenih biljaka i životinja prilagođeni zaštiti od isušivanja. U životu biljaka važan je unos vode, njezino provođenje i transpiracija, ravnoteža vode (Walter, 1031, 1937, Schafer, 1956). Promjene u ravnoteži vode najbolje se odražavaju usisnom snagom korijena.

Biljka može apsorbirati vodu iz tla sve dok se snaga sisanja korijena može natjecati sa snagom sisanja tla. Jako razgranati korijenski sustav pruža veliku površinu kontakta između upijajućeg dijela korijena i otopina tla. Ukupna duljina korijena može doseći 60 km. Snaga sisanja korijena varira ovisno o vremenskim prilikama, o svojstvima okoliša. Što je veća usisna površina korijena, to se više vode upija.

Prema regulaciji ravnoteže vode biljke se dijele na poikihidrične (alge, mahovine, paprati, neke cvjetnice) i homohidrične (većina viših biljaka).

Prema vodni režim razlikovati ekološke skupine biljaka.

1. Higrofiti su kopnene biljke koje žive u vlažnim staništima s visokom vlagom zraka i opskrbom tla vodom. Karakteristični znakovi higrofita su debeli, blago razgranati korijeni, šupljine ispunjene zrakom u tkivima i otvoreni puci.

2. Mezofiti - biljke umjereno vlažnih staništa. Njihova sposobnost toleriranja tla i atmosferske suše je ograničena. Mogu se naći u sušnim staništima - brzo se razvijaju u kratkom razdoblju. Karakterizira ga dobro razvijen korijenski sustav s brojnim korijenskim dlačicama, regulacija intenziteta transpiracije.

3. Kserofiti - biljke suhih staništa. To su biljke otporne na sušu, suhonoše. Stepski kserofiti mogu izgubiti do 25% vode bez oštećenja, pustinjski kserofiti - do 50% vode koju sadrže (usporedbe radi, šumski mezofiti venu kada se izgubi 1% vode sadržane u lišću). Prema prirodi anatomskih, morfoloških i fizioloških prilagodbi koje osiguravaju aktivan život ovih biljaka s nedostatkom vlage, kserofiti se dijele na sukulente (imaju mesnate i sočne listove i stabljike, sposobni su akumulirati velike količine vode u tkiva, razvijaju malu usisnu silu i upijaju vlagu iz atmosferskih oborina) i sklerofiti (biljke suhog izgleda koje intenzivno isparavaju vlagu imaju uske i male listove, koji se ponekad uvijaju u cijev, sposobne su izdržati jaku dehidraciju, moć usisavanja korijenje može biti do nekoliko desetaka atmosfera).

U različitim skupinama životinja, u procesu prilagodbe uvjetima kopnenog postojanja, glavna stvar bila je prevencija gubitka vode. Životinje dobivaju vodu različiti putevi- pijenjem, uz sočnu hranu, kao rezultat metabolizma (zbog oksidacije i razgradnje masti, proteina i ugljikohidrata). Neke životinje mogu apsorbirati vodu preko vlažnog supstrata ili zraka. Gubici vode nastaju kao posljedica isparavanja iz integumenta, isparavanja sa sluznice dišnih puteva, izlučivanja mokraće i neprobavljenih ostataka hrane. Životinje koje dobivaju vodu putem pića ovise o položaju vodenih tijela (veliki sisavci, mnoge ptice).

Važan faktor za životinje je vlažnost zraka, jer. ovaj pokazatelj određuje količinu isparavanja s površine tijela. Zato je struktura integumenta tijela važna za ravnotežu vode životinjskog organizma. Kod insekata smanjenje isparavanja vode s površine tijela osigurava gotovo neprobojna kutikula i specijalizirani organi za izlučivanje (Malpigove cijevi), koji luče gotovo netopivi produkt metabolizma, te spiracles, koji smanjuju gubitak vode kroz sustav izmjene plina – kroz dušnik i traheole.

Kod vodozemaca najveći dio vode ulazi u tijelo kroz propusnu kožu. Propusnost kože regulirana je hormonom koji luči stražnja hipofiza. Vodozemci izlučuju vrlo velike količine razrijeđenog urina koji je hipotoničan za tjelesne tekućine. U suhim uvjetima vodozemci mogu smanjiti gubitak vode u mokraći. Osim toga, ove životinje mogu nakupljati vodu mjehur i potkožni limfni prostori.

Gmazovi imaju mnoge prilagodbe različitih razina – morfološke (keratinizirana koža sprječava gubitak vode), fiziološke (pluća se nalaze unutar tijela, što smanjuje gubitak vode), biokemijske (u tkivima nastaje mokraćna kiselina koja se izlučuje bez većeg gubitka vlage, tkiva mogu podnijeti povećanje koncentracije soli za 50%).

Kod ptica je brzina isparavanja niska (koža je relativno nepropusna za vodu, nema žlijezda znojnica i perja). Ptice gube vodu (do 35% tjelesne težine dnevno) prilikom disanja zbog velike ventilacije u plućima i visoke tjelesne temperature. Ptice imaju proces ponovnog upijanja vode iz dijela vode u urinu i fecesu. Neki morske ptice(pingvini, sise, kormorani, albatrosi), koji jedu ribu i piju morsku vodu, imaju slane žlijezde smještene u očnim dupljama, uz pomoć kojih se višak soli izlučuje iz organizma.

U sisavaca su organi izlučivanja i osmoregulacije upareni, složeno raspoređeni bubrezi, koji se opskrbljuju krvlju i reguliraju sastav krvi. To osigurava stalan sastav intracelularne i intersticijske tekućine. Relativno stabilan osmotski tlak krvi održava se ravnotežom između unosa vode s pićem i gubitka vode s izdahnutim zrakom, znojem, izmetom i urinom. Za finu regulaciju osmotskog tlaka odgovoran je antidiuretski hormon (ADH), koji se luči iz stražnje hipofize.

Među životinjama se razlikuju skupine: higrofili, kod kojih su mehanizmi za regulaciju metabolizma vode slabo razvijeni ili ih uopće nema (to su životinje koje vole vlagu i trebaju visoku vlažnost - repovi, drvene uši, komarci, drugi člankonošci, kopneni mekušci i vodozemci ); kserofili, koji imaju dobro razvijene mehanizme za regulaciju metabolizma vode i prilagodbu na zadržavanje vode u tijelu, žive u sušnim uvjetima; mezofili koji žive u uvjetima umjerene vlažnosti.

Reljef je posredno ekološki čimbenik prizemno-zračnog okoliša. Svi oblici reljefa utječu na rasprostranjenost biljaka i životinja kroz promjene hidrotermalnog režima ili vlažnosti tla.

U planinama na različitim visinama iznad razine mora klimatski uvjeti se mijenjaju, što rezultira visinskom zonalnošću. Geografska izoliranost u planinama doprinosi stvaranju endema, očuvanju reliktnih vrsta biljaka i životinja. Poplavne ravnice rijeka doprinose kretanju prema sjeveru južnijih skupina biljaka i životinja. Od velike je važnosti izloženost padina, što stvara uvjete za širenje zajednica koje vole toplinu na sjeveru duž južnih padina, i zajednica koje vole hladnoću na jugu duž sjevernih padina („pravilo napredovanja“, V.V. Alyokhina ).

Tlo postoji samo u prizemno-zračnom okolišu i nastaje kao rezultat interakcije starosti teritorija, matične stijene, klime, topografije, biljaka i životinja te ljudskih aktivnosti. Od ekološke važnosti je mehanički sastav (veličina mineralnih čestica), kemijski sastav (pH vodene otopine), slanost tla, bogatstvo tla. Karakteristike tla djeluju i na žive organizme kao neizravni čimbenici, mijenjajući termo-hidrološki režim, uzrokujući da se biljke (prvenstveno) prilagođavaju dinamici tih uvjeta i utječu na prostornu diferencijaciju organizama.