4.1. Vodeno stanište. Specifičnosti prilagodbe vodenih organizama

Voda kao stanište ima niz specifična svojstva, kao što su visoka gustoća, jaki padovi tlaka, relativno nizak sadržaj kisika, jaka apsorpcija sunčeve svjetlosti itd. Rezervoari i njihovi pojedinačni dijelovi razlikuju se i po režimu soli, brzini horizontalnih kretanja (struja) i sadržaju suspendiranih čestica. Za život bentoskih organizama važna su svojstva tla, način razgradnje organskih ostataka itd. Stoga, uz prilagodbu općim svojstvima vodenog okoliša, njegovi stanovnici moraju biti prilagođeni i raznim posebnim uvjetima. Stanovnici vodenog okoliša dobili su zajednički naziv u ekologiji hidrobiontima. Nastanjuju Svjetski ocean, kontinentalne rezervoare i podzemne vode. U svakom vodenom tijelu mogu se razlikovati zone s različitim uvjetima.

4.1.1. Ekološke zone Svjetskog oceana

U oceanu i njegovim morima postoje prvenstveno dva ekološka područja: vodeni stup - pelagički a dno - bentalski (Slika 38). Ovisno o dubini bental se dijeli na sublitoral zona - područje postupnog pada kopna do dubine od približno 200 m, kupatila– područje strmih padina i abisalna zona– područje oceanskog dna s prosječnom dubinom od 3–6 km. Još dublja bentoska područja, koja odgovaraju udubljenjima oceanskog dna, nazivaju se ultraabisal. Rub obale koji je poplavljen za vrijeme plime i oseke naziva se primorje Iznad razine plime naziva se dio obale ovlažen prskanjem valova supralitoral.

Riža. 38. Ekološke zone Svjetskog oceana

Prirodno, na primjer, stanovnici sublitoralne zone žive u uvjetima relativno niskog tlaka, dnevne sunčeve svjetlosti, a često i prilično značajne promjene temperaturni uvjeti. Stanovnici ponornih i ultra-abisalnih dubina egzistiraju u tami, na konstantnoj temperaturi i monstruoznom pritisku od nekoliko stotina, a ponekad i oko tisuću atmosfera. Dakle, samo naznaka bentoske zone u kojoj određena vrsta organizma živi već pokazuje kakva bi opća ekološka svojstva trebala imati. Cijela populacija oceanskog dna dobila je ime bentos.

Organizmi koji žive u vodenom stupcu ili pelagičnoj zoni klasificirani su kao Pelagos. Pelagička zona je također podijeljena na vertikalne zone koje po dubini odgovaraju zonama bentosa: epipelagijsko, batipelagijsko, abisopelagično. Donja granica epipelagičke zone (ne više od 200 m) određena je prodorom sunčeve svjetlosti u količini dovoljnoj za fotosintezu. Fotosintetske biljke ne mogu postojati dublje od ovih zona. U sutonskim kupatilima i mračnim bezdanskim dubinama žive samo mikroorganizmi i životinje. Različite ekološke zone također se razlikuju u svim drugim vrstama akumulacija: jezerima, močvarama, ribnjacima, rijekama itd. Raznolikost vodenih organizama koji su ovladali svim tim staništima je vrlo velika.

4.1.2. Osnovna svojstva vodenog okoliša

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

Zbog oštrog gradijenta tlaka u vodenim tijelima, vodeni organizmi općenito su mnogo euribatskiji u usporedbi s kopnenim organizmima. Neke vrste, raspoređene na različitim dubinama, podnose pritisak od nekoliko do stotina atmosfera. Na primjer, holoturiji iz roda Elpidia i crvi Priapulus caudatus žive od priobalne do ultra-abisalne zone. Čak i slatkovodni stanovnici, kao što su papučari, suvojke, kornjaši plivači itd., mogu podnijeti do 6 × 10 7 Pa (600 atm) u pokusima.

Međutim, mnogi stanovnici mora i oceana relativno su stenobatski i ograničeni na određene dubine. Stenobacioza je najčešće karakteristična za plitkomorske i dubokomorske vrste. Samo u litoralnom pojasu obitavaju prstenjaci Arenicola i mekušci (Patella). Mnoge ribe, npr. iz skupine udičara, glavonožaca, rakova, pogonofora, morske zvijezde itd. nalaze se samo na velike dubine ah pri tlaku od najmanje 4 10 7 – 5 10 7 Pa (400–500 atm).

Gustoća vode daje mogućnost oslanjanja na nju, što je posebno važno za neskeletne oblike. Gustoća okoliša je uvjet za plutanje u vodi, a mnogi su vodeni organizmi prilagođeni upravo tom načinu života. Lebdeći organizmi koji plutaju u vodi svrstavaju se u posebnu ekološku skupinu vodenih organizama – plankton (“planktos” – uzdizanje).

Riža. 39. Povećanje relativne tjelesne površine planktonskih organizama (prema S. A. Zernovu, 1949.):

A – u obliku štapa:

1 – dijatomeja Synedra;

2 – cijanobakterija Aphanizomenon;

3 – peridinska alga Amphisolenia;

4 – Euglena acus;

5 – glavonožac Doratopsis vermicularis;

6 – veslonožac Setella;

7 – Porcelana larva (Decapoda)

B – raščlanjeni oblici:

1 – mekušac Glaucus atlanticus;

2 – crv Tomopetris euchaeta;

3 – larva rakova Palinurus;

4 – riba ličinka grdobine Lophius;

5 – kopepod Calocalanus pavo

Plankton uključuje jednostanične i kolonijalne alge, protozoe, meduze, sifonofore, ktenofore, pteropode i mekušce kobilice, razne sitne rakove, ličinke pridnenih životinja, riblju ikru i mlađ i mnoge druge (slika 39). Planktonski organizmi imaju mnogo sličnih prilagodbi koje povećavaju njihov uzgon i sprječavaju ih da potonu na dno. Takve prilagodbe uključuju: 1) opće povećanje relativne površine tijela zbog smanjenja veličine, spljoštenja, produljenja, razvoja brojnih izbočina ili čekinja, što povećava trenje s vodom; 2) smanjenje gustoće zbog smanjenja kostura, nakupljanja masti, mjehurića plina u tijelu itd. U diatomejima se rezervne tvari talože ne u obliku teškog škroba, već u obliku masnih kapljica . Noćno svjetlo Noctiluca odlikuje se takvim obiljem plinskih vakuola i kapljica masti u stanici da citoplazma u njoj ima izgled niti koje se spajaju samo oko jezgre. Zračne komore imaju i sifonofori, brojne meduze, planktonski puževi i dr.

Alge (fitoplankton) Plutaju u vodi pasivno, ali većina planktonskih životinja sposobna je aktivno plivati, ali u ograničenoj mjeri. Planktonski organizmi ne mogu prevladati struje i prenose ih na velike udaljenosti. Mnogo vrsta zooplankton Međutim, sposobni su za vertikalne migracije u vodenom stupcu desetke i stotine metara, kako zbog aktivnog kretanja tako i reguliranjem 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 svladavanje snage strujanja ujedinjene su u ekološku skupinu nekton (“nektos” – lebdeći). Predstavnici nektona su ribe, lignje i dupini. Brzo kretanje u vodenom stupcu moguće je samo ako imate aerodinamičan oblik tijela i visoko razvijenu muskulaturu. Torpedolik oblik razvijaju svi dobri plivači, bez obzira na sustavnu pripadnost i način kretanja u vodi: reaktivni, zbog savijanja tijela, uz pomoć udova.

Režim kisika. U vodi zasićenoj kisikom njegov sadržaj ne prelazi 10 ml po 1 litri, što je 21 puta manje nego u atmosferi. Zbog toga su uvjeti disanja vodenih organizama znatno komplicirani. Kisik ulazi u vodu uglavnom fotosintetskom aktivnošću algi i difuzijom iz zraka. Stoga su gornji slojevi vodenog stupca u pravilu bogatiji ovim plinom od donjih. Povećanjem temperature i slanosti vode smanjuje se koncentracija kisika u njoj. U slojevima gusto naseljenim životinjama i bakterijama može se stvoriti oštar manjak O 2 zbog njegove povećane potrošnje. Na primjer, u Svjetskom oceanu dubine bogate životom od 50 do 1000 m karakteriziraju oštro pogoršanje prozračivanja - ono je 7-10 puta niže nego u površinskim vodama naseljenim fitoplanktonom. Uvjeti blizu dna rezervoara mogu biti bliski anaerobnim.

Među vodenim stanovnicima postoje mnoge vrste koje mogu tolerirati velike fluktuacije u sadržaju kisika u vodi, sve do njegove gotovo potpune odsutnosti. (eurioksibionti – “oxy” – kisik, “biont” – stanovnik). Tu spadaju, na primjer, slatkovodna maločetina Tubifex tubifex i puž Viviparus viviparus. Među ribama šaran, linjak i karas mogu podnijeti vrlo nisku zasićenost vode kisikom. Međutim, nekoliko vrsta stenoksibiont – mogu postojati samo uz dovoljno visoku zasićenost vode kisikom (kalifornijska pastrva, potočna pastrva, mjehur, trepavica Planaria alpina, ličinke jednoboja, kamenjara i dr.). Mnoge vrste su sposobne pasti u neaktivno stanje kada nedostaje kisika - anoksibioza - i tako doživjeti nepovoljan period.

Disanje vodenih organizama odvija se ili kroz površinu tijela ili kroz specijalizirane organe - škrge, pluća, dušnik. U ovom slučaju, integument može poslužiti kao dodatni respiratorni organ. Na primjer, riba vijun troši u prosjeku 63% kisika kroz kožu. Ako se izmjena plinova odvija kroz integumente tijela, oni su vrlo tanki. Disanje je također olakšano povećanjem površine. To se postiže tijekom evolucije vrsta stvaranjem raznih izraslina, spljoštenjem, izduživanjem, opće smanjenje veličine tijela. Neke vrste, kada postoji nedostatak kisika, aktivno mijenjaju veličinu respiratorne površine. Tubifex tubifex crvi jako izdužuju svoje tijelo; hidra i morska anemona - ticala; bodljikaši – ambulakralne noge. Mnoge sesilne i sjedilačke životinje obnavljaju vodu oko sebe, bilo stvaranjem usmjerene struje ili oscilirajućim pokretima, potičući njezino miješanje. Školjke u tu svrhu koriste cilije koje oblažu stijenke šupljine plašta; rakovi – rad trbušnih ili prsnih nogu. Pijavice, ličinke zvonastih komaraca (krvave gliste) i mnoge maločetine njišu svoja tijela, strše iz zemlje.

Kod nekih vrsta javlja se kombinacija disanja vodom i zrakom. Tu spadaju plućnjaci, sifonofori diskofanti, mnogi plućni mekušci, rakovi Gammarus lacustris, itd. Sekundarne vodene životinje obično zadržavaju atmosferski tip disanja jer je energetski povoljniji i stoga zahtijevaju kontakt sa zrakom, na primjer, perajaci, kitovi, vodene kornjaše , ličinke komaraca itd.

Nedostatak kisika u vodi ponekad dovodi do katastrofalnih pojava - Umirem, popraćena smrću mnogih vodenih organizama. Zimi se smrzavačesto uzrokovano stvaranjem leda na površini vodenih tijela i prestankom kontakta sa zrakom; ljeto– povećanje temperature vode i posljedično smanjenje topljivosti kisika.

Česta smrt riba i mnogih beskralježnjaka zimi karakteristična je, na primjer, za donji dio sliva rijeke Ob, čije su vode, koje teku iz močvara Zapadnosibirske nizine, izrazito siromašne otopljenim kisikom. Ponekad se smrt dogodi u morima.

Osim nedostatka kisika, smrt može biti uzrokovana povećanjem koncentracije otrovnih plinova u vodi - metana, sumporovodika, CO 2 i dr., nastalih kao posljedica raspadanja organskih tvari na dnu rezervoara. .

Režim soli. Održavanje ravnoteže vode vodenih organizama ima svoje specifičnosti. Ako je za kopnene životinje i biljke najvažnije opskrbiti tijelo vodom u uvjetima njezina manjka, onda za hidrobionte nije ništa manje važno održavati određenu količinu vode u tijelu kada je u okolišu ima u višku. . Prekomjerna količina vode u stanicama dovodi do promjena osmotskog tlaka i poremećaja najvažnijih životnih 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, a morski oblici ne mogu tolerirati desalinizaciju. Ako je slanost vode podložna promjenama, životinje se kreću u potrazi za povoljnim okolišem. Na primjer, kada se površinski slojevi mora desaliniziraju nakon obilnih kiša, radiolariji, morski rakovi Calanus i drugi spuštaju se na dubinu od 100 m. Kralješnjaci, viši rakovi, kukci i njihove ličinke koji žive u vodi pripadaju homoiosmotski vrste, održavajući stalni osmotski tlak u tijelu bez obzira na koncentraciju soli u vodi.

Kod slatkovodnih vrsta tjelesni sokovi su hipertonični u odnosu na okolnu vodu. U opasnosti su od prekomjernog slijevanja ako se ne spriječi protok vode ili se višak vode ne ukloni iz tijela. Kod protozoa to se postiže radom ekskretornih vakuola, kod višestaničnih organizama - uklanjanjem vode kroz ekskretorni sustav. Neki cilijati svakih 2-2,5 minuta izlučuju količinu vode koja je jednaka volumenu njihovog tijela. Stanica troši puno energije na "ispumpavanje" viška vode. S povećanjem saliniteta usporava se rad vakuola. Tako kod papučica Paramecium pri slanosti vode od 2,5%o vakuola pulsira u intervalima od 9s, pri 5%o - 18s, pri 7,5%o - 25s. Pri koncentraciji soli od 17,5% o, vakuola prestaje raditi, jer nestaje razlika u osmotskom tlaku između stanice i vanjskog okoliša.

Ako je voda hipertonična u odnosu na tjelesne tekućine vodenih organizama, oni su u opasnosti od dehidracije kao posljedice osmotskih gubitaka. Zaštita od dehidracije postiže se povećanjem koncentracije soli iu tijelu vodenih organizama. Dehidraciju sprječava vodonepropusna ovojnica homoiosmotskih organizama - sisavaca, riba, viših rakova, vodenih insekata i njihovih ličinki.

Mnoge poikilosmotične vrste prelaze u neaktivno stanje - suspendirana animacija kao rezultat nedostatka vode u tijelu s povećanjem slanosti. To je karakteristično za vrste koje žive u bazenima s morskom vodom i u litoralnoj zoni: rotiferi, bičaši, trepljari, neki rakovi, crnomorski mnogočetinaš Nereis divesicolor itd. Sol suspendirana animacija– sredstvo za preživljavanje nepovoljnih razdoblja u uvjetima promjenjive slanosti vode.

Uistinu eurihalin Među vodenim stanovnicima nema mnogo vrsta koje mogu živjeti u aktivnom stanju iu slatkoj iu slanoj vodi. To su uglavnom vrste koje nastanjuju riječna ušća, estuarije i druga boćata vodena tijela.

Temperatura akumulacije su stabilnije nego na kopnu. To je zbog fizikalnih svojstava vode, prije svega njenog visokog specifičnog toplinskog kapaciteta, zbog kojeg primanje ili otpuštanje značajnije količine topline ne uzrokuje prenagle promjene temperature. Isparavanje vode s površine rezervoara, koje troši oko 2263,8 J/g, sprječava pregrijavanje donjih slojeva, a stvaranje leda, koji oslobađa toplinu taljenja (333,48 J/g), usporava njihovo hlađenje.

Amplituda godišnjih kolebanja temperature u gornjim slojevima oceana nije veća od 10-15 °C, u kontinentalnim vodama - 30-35 °C. Duboke slojeve vode karakterizira konstantna temperatura. U ekvatorijalnim vodama prosječna godišnja temperatura površinski slojevi +(26–27) °S, u polarnim slojevima – oko 0 °C i niže. U vrućim kopnenim izvorima temperatura vode može doseći +100 °C, au podvodnim gejzirima, pri visokom tlaku na dnu oceana, zabilježene su temperature od +380 °C.

Dakle, postoji prilično velika raznolikost temperaturnih uvjeta u rezervoarima. Između gornjih slojeva vode u kojima su izražena sezonska kolebanja temperature i donjih, gdje je toplinski režim stalan, nalazi se zona temperaturnog skoka, odnosno termoklina. Termoklina je izraženija u toplim morima, gdje je veća temperaturna razlika između vanjskih i dubokih voda.

Zbog stabilnijeg temperaturnog režima vode, stenotermija je u mnogo većoj mjeri uobičajena među vodenim organizmima nego među kopnenom populacijom. Euritermne vrste nalaze se uglavnom u plitkim kontinentalnim rezervoarima iu litoralnoj zoni mora visokih i umjerenih geografskih širina, gdje su dnevne i sezonske temperaturne fluktuacije značajne.

Svjetlosni način rada. U vodi ima puno manje svjetla nego u zraku. Neke od zraka koje padaju na površinu spremnika reflektiraju se u zrak. Odraz je jači što je Sunce niže, pa je dan pod vodom kraći nego na kopnu. Primjerice, ljetni dan kod otoka Madeira na dubini od 30 m - 5 sati, a na dubini od 40 m samo 15 minuta. Brzo smanjenje količine svjetlosti s dubinom povezano je s njenom apsorpcijom vodom. Zrake različitih valnih duljina različito se apsorbiraju: crvene nestaju blizu površine, dok plavo-zelene prodiru puno dublje. Sumrak u oceanu, koji se s dubinom produbljuje, najprije je zelen, zatim plav, indigo i plavoljubičast, da bi na kraju ustupio mjesto stalnoj tami. Sukladno tome, zelene, smeđe i crvene alge, specijalizirane za hvatanje svjetlosti različitih valnih duljina, zamjenjuju jedna drugu s dubinom.

Boja životinja mijenja se s dubinom jednako prirodno. Stanovnici litorala i sublitorala najsvjetlije su i najrazličitije obojeni. Mnogi duboki organizmi, poput špiljskih, nemaju pigmente. U zoni sumraka raširena je crvena boja koja je komplementarna plavo-ljubičastom svjetlu na tim dubinama. Zrake dodatne boje 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 karakteristična 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 različitim sposobnostima loma zraka. Jedna polovica oka vidi u zraku, druga u vodi. Takva “četverooka” karakteristična je za vijugače, američku ribu Anableps tetraphthalmus i jednu od tropskih vrsta mjehurića Dialommus fuscus. Tijekom oseke, ova riba sjedi u udubljenjima, izlažući dio glave iz vode (vidi sliku 26).

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

Prozirnost karakterizira najveća dubina na kojoj je još vidljiv posebno spušten bijeli disk promjera oko 20 cm (Secchijev disk). Najčišće vode su u Sargaškom moru: disk je vidljiv do dubine od 66,5 m. U Tihom oceanu disk Secchi vidljiv je do 59 m, u Indijskom oceanu - do 50, u plitkim morima - do 5-15 m. Prozirnost rijeka je u prosjeku 1-1,5 m, au najmuljevitijim rijekama, npr. u srednjoazijskim Amu Darji i Sir Darji, samo nekoliko centimetara. Granica fotosintetske zone stoga jako varira u različitim vodenim tijelima. U najbistrijim vodama eufotičan zona, ili zona fotosinteze, proteže se do dubine ne veće od 200 m, krepuskularna ili disfotični, zona zauzima dubine do 1000-1500 m, a dublje, u afotičan zoni, sunčeva svjetlost uopće ne prodire.

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

U tamnim dubinama oceana organizmi koriste svjetlost koju emitiraju živa bića kao izvor vizualnih informacija. Sjaj živog organizma naziva 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 pojavila više puta u različitim skupinama na različitim stupnjevima evolucije.

Kemija bioluminiscencije sada je prilično dobro shvaćena. Reakcije koje se koriste za stvaranje svjetlosti su različite. Ali u svim slučajevima radi se o oksidaciji složenih organskih spojeva (luciferini) pomoću 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 vanjske okoline.

Sjaj možda neće igrati posebnu ekološku ulogu u životu vrste, ali može biti nusprodukt vitalne aktivnosti stanica, kao, na primjer, kod bakterija ili nižih biljaka. Ekološko značenje dobiva samo kod životinja koje imaju dovoljno razvijen živčani sustav i vidne organe. Kod mnogih vrsta luminiscentni organi poprimaju 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 tih životinja.

Riža. 40. Luminiscencijski organi vodenih životinja (prema S. A. Zernovu, 1949.):

1 – dubinska udičarka sa svjetiljkom na zubatim ustima;

2 – raspodjela svjetlećih organa kod riba iz obitelji. Mystophidae;

3 – svjetleći organ ribe Argyropelecus affinis:

a – pigment, b – reflektor, c – svjetleće tijelo, d – leća

Bioluminiscencija ima uglavnom signalnu vrijednost u životu životinja. Svjetlosni signali mogu služiti za orijentaciju u jatu, privlačenje jedinki suprotnog spola, namamljivanje žrtava, za kamuflažu ili odvraćanje pažnje. Bljesak svjetla može djelovati kao obrana od predatora tako što će ga zaslijepiti ili dezorijentirati. Primjerice, dubokomorske sipe bježeći od neprijatelja ispuštaju oblak svjetlećeg sekreta, dok vrste koje žive u osvijetljenim vodama za tu svrhu koriste tamnu tekućinu. Kod nekih donjih crva - mnogočetinaša - u razdoblju sazrijevanja reproduktivnih produkata razvijaju se svjetleći organi, a ženke jače svijetle, a kod mužjaka su oči bolje razvijene. Kod mesoždera dubokomorska riba iz reda ribica, prva zraka leđne peraje pomaknuta je u gornju čeljust i pretvorena u savitljivu "šipku" koja na kraju nosi crvoliki "mamac" - žlijezdu ispunjenu sluzi sa svjetlećim bakterijama. Regulirajući dotok krvi u žlijezdu, a time i opskrbu bakterije kisikom, riba može svojevoljno izazvati sjaj "mamca", oponašajući pokrete crva i mameći plijen.

U kopnenom okruženju bioluminiscencija je razvijena samo kod nekoliko vrsta, a najjače kod kornjaša iz obitelji krijesnica, koji svjetlosnom signalizacijom privlače jedinke suprotnog spola u sumrak ili noću.

4.1.3. Neke specifične prilagodbe vodenih organizama

Načini orijentacije životinja vodeni okoliš. Život u stalnom sumraku ili tami uvelike ograničava vaše mogućnosti vizualna orijentacija hidrobiontima. Zbog brzog slabljenja svjetlosnih zraka u vodi, čak i oni s dobro razvijenim vidnim organima mogu ih koristiti samo za navigaciju na blizinu.

Zvuk se brže širi u vodi nego u zraku. Usredotočite se na zvuk U hidrobionata je općenito bolje razvijen od vidnog. Brojne vrste detektiraju čak i vibracije vrlo niske frekvencije (infrazvuk), nastaju kada se ritam valova mijenja i spuštaju se iz površinskih slojeva u dublje uoči oluje (primjerice, meduza). Mnogi stanovnici vodenih tijela - sisavci, ribe, mekušci, rakovi - sami proizvode zvukove. Rakovi to čine trljanjem različitih dijelova tijela jedan o drugi; ribe - koristeći plivaći mjehur, ždrijelne zube, čeljusti, zrake prsnih peraja i druga sredstva. Zvučna signalizacija najčešće služi za unutarvrsne odnose, npr. za orijentaciju u školi, privlačenje jedinki suprotnog spola i sl., a posebno je razvijena kod stanovnika mutnih voda i velikih dubina, koji žive u mraku.

Brojni hidrobionti pronalaze hranu i koriste je za navigaciju eholokacija– percepcija reflektiranih zvučnih valova (kitovi). Puno percipiraju reflektirane električne impulse, proizvodeći pražnjenja različitih frekvencija tijekom plivanja. Poznato je oko 300 vrsta riba koje proizvode električnu energiju i koriste je za orijentaciju i signalizaciju. Slatkovodna riba slon (Mormyrus kannume) šalje do 30 impulsa u sekundi, otkrivajući beskralješnjake koje traži u tekućem mulju bez pomoći vida. Učestalost pražnjenja za neke morska riba dostiže 2000 impulsa u sekundi. Neke ribe također koriste električna polja za obranu i napad (električna raža, električna jegulja itd.).

Za orijentaciju u dubini koristi se percepcija hidrostatskog tlaka. Provodi se pomoću statocista, plinskih komora i drugih organa.

Najstarija metoda orijentacije, karakteristična za sve vodene životinje, jest percepcija kemije okoline. Kemoreceptori mnogih vodenih organizama izuzetno su osjetljivi. U migracijama od tisuću kilometara koje su tipične za mnoge vrste riba, one se kreću uglavnom njuhom, pronalazeći mrijestilište ili hranilište s nevjerojatnom preciznošću. Eksperimentalno je dokazano, primjerice, da lososi kojima je umjetno oduzet njuh ne pronalaze ušće svoje rijeke kada se vraćaju na mrijest, ali nikad nisu u zabludi ako mogu osjetiti mirise. Istančanost osjeta njuha izrazito je visoka kod riba koje vrše posebno duge migracije.

Specifičnosti prilagodbi na život u presušujućim vodnim tijelima. Na Zemlji postoji mnogo privremenih, plitkih rezervoara koji se pojavljuju nakon poplava rijeka, jakih kiša, topljenja snijega itd. U tim rezervoarima, unatoč kratkoći njihovog postojanja, naseljavaju se razni vodeni organizmi.

Zajedničke osobine stanovnika presušujućih bazena su sposobnost rađanja brojnih potomaka u kratkom vremenu i dugotrajnog izdržavanja bez vode. Predstavnici mnogih vrsta zakopaju se u mulj, prelazeći u stanje smanjene vitalne aktivnosti - hipobioza. Ovako se ponašaju ljuskari, kladoceri, planarije, maločetine, mekušci, pa čak i ribe poput vijuna, afričkog protopterusa i južnoameričkog lepidosirena iz plućnjaka. Mnoge male vrste formiraju ciste koje mogu podnijeti sušu, kao što su suncokreti, cilijate, rizopodi, brojne kopepode, turbelarije i nematode iz roda Rhabditis. Drugi doživljavaju nepovoljno razdoblje u fazi visokootpornih jaja. Konačno, neki mali stanovnici presušujućih rezervoara imaju jedinstvenu sposobnost da se osuše do stanja filma, a kada se navlaže, nastavljaju rast i razvoj. Sposobnost podnošenja potpune dehidracije tijela otkrivena je kod rotifera rodova Callidina, Philodina itd., tardigrada Macrobiotus, Echiniscus, nematoda rodova Tylenchus, Plectus, Cephalobus itd. Ove životinje nastanjuju mikrorezervoare u jastucima. mahovina i lišajeva te su prilagođeni naglim promjenama uvjeta vlažnosti.

Filtracija kao vrsta prehrane. Mnogi hidrobionti imaju poseban obrazac ishrane - to je filtriranje ili taloženje čestica organskog podrijetla suspendiranih u vodi i brojnih malih organizama (Sl. 41).

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

Ovakav način ishrane, koji ne zahtijeva velike količine energije za potragu za plijenom, karakterističan je za mekušce, bodljokošce kitnjake, mnogočetinaše, mahovnjake, ascidije, planktonske rakove i dr. (Sl. 42). Životinje koje se hrane filtrima igraju vitalnu ulogu u biološkom pročišćavanju vodenih tijela. Dagnje koje žive na površini od 1 m2 mogu protjerati 150–280 m3 vode dnevno kroz šupljinu plašta, taložeći suspendirane čestice. Slatkovodne dafnije, kiklopi ili najbrojniji rakovi u oceanu, Calanus finmarchicus, filtriraju do 1,5 litara vode po jedinki dnevno. Litoralna zona oceana, posebno bogata nakupinama organizama koji se hrane filtrima, djeluje kao učinkovit sustav pročišćavanja.

Riža. 42. Uređaji za filtriranje hidrobionata (prema S. A. Zernovu, 1949.):

1 – Ličinke simulium mušica na kamenu (a) i njihovi dodaci filtera (b);

2 – filterska noga raka Diaphanosoma brachyurum;

3 – škržni prorezi ascidije Phasullia;

4 – Bosmina rak sa filtriranim crijevnim sadržajem;

5 – struja hrane trepetljikave Bursarije

Svojstva okoliša uvelike određuju načine prilagodbe njegovih stanovnika, njihov stil života i načine korištenja resursa, stvarajući lance uzročno-posljedičnih ovisnosti. Dakle, velika gustoća vode omogućuje postojanje planktona, a prisutnost organizama koji plutaju u vodi preduvjet je za razvoj filtracijskog načina prehrane, u kojem je moguć i sjedilački način života životinja. Kao rezultat toga, formira se snažan mehanizam za samopročišćavanje vodenih tijela od značaja za biosferu. Uključuje ogroman broj hidrobionata, i bentoskih i pelagičnih, od jednostaničnih protozoa do kralješnjaka. Prema izračunima, sva voda u jezerima umjerenog pojasa prolazi kroz aparate za filtriranje životinja nekoliko do desetaka puta tijekom vegetacije, a cijeli volumen Svjetskog oceana filtrira se u roku od nekoliko dana. Poremećaj aktivnosti filterskih hranilica različitim antropogenim utjecajima predstavlja ozbiljnu prijetnju održavanju čistoće vode.

4.2. Prizemno-zračni okoliš života

Okolina zemlja-zrak– najteže u pogledu ekoloških uvjeta. Život na kopnu zahtijevao je prilagodbe koje su se pokazale mogućima samo uz dovoljno visoku razinu organizacije biljaka i životinja.

4.2.1. Zrak kao čimbenik okoliša za kopnene organizme

Mala gustoća zraka određuje njegovu malu silu dizanja i malu pokretljivost zraka. Stanovnici zraka moraju imati vlastiti potporni sustav koji podupire tijelo: biljke - s različitim mehaničkim tkivima, životinje - s čvrstim ili, mnogo rjeđe, hidrostatskim kosturom. Osim toga, svi stanovnici zraka usko su povezani s površinom zemlje, koja im služi za pričvršćivanje i oslonac. Život lebdjeti u zraku je nemoguć.

Istina, mnogi mikroorganizmi i životinje, spore, sjemenke, plodovi i pelud biljaka redovito su prisutni u zraku i nošeni zračnim strujama (slika 43), mnoge su životinje sposobne aktivno letjeti, ali kod svih tih vrsta glavna funkcija je njihovog životnog ciklusa – razmnožavanje – odvija se na površini zemlje. Za većinu njih boravak u zraku povezan je samo s naseljavanjem ili traženjem plijena.

Riža. 43. Raspodjela člankonožaca zračnog planktona po visini (prema Dajo, 1975.)

Niska gustoća zraka uzrokuje mali otpor kretanju. Stoga su tijekom evolucije mnoge kopnene životinje iskoristile ekološke prednosti ovog svojstva zračnog okoliša, stekavši sposobnost letenja. 75% vrsta svih kopnenih životinja sposobno je za aktivno letenje, uglavnom kukci i ptice, ali letači se također nalaze među sisavcima i gmazovima. Kopnene životinje lete uglavnom uz pomoć mišićnog napora, ali neke mogu i kliziti pomoću zračnih struja.

Zahvaljujući pokretljivosti zraka te vertikalnim i horizontalnim kretanjima zračnih masa koje postoje u nižim slojevima atmosfere, moguće je pasivno letenje niza organizama.

Anemofilija - najstariji način oprašivanja biljaka. Sve se golosjemenjače oprašuju vjetrom, a među angiospermama anemofilne biljke čine približno 10% svih vrsta.

Anemofilija se uočava u obiteljima bukve, breze, oraha, brijesta, konoplje, koprive, kazuarine, guščije šape, šaša, žitarica, palmi i mnogih drugih. Biljke koje se oprašuju vjetrom imaju brojne prilagodbe koje poboljšavaju aerodinamička svojstva njihove peludi, kao i morfološka i biološka svojstva koja osiguravaju učinkovitost oprašivanja.

Život mnogih biljaka u potpunosti ovisi o vjetru, a širenje se događa uz njegovu pomoć. Takva dvostruka ovisnost uočena je kod smreke, bora, topole, breze, brijesta, jasena, pamučne trave, cattaila, saxaula, dzhuzguna itd.

Razvile su se mnoge vrste anemohorija– naseljavanje pomoću zračnih struja. Anemohorija je karakteristična za spore, sjemenke i plodove biljaka, ciste protozoa, male kukce, paukove itd. Organizmi koji se pasivno prenose zračnim strujama zajednički se nazivaju aeroplankton po analogiji s planktonskim stanovnicima vodenog okoliša. Posebne prilagodbe za pasivno letenje su vrlo male veličine tijela, povećanje njegove površine zbog izraslina, jaka disekcija, velika relativna površina krila, korištenje mreže itd. (Sl. 44). Anemohorne sjemenke i plodovi biljaka također imaju vrlo male veličine (na primjer, sjemenke orhideja) ili razne dodatke poput krila i padobrana koji povećavaju njihovu sposobnost planiranja (Slika 45).

Riža. 44. Prilagodbe za transport zračnim strujama kod insekata:

1 – komarac Cardiocrepis brevirostris;

2 – žučna mušica Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 – ličinka gubara Lymantria dispar

Riža. 45. Prilagodbe na prijenos 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 – mačji rep Typha scuttbeworhii

U rasprostranjenju 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.

Niska gustoća zraka uzrokuje relativno nizak tlak na kopnu. Normalno je 760 mmHg. Umjetnost. Kako se nadmorska visina povećava, tlak se smanjuje. Na visini od 5800 m samo je polovično normalno. Nizak tlak može ograničiti distribuciju vrsta u planinama. Za većinu kralješnjaka gornja granica života je oko 6000 m. Pad tlaka povlači za sobom smanjenje opskrbe kisikom i dehidraciju životinja zbog povećanja brzine disanja. Granice napredovanja viših biljaka u planine približno su iste. Nešto otporniji su člankonošci (jaronošci, grinje, pauci) koji se mogu naći na ledenjacima iznad vegetacijske granice.

Općenito, svi su kopneni organizmi mnogo stenobatniji od vodenih, budući da normalne fluktuacije tlaka u njihovom okolišu iznose dijelove atmosfere i, čak i za ptice koje se penju na velike visine, ne prelaze 1/3 normale.

Plinski sastav zraka. Osim fizikalnih svojstava zraka, za postojanje kopneni organizmi Njegova kemijska svojstva iznimno su važna. Plinski 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% po volumenu) zbog visoke difuznost plinova i stalno miješanje konvekcijska i strujanja vjetra. Međutim, razne nečistoće plinovitih, kapljično-tekućih i krutih (prašina) čestica koje ulaze u atmosferu iz lokalnih izvora mogu imati značajan okolišni značaj.

Visok sadržaj kisika pridonio je povećanju metabolizma u kopnenim organizmima u usporedbi s primarnim vodenim. Upravo u kopnenom okruženju, na temelju visoke učinkovitosti oksidativnih procesa u tijelu, nastala je životinjska homeotermija. Kisik, zbog stalno visokog sadržaja u zraku, nije faktor koji ograničava život u kopnenom okolišu. Samo se mjestimice, pod određenim uvjetima, stvara privremeni nedostatak, npr. u nakupinama raspadajućih biljnih ostataka, zalihama žitarica, brašna i sl.

Sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u određenim područjima površinskog sloja zraka unutar prilično značajnih granica. Na primjer, u nedostatku vjetra u središtu velikih gradova njegova se koncentracija povećava desetke puta. Postoje redovite dnevne promjene sadržaja ugljičnog dioksida u prizemni slojevi povezan s ritmom fotosinteze biljaka. Sezonska su uzrokovana promjenama u intenzitetu disanja živih organizama, uglavnom mikroskopske populacije tla. Povećana zasićenost zraka ugljičnim dioksidom događa se u područjima vulkanske aktivnosti, u blizini termalnih izvora i drugih podzemnih izvora ovog plina. U visokim koncentracijama ugljikov dioksid je otrovan. U prirodi su takve koncentracije rijetke.

U prirodi je glavni izvor ugljičnog dioksida tzv. disanje tla. Mikroorganizmi tla i životinje dišu vrlo intenzivno. Ugljični dioksid difundira iz tla u atmosferu, posebno snažno za vrijeme kiše. Ima ga u izobilju na tlima koja su umjereno vlažna, dobro zagrijana i bogata organskim ostacima. Primjerice, tlo bukove šume emitira CO 2 od 15 do 22 kg/ha na sat, a negnojeno pjeskovito tlo samo 2 kg/ha.

U modernim uvjetima Ljudska aktivnost spaljivanja rezervi fosilnih goriva postala je snažan izvor dodatnih količina CO 2 koji ulaze u atmosferu.

Dušik iz zraka inertan je plin za većinu stanovnika kopnenog okoliša, no brojni prokariotski organizmi (kvržične bakterije, Azotobacter, klostridije, modrozelene alge i dr.) imaju sposobnost vezati ga i uključiti u biološki ciklus.

Riža. 46. Obronak planine s uništenom vegetacijom zbog emisija sumpornog dioksida iz okolnih industrijskih poduzeća

Lokalni zagađivači koji 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 i dr., 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. Sumporni oksid (SO 2), na primjer, otrovan je za biljke čak iu koncentracijama od jedan pedeset do tisućiti do milijunti dio volumena zraka. Oko industrijskih središta koja zagađuju atmosferu ovim plinom odumire gotovo sva vegetacija (slika 46). Neke biljne vrste posebno su osjetljive na SO 2 i služe kao osjetljivi indikator njegove akumulacije u zraku. Na primjer, mnogi lišajevi umiru čak i s tragovima sumpornog oksida u okolnoj atmosferi. Njihova prisutnost u šumama oko velikih gradova ukazuje na visoku čistoću zraka. Otpornost biljaka na nečistoće u zraku uzima se u obzir pri odabiru vrsta za uređenje krajolika u naseljenim područjima. Osjetljivo na dim, npr. obična smreka te bor, javor, lipa, breza. Najotpornije su tuja, kanadska topola, američki javor, bazga i neke druge.

4.2.2. Tlo i reljef. Vremenske i klimatske značajke prizemno-zračnog okoliša

Edafski okolišni čimbenici. Svojstva tla i reljef također utječu na životne uvjete kopnenih organizama, prvenstveno biljaka. Svojstva Zemljina površina koji imaju utjecaj na okoliš na svoje stanovnike zajednički se nazivaju edafski čimbenici okoliša (od grčkog "edaphos" - temelj, tlo).

Priroda korijenskog sustava biljaka ovisi o hidrotermalnom režimu, prozračnosti, sastavu, sastavu i strukturi tla. Na primjer, korijenski sustavi vrsta drveća (breza, ariš) u područjima s permafrostom nalaze se na malim dubinama i široko se šire. Gdje nema permafrost, korijenski sustav tih istih biljaka manje je raširen i prodire dublje. U mnogim stepskim biljkama korijenje može doći do vode iz velike dubine, a istovremeno imaju mnogo površinskih korijena u horizontu tla bogatom humusom, odakle biljke apsorbiraju elemente mineralne ishrane. Na natopljenom, slabo prozračenom tlu u mangrovama mnoge vrste imaju posebne dišne ​​korijene - pneumatofore.

U odnosu na različita svojstva tla može se razlikovati niz ekoloških skupina biljaka.

Dakle, prema reakciji na kiselost tla, razlikuju se: 1) acidofilni vrste - rastu na kiselim tlima s pH manjim od 6,7 (biljke sphagnum močvara, bijela trava); 2) neutrofilni – gravitiraju prema tlima s pH 6,7–7,0 (većina kultiviranih biljaka); 3) bazofilni– rastu pri pH vrijednosti većoj od 7,0 (mordovnik, šumska žarnica); 4) ravnodušan – može rasti na tlima s različitim pH vrijednostima (đurđica, ovčja vlasulja).

U odnosu na bruto sastav tla postoje: 1) oligotrofni biljke koje su zadovoljne malom količinom elemenata pepela (bijeli bor); 2) eutrofičan, one koje trebaju veliku količinu elemenata pepela (hrast, obični ogrozd, višegodišnja šumarica); 3) mezotrofni, zahtijevaju umjerenu količinu elemenata pepela (smreka).

Nitrofili– biljke koje preferiraju tla bogata dušikom (kopriva).

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

Neke biljne vrste ograničene su na različite podloge: petrofiti rastu na kamenitim tlima, i psamofiti nastanjuju pokretne pijeske.

Teren i priroda tla utječu na specifično kretanje životinja. Na primjer, papkari, nojevi i droplje koji žive na otvorenim prostorima trebaju tvrdu podlogu za povećanje odbijanja pri brzom trčanju. U guštera koji žive na pomičnim pijescima prsti su obrubljeni rubom rožnatih ljuskica, što povećava potpornu površinu (slika 47). Za kopnene stanovnike koji kopaju rupe, gusta tla su nepovoljna. Priroda tla u nekim slučajevima utječe na rasprostranjenost kopnenih životinja koje kopaju jazbine, buše se u tlo kako bi pobjegle od vrućine ili grabežljivaca ili polažu jaja u tlo itd.

Riža. 47. Fan-toed macaklin - stanovnik pijeska Sahare: A - lepezasti macaklin; B – macaklinova noga

Vremenska obilježja. Uvjeti života u zemljino-zračnom okruženju su komplicirani, osim toga, vremenske promjene. Vrijeme - ovo je kontinuirano promjenjivo stanje atmosfere na zemljinoj površini do visine od približno 20 km (granica troposfere). Varijabilnost vremena očituje se u stalnim varijacijama u kombinaciji okolišnih čimbenika kao što su temperatura i vlažnost, naoblaka, oborine, snaga i smjer vjetra itd. Za vremenske promjene, uz njihovu prirodnu izmjenu u godišnji ciklus karakteriziraju neperiodične fluktuacije, što značajno komplicira uvjete za postojanje kopnenih organizama. Vrijeme u znatno manjoj mjeri utječe na život vodenih stanovnika i to samo na naseljenost površinskih slojeva.

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

Zonska raznolikost klime komplicirana je djelovanjem monsunskih vjetrova, rasporedom 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, vrlo slična promjeni zona od niskih geografskih širina do visokih geografskih širina. Sve to stvara iznimnu raznolikost životnih uvjeta na kopnu.

Za većinu kopnenih organizama, osobito malih, nije toliko važna klima područja koliko uvjeti njihovog neposrednog staništa. Vrlo često lokalni elementi okoliša (reljef, ekspozicija, vegetacija i dr.) mijenjaju režim temperature, vlage, svjetlosti, kretanja zraka u određenom području na način da se on bitno razlikuje od klimatskih uvjeta tog područja. Takve lokalne klimatske promjene koje se razvijaju u površinskom sloju zraka nazivaju se mikroklima. Svaka zona ima vrlo raznoliku mikroklimu. Mogu se identificirati mikroklime proizvoljno malih područja. Na primjer, u vjenčićima cvijeća stvara se poseban režim koji koriste insekti koji tamo žive. Nadaleko su poznate razlike u temperaturi, vlažnosti zraka i jačini vjetra na otvorenom prostoru i u šumama, u travnatim sastojinama i na golim površinama tla, na padinama sjevernih i južnih ekspozicija itd. Posebna stabilna mikroklima javlja se u jazbinama, gnijezdima, dupljama. , pećine i druga zatvorena mjesta.

Taloženje. Osim što osiguravaju vodu i stvaraju rezerve vlage, mogu imati i druge ekološke uloge. Tako obilne padaline ili tuča ponekad mehanički djeluju na biljke ili životinje.

Posebno je raznolika ekološka uloga snježnog pokrivača. Dnevna kolebanja temperature prodiru u dubinu snijega samo do 25 cm, dublje temperatura ostaje gotovo nepromijenjena. Uz mraz od -20-30 °C pod slojem snijega od 30-40 cm, temperatura je tek malo ispod nule. Duboki snježni pokrivač štiti pupoljke obnove i štiti zelene dijelove biljaka od smrzavanja; mnoge vrste idu pod snijeg bez odbacivanja lišća, na primjer, dlakava trava, Veronica officinalis, kopitar itd.

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

Male kopnene životinje također vode aktivan način života zimi, stvarajući čitave galerije tunela ispod snijega iu njegovoj debljini. Brojne vrste koje se hrane snijegom prekrivenom vegetacijom karakteriziraju čak i zimsko razmnožavanje, što je zapaženo, na primjer, kod leminga, šumskog i žutogrlog miša, određenog broja voluharica, vodenih štakora itd. Ptice tetrijebe - tetrijeb , tetrijeb, tundra jarebica - kopaju se u snijegu za noć (Sl. 48).

Zimski snježni pokrivač velikim životinjama otežava dobivanje hrane. Mnogi papkari (sobovi, divlje svinje, mošusni govedi) zimi se hrane isključivo snježnim raslinjem, a duboki snježni pokrivač, a posebno tvrda kora na njegovoj površini koja nastaje za vrijeme leda, osuđuju ih na gladovanje. Tijekom nomadskog stočarstva u predrevolucionarnoj Rusiji, velika katastrofa u južnim regijama bila je juta – masovna smrtnost stoke kao posljedica ledenih uvjeta, uskraćivanje životinjama hrane. Kretanje po labavom dubokom snijegu također je teško za životinje. Lisice, na primjer, u snježnim zimama preferiraju područja u šumi pod gustim stablima smreke, gdje je sloj snijega tanji, i gotovo nikada ne izlaze na otvorene proplanke i rubove šuma. Dubina snijega može ograničiti geografsku rasprostranjenost vrsta. Na primjer, pravi jeleni ne prodiru na sjever u ona područja gdje je debljina snijega zimi veća od 40-50 cm.

Bjelina snježnog pokrivača otkriva tamne životinje. Odabir kamuflaže koja odgovara boji pozadine očito je igrao glavnu ulogu u pojavi sezonskih promjena boje kod jarebice jarebice, planinskog zeca, hermelina, lasice i polarne lisice. Na Zapovjedničkim otocima, uz bijele lisice, ima mnogo plavih lisica. Prema zapažanjima zoologa, potonji se uglavnom zadržavaju u blizini tamnih stijena i traka za surfanje bez leda, dok bijeli preferiraju područja sa snježnim pokrivačem.

4.3. Tlo kao stanište

4.3.1. Značajke tla

Tlo je rahli tanki površinski sloj zemlje u dodiru sa zrakom. Unatoč svojoj neznatnoj debljini, ova Zemljina ljuska igra vitalnu ulogu u širenju života. Tlo nije samo čvrsto tijelo, poput većine stijena litosfere, već složeni trofazni sustav u kojem su čvrste čestice okružene zrakom i vodom. Prožeto je šupljinama ispunjenim mješavinom plinova i vodenih otopina, pa se u njemu razvijaju izuzetno raznoliki uvjeti pogodni za život mnogih mikro i makroorganizama (slika 49). U tlu su temperaturne fluktuacije izglađene u usporedbi s površinskim slojem zraka, a prisutnost podzemne vode i prodor oborina stvaraju zalihe vlage i osiguravaju režim vlažnosti između vodenog i kopnenog okoliša. U tlu se koncentriraju rezerve organskih i mineralnih tvari dobivenih umirućom vegetacijom i leševima životinja. Sve to određuje veću 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. 50. Postavljanje korijena u tlo stepskog černozema (prema M. S. Shalyt, 1950.)

U prosjeku se na 1 m 2 sloja tla nalazi više od 100 milijardi protozojskih stanica, milijuni rotifera i tardigrada, deseci milijuna nematoda, deseci i stotine tisuća grinja i proljetnih repova, tisuće drugih člankonožaca, deseci tisuća enhitreje, desetke i stotine kišnih glista, mekušaca i drugih beskralješnjaka . Osim toga, 1 cm 2 tla sadrži desetke i stotine milijuna bakterija, mikroskopskih gljiva, aktinomiceta i drugih mikroorganizama. U osvijetljenim površinskim slojevima u svakom gramu žive stotine tisuća fotosintetskih stanica zelenih, žutozelenih, dijatomeja i modrozelenih algi. Živi organizmi jednako su karakteristični za tlo kao i njegove nežive komponente. Stoga je V. I. Vernadsky tlo klasificirao kao bioinertno tijelo prirode, ističući njegovu zasićenost životom i neraskidivu povezanost s njim.

Heterogenost zemljišnih uvjeta najviše dolazi do izražaja u vertikalnom smjeru. S dubinom se dramatično mijenja niz najvažnijih čimbenika okoliša koji utječu na život stanovnika tla. Prije svega, to se odnosi na strukturu tla. Sadrži tri glavna horizonta, različita po morfološkim i kemijskim svojstvima: 1) gornji humusno-akumulativni horizont A, u kojem se nakuplja i transformira organska tvar i iz kojeg se neki od spojeva odnose vodama ispiranja; 2) inspirativni horizont, ili iluvijal B, gdje se talože i transformiraju odozgo isprane tvari, i 3) matična stijena, ili horizont C, čiji se materijal pretvara u tlo.

Unutar svakog horizonta razlikuje se više podijeljenih slojeva, koji se također jako razlikuju po svojstvima. Na primjer, u području umjerena klima ispod crnogorice ili mješovite šume horizont A sastoji se od legla (A 0)– sloj rastresite nakupine biljnih ostataka, tamno obojeni humusni sloj (A 1), u kojem su čestice organskog podrijetla pomiješane s mineralnim, te podzolni sloj (A 2)– pepeljastosive boje, u kojoj prevladavaju spojevi silicija, a sve topljive tvari ispiru se u dubinu profila tla. I struktura i kemija ovih slojeva su vrlo različite, pa se korijenje biljaka i stanovnici tla, pomaknuvši se samo nekoliko centimetara gore ili dolje, nalaze u različitim uvjetima.

Veličina šupljina između čestica tla pogodnih za život životinja obično se brzo smanjuje s dubinom. Na primjer, u livadskim tlima prosječni promjer šupljina na dubini od 0-1 cm je 3 mm, na 1-2 cm - 2 mm, a na dubini od 2-3 cm - samo 1 mm; dublje su pore tla još manje. Gustoća tla također se mijenja s dubinom. Najrahliji slojevi su oni koji sadrže organsku tvar. Poroznost ovih slojeva određena je činjenicom da organske tvari lijepe čestice minerala u veće agregate, među kojima se povećava volumen šupljina. Iluvijalni horizont je obično najgušći U, cementiran koloidnim česticama ispranim u njega.

Vlaga u tlu prisutna je u različitim stanjima: 1) vezana (higroskopna i filmska) čvrsto pričvršćena na površini čestica tla; 2) kapilara zauzima male pore i može se kretati duž njih u različitim smjerovima; 3) gravitacijski ispunjava veće šupljine i pod utjecajem gravitacije polako cijedi; 4) paroviti se nalazi u zraku tla.

Sadržaj vode varira u različitim tlima iu različitim vremenima. Ako ima previše gravitacijske vlage, tada je režim tla blizak režimu akumulacija. U suhom tlu ostaje samo vezana voda i uvjeti se približavaju onima na kopnu. No, čak iu najsušnijim tlima zrak je vlažniji od prizemnog, pa su stanovnici tla mnogo manje podložni opasnosti od isušivanja nego na površini.

Sastav zraka u tlu je promjenjiv. S dubinom sadržaj kisika u njemu jako opada, a koncentracija ugljičnog dioksida raste. Zbog prisutnosti organskih tvari koje se raspadaju u tlu, zrak u tlu može sadržavati visoku koncentraciju otrovnih plinova kao što su amonijak, sumporovodik, metan itd. Pri poplavi tla ili intenzivnom truljenju biljnih ostataka mogu se pojaviti potpuno anaerobni uvjeti. javljaju se na nekim mjestima.

Oscilacije u temperaturi rezanja samo na površini tla. Ovdje mogu biti čak i jači nego u površinskom sloju zraka. Međutim, sa svakim centimetrom dubine dnevne i sezonske promjene temperature sve su manje i na dubini od 1–1,5 m praktički se više ne mogu pratiti (Sl. 51).

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

Sve ove značajke dovode do činjenice da, unatoč velikoj heterogenosti okolišnih uvjeta u tlu, ono djeluje kao prilično stabilna okolina, posebno za pokretne organizme. Strmi gradijent temperature i vlažnosti u profilu tla omogućuje životinjama u tlu da si manjim pokretima osiguraju odgovarajuće ekološko okruženje.

4.3.2. Stanovnici tla

Heterogenost tla dovodi do činjenice da za organizme različitih veličina ono djeluje kao različit okoliš. Za mikroorganizme je ogromna ukupna površina čestica tla od posebne važnosti, budući da je velika većina mikrobne populacije adsorbirana na njima. Složenost okoliša tla stvara široku raznolikost uvjeta za različite funkcionalne skupine: aerobi i anaerobi, potrošači organskih i mineralnih spojeva. Raspored mikroorganizama u tlu karakterizira fina žarišnost, budući da se već unutar nekoliko milimetara mogu mijenjati različite ekološke zone.

Za male životinje u tlu (sl. 52, 53), koje su objedinjene pod nazivom mikrofauna (praživotinje, rotiferi, tardigrade, nematode i dr.), tlo je sustav mikrorezervoara. U biti, to su vodeni organizmi. Žive u porama tla ispunjenim gravitacijskom ili kapilarnom vodom, a dio života može, poput mikroorganizama, biti u adsorbiranom stanju na površini čestica u tankim slojevima filma vlage. Mnoge od ovih vrsta također žive u običnim vodenim tijelima. Međutim, oblici tla mnogo su manji od slatkovodnih i, osim toga, odlikuju se sposobnošću da dugo ostanu u enciziranom stanju, čekajući nepovoljna razdoblja. Dok su slatkovodne amebe veličine 50-100 mikrona, zemljišne amebe imaju samo 10-15 mikrona. Predstavnici flagelata su posebno mali, često samo 2-5 mikrona. Zemljine cilijate također imaju patuljaste veličine i, štoviše, mogu uvelike promijeniti oblik tijela.

Riža. 52. Testate amebe koje se hrane bakterijama na trulom lišću šumskog tla

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

1–4 – bičevi; 5–8 – gole amebe; 9-10 – testate amebe; 11–13 – cilijate; 14–16 – valjkasti crvi; 17–18 – rotatori; 19–20 – tardigrade

Malo većim životinjama koje dišu zrak, tlo izgleda kao sustav malih špilja. Takve su životinje grupirane pod nazivom mezofauna (Slika 54). Veličine predstavnika mezofaune tla kreću se od desetina do 2-3 mm. U ovu skupinu spadaju uglavnom člankonošci: brojne skupine grinja, primarni beskrilni kukci (kolemboli, proturusi, dvorepi kukci), male vrste krilatih kukaca, simfilne stonoge itd. Nemaju posebne prilagodbe za kopanje. Pužu po zidovima šupljina tla koristeći se udovima ili migoljeći poput crva. Zrak tla zasićen vodenom parom omogućuje disanje kroz pokrivače. Mnoge vrste nemaju trahealni sustav. Takve su životinje vrlo osjetljive na isušivanje. Glavni način bijega od fluktuacija vlažnosti zraka je dublje kretanje. Ali mogućnost duboke migracije kroz šupljine u tlu ograničena je brzim smanjenjem promjera pora, pa je kretanje kroz rupe u tlu dostupno samo najmanjim vrstama. Veći predstavnici mezofaune imaju neke prilagodbe koje im omogućuju da podnose privremeno smanjenje vlažnosti zraka u tlu: zaštitne ljuske na tijelu, djelomičnu nepropusnost ovojnice, čvrstu školjku debelih stijenki s epikutikulom u kombinaciji s primitivnim sustavom dušnika koji osigurava disanje.

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

1 – lažni skorjon; 2 – gama nova zvonarica; 3–4 oribatidne grinje; 5 – stonoga pauroioda; 6 – larva komarca hironomida; 7 - buba iz ove obitelji. Ptiliidae; 8–9 opruge

Predstavnici mezofaune preživljavaju razdoblja poplave tla u mjehurićima zraka. Zrak se zadržava oko tijela životinja zbog njihove nemočive kože, koja je također opremljena dlakama, ljuskama itd. Zračni mjehurić služi maloj životinji kao neka vrsta "fizičke škrge". Disanje se odvija zahvaljujući difuziji kisika u zračni sloj iz okolne vode.

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

Veće životinje tla, veličine tijela od 2 do 20 mm, nazivaju se predstavnicima makrofauna (Slika 55). To su ličinke kukaca, stonoge, enhitreide, gujavice i dr. 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 guranjem čestica tla ili kopanjem novih tunela. Oba načina kretanja ostavljaju traga na vanjska strukturaživotinje.

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

1 - glista; 2 – drvena uši; 3 – stonoga; 4 – dvonoga stonoga; 5 – larva mljevene zlatice; 6 – ličinka kliktača; 7 – krtica cvrčak; 8 - Hruščov larva

Sposobnost kretanja kroz tanke rupe, gotovo bez pribjegavanja kopanju, svojstvena je samo vrstama koje imaju tijelo s malim poprečnim presjekom, sposobno da se snažno savijaju u zavojitim prolazima (stonoge - koštunice i geofili). Rasturajući čestice tla pod pritiskom stijenki tijela, kreću se gliste, ličinke dugonogih komaraca i dr. Učvrstivši stražnji kraj, istanjuju i izdužuju prednji, prodirući u uske pukotine tla, zatim učvršćuju prednji dio tijela i povećati njegov promjer. U tom slučaju, u proširenom području, zbog rada mišića, stvara se jak hidraulički tlak nekompresibilne intrakavitarne tekućine: kod crva - sadržaj kolomičnih vrećica, a kod tipulida - hemolimfa. Tlak se prenosi kroz stijenke tijela na tlo i tako životinja širi bunar. Istodobno, stražnji prolaz ostaje otvoren, što prijeti povećanjem isparavanja i progona grabežljivaca. Mnoge su vrste razvile prilagodbe na ekološki povoljniju vrstu kretanja u tlu - kopanje i blokiranje prolaza iza sebe. Okopavanje se provodi rahljenjem i grabljanjem čestica zemlje. Ličinke raznih insekata za to koriste prednji kraj glave, mandibule i prednje udove, proširene i ojačane debelim slojem hitina, bodljama i izraslinama. Na stražnjem kraju tijela razvijaju se naprave za snažnu fiksaciju - uvlačivi nosači, zupci, kuke. Za zatvaranje prolaza na posljednjim segmentima, brojne vrste imaju posebnu udubljenu platformu uokvirenu kitinskim stranama ili zubima, neku vrstu kolica. Slična područja formiraju se na stražnjoj strani elitre i kod potkornjaka, koji ih također koriste za začepljenje prolaza brašnom za bušenje. Zatvarajući prolaz iza sebe, životinje koje nastanjuju tlo stalno su u zatvorenoj komori, zasićene parama vlastitih tijela.

Razmjena plinova većine vrsta ove ekološke skupine provodi se uz pomoć specijaliziranih dišnih organa, ali se istodobno nadopunjuje izmjenom plina kroz pokrov. Moguće je čak da je moguće i isključivo kožno disanje, npr. kod glista i enhitreida.

Životinje koje se kopaju mogu se udaljiti od slojeva u kojima postoji nepovoljna okolina. Tijekom suše i zime koncentriraju se u dubljim slojevima, obično nekoliko desetaka centimetara od površine.

Megafauna tla su velike rovke, uglavnom sisavci. Brojne vrste provedu cijeli život u tlu (skrtičari, krtice, zokore, euroazijske krtice, zlatne krtice

Africi, tobolčarske krtice u Australiji itd.). Oni stvaraju čitave sustave prolaza i jazbina u tlu. Izgled a anatomske značajke ovih životinja odražavaju njihovu prilagodbu podzemnom načinu života. Imaju nerazvijene oči, zbijeno, izbočeno tijelo s kratkim vratom, kratko gusto krzno, snažne udove za kopanje s jakim pandžama. Sleparice i krtice rahle zemlju svojim sjekutićima. Megafauna tla također treba uključivati ​​velike oligohete, posebno predstavnike obitelji Megascolecidae, koji žive u tropima i Južna polutka. Najveći od njih, australski Megascolides australis, doseže duljinu od 2,5 pa čak i 3 m.

Osim stalnih stanovnika tla, velika ekološka skupina može se razlikovati među velikim životinjama stanovnici jazbine (gofovi, svisci, jerboi, zečevi, jazavci itd.). Hrane se na površini, ali se razmnožavaju, hiberniraju, odmaraju i bježe od opasnosti u tlu. Brojne druge životinje koriste njihove jazbine, nalazeći u njima povoljnu mikroklimu i sklonište od neprijatelja. Burrowers imaju strukturne značajke karakteristične za kopnene životinje, ali imaju niz prilagodbi povezanih s načinom života burrowinga. Primjerice, jazavci imaju duge pandže i jake mišiće na prednjim udovima, usku glavu i male uši. U odnosu na zečeve koji ne kopaju rupe, kunići imaju osjetno skraćene uši i stražnje noge, izdržljiviju lubanju, razvijenije kosti i mišiće podlaktica itd.

Po nizu ekoloških značajki, tlo je sredina između vodenog i kopnenog. Tlo je slično vodenom okolišu po temperaturnom režimu, niskom sadržaju kisika u zraku tla, zasićenosti vodenom parom i prisutnošću vode u drugim oblicima, prisutnosti soli i organskih tvari u otopinama tla te sposobnosti kretati se u tri dimenzije.

Tlo se približava zračnom okruženju prisutnošću zraka u tlu, prijetnjom isušivanja u gornjim horizontima i prilično oštrim promjenama temperaturnog režima površinskih slojeva.

Srednja ekološka svojstva tla kao staništa životinja upućuju na to da je tlo imalo 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 dokazan je radovima M. S. Gilyarova (1912–1985).

4.4. Živi organizmi kao stanište

Mnoge vrste heterotrofnih organizama cijeli život ili dio životnog ciklusa žive u drugim živim bićima, čija tijela im služe kao okolina, po svojstvima bitno drugačija od vanjske.

Riža. 56. Lisne uši koje zaraze lisne uši

Riža. 57. Rezana žuč na listu bukve s ličinkom žučne mušice Mikiola fagi

Predavanje 2. STANIŠTA I NJIHOVA ZNAČAJKA

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

Vodeno stanište

Voda pokriva 71% površine Zemlje. Većina vode koncentrirana 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.

Oko 150.000 vrsta životinja i 10.000 vrsta biljaka živi u vodenom okolišu, što predstavlja samo 7 odnosno 8% ukupnog broja vrsta na Zemlji.

U morima-oceanima, kao iu planinama, izražena je vertikalna zonalnost. Pelagikal - cijeli vodeni stupac - i bentos - dno - posebno se razlikuju u ekologiji. Vodeni stupac, pelagička zona, okomito je podijeljen u nekoliko zona: epipeligala, batipeligala, abisopeligala i ultraabisopeligala(slika 2).

Ovisno o strmini spuštanja i dubini na dnu, također se razlikuje nekoliko zona koje odgovaraju navedenim pelagijskim zonama:

Primorje - rub obale koji je plavljen za vrijeme plime.

Supralitoral - dio obale iznad gornje granice plime i oseke do kojeg dopiru prskanja valova.

Sublitoral - postupno smanjenje kopna do 200 m.

Bathial - strmo udubljenje kopna (kontinentalna padina),

Bezdan - postupno smanjenje dna oceanskog dna; dubina obje zone zajedno doseže 3-6 km.

Ultra-abisal - dubokomorske depresije od 6 do 10 km.

Ekološke skupine hidrobionata. Topla mora i oceani (40 000 vrsta životinja) u ekvatoru i tropima odlikuju se najvećom raznolikošću života; prema sjeveru i jugu flora i fauna mora stotinama je puta osiromašena. Što se tiče distribucije organizama neposredno u moru, većina ih je koncentrirana u površinskim slojevima (epipelagijalu) iu sublitoralu. Ovisno o načinu kretanja i boravka u pojedinim slojevima, morski stanovnici se dijele 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, peraje, kitovi. U slatkovodnim tijelima nekton uključuje vodozemce i mnoge kukce.

Plankton (planktos - lutanje, lebdenje) - skup biljaka (fitoplankton: dijatomeje, zelene i modrozelene (samo slatke vodene površine) alge, biljni bičaši, peridinejci itd.) i malih životinjskih organizama (zooplankton: mali rakovi, veći - pteropodi, mekušci, meduze, ctenofori, neki crvi) koji žive na različitim dubinama, ali nisu sposobni za aktivno kretanje i otpornost na struje. Plankton također uključuje ličinke životinja, tvoreći posebnu skupinu - Neuston . Ovo je pasivno plutajuća "privremena" populacija najvišeg sloja vode, koju predstavljaju različite životinje (deseteronošci, štenonošci i kopepodi, bodljikašci, mnogočetinaši, ribe, mekušci itd.) u stadiju ličinke. Larve, odrastajući, prelaze u donje slojeve pelagela. Iznad neustona nalazi se plaiston - to su organizmi kod kojih gornji dio tijela raste iznad vode, a donji dio u vodi (patka lema, sifonofori itd.). Plankton igra važnu ulogu u trofičkim odnosima biosfere, jer je hrana za mnoge vodene stanovnike, uključujući glavnu hranu za usate kitove (Myatcoceti).

Bentos (bentos – dubina) – hidrobionti dna. Predstavljena je uglavnom pričvršćenim ili sporo pokretnim životinjama (zoobentos: foraminefori, ribe, spužve, koelenterati, crvi, mekušci, ascidijani i dr.), brojniji u plitkim vodama. U plitkim vodama bentos uključuje i biljke (fitobentos: dijatomeje, zelene, smeđe, crvene alge, bakterije). Na dubinama gdje nema svjetla fitobentos je odsutan. Stjenoviti dijelovi dna najbogatiji su fitobentosom.

U jezerima je zoobentos manje bogat i raznolik nego u moru. Tvore ga praživotinje (trepetljikaši, dafnije), pijavice, mekušci, ličinke kukaca i dr. Fitobentos jezera čine slobodnoplutajuće dijatomeje, zelene i modrozelene alge; nema smeđih i crvenih algi.

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

Toplinski način rada. Vodeni okoliš karakterizira manji dobitak topline, jer značajan dio se reflektira, a jednako značajan dio troši se na isparavanje. U skladu s dinamikom temperature kopna, temperature vode pokazuju manja kolebanja dnevnih i sezonskih temperatura. Štoviše, akumulacije značajno izjednačavaju temperaturu u atmosferi obalnih područja. U nedostatku ledenog oklopa, mora zagrijavaju susjedna kopnena područja u hladnoj sezoni, a ljeti hlade i vlaže.

Raspon temperatura vode u Svjetskom oceanu je 38 ° (od -2 do +36 ° C), u slatkovodnim tijelima - 26 ° (od -0,9 do +25 ° C). S dubinom temperatura vode naglo opada. Do 50 m postoje dnevne kolebanja temperature, do 400 - sezonska, dublje postaje konstantna, padajući na +1-3°C. Budući da je temperaturni režim u akumulacijama relativno stabilan, njihovi stanovnici teže stenotermnost.

Zbog različitog stupnja zagrijavanja gornjih i donjih slojeva tijekom godine, oseke i oseke, strujanja i oluja dolazi do stalnog miješanja slojeva vode. Uloga miješanja vode za vodene stanovnike izuzetno je važna, jer time se ujednačava raspodjela kisika i hranjivim tvarima unutar rezervoara, osiguravajući metaboličke procese između organizama i okoliša.

U stajaćim akumulacijama (jezerima) umjerenih geografskih širina vertikalno miješanje odvija se u proljeće i jesen, a tijekom tih sezona temperatura u cijeloj akumulaciji postaje ujednačena, tj. dolazi homotermija. Ljeti i zimi, kao rezultat naglog povećanja zagrijavanja ili hlađenja gornjih slojeva, miješanje vode prestaje. Ova pojava se zove temperaturna dihotomija, a razdoblje privremene stagnacije je stagnacija(ljeti ili zima). Ljeti na površini ostaju lakši topli slojevi koji se nalaze iznad teških hladnih (slika 3). Zimi, naprotiv, u donjem sloju ima više Topla voda, budući da je izravno ispod leda temperatura površinskih voda manja od +4°C i zbog fizikalno-kemijskih svojstava vode postaju lakše od vode temperature iznad +4°C.

Tijekom razdoblja stagnacije jasno se razlikuju tri sloja: gornji (epilimnion) s najdramatičnijim sezonskim kolebanjima temperature vode, srednji (metalimnion ili termoklina), u kojem postoji nagli skok temperature, a dno ( hipolimnion), u kojem temperatura malo varira tijekom godine. U razdobljima stagnacije dolazi do nedostatka kisika u vodenom stupcu - ljeti u donjem dijelu, a zimi u gornjem dijelu, zbog čega zimi često dolazi do pomora ribe.

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

Apsorpcija svjetlosti je to jača što je prozirnost vode manja, što ovisi o broju suspendiranih čestica u njoj (mineralne suspenzije, plankton). Smanjuje se brzim razvojem malih organizama ljeti, au umjerenim i sjevernim širinama čak i zimi, nakon uspostavljanja ledenog pokrivača i njegovog prekrivanja snijegom na vrhu.

Prozirnost karakterizira najveća dubina na kojoj je još vidljiv posebno spušten bijeli disk promjera oko 20 cm (Secchijev disk). Najčišće vode su u Sargaškom moru: disk je vidljiv do dubine od 66,5 m. U Tihom oceanu disk Secchi vidljiv je do 59 m, u Indijskom oceanu - do 50, u plitkim morima - do 5-15 m. Prozirnost rijeka je u prosjeku 1-1,5 m, au najmutnijim rijekama svega 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 desetinke postotka. Zrake iz različitih dijelova spektra različito se apsorbiraju u vodi; prve se apsorbiraju crvene zrake. S dubinom postaje sve tamnija, a boja vode prvo postaje zelena, zatim plava, indigo i na kraju plavoljubičasta, prelazeći u potpuni mrak. Hidrobionti također mijenjaju boju u skladu s tim, 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 fitobentos je odsutan.

Biljke su se prilagodile nedostatku svjetla razvojem velikih kromatofora, kao i povećanjem površine organa za asimilaciju (indeks površine lista). Za dubokomorske alge tipični su snažno razrezani listovi, lisne ploče su tanke i prozirne. Polu-potopljene i plutajuće biljke karakterizira heterofilija - listovi iznad vode su isti kao i kod kopnenih biljaka, imaju čvrstu oštricu, stomatalni aparat je razvijen, au vodi su listovi vrlo tanki, sastoje se od uskih končasti režnjevi.

Životinje, poput biljaka, prirodno mijenjaju svoju boju s dubinom. U gornjim slojevima su jarko obojeni u različitim bojama, u zoni sumraka (brancin, koralji, rakovi) obojeni su u crvene boje - prikladnije je sakriti se od neprijatelja. Dubokomorskim vrstama nedostaju pigmenti. 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 gustoća zraka) i viskoznost vode ( 55 puta veći od zraka) doveli su do razvoja posebnih prilagodbi vodenih organizama :

1) Biljke imaju vrlo slabo razvijena ili potpuno odsutna mehanička tkiva – podupire ih sama voda. Većinu karakterizira uzgon zahvaljujući međustaničnim šupljinama koje nose zrak. Karakterizira ga aktivna vegetativna reprodukcija, razvoj hidrokorije - uklanjanje cvjetnih stabljika iznad vode i distribucija peludi, sjemenki i spora površinskim strujama.

2) U životinja koje žive u vodenom stupcu i aktivno plivaju, tijelo ima aerodinamičan oblik i podmazano je sluzi, što smanjuje trenje pri kretanju. Razvijene naprave za povećanje plovnosti: nakupine masti u tkivima, plivaći mjehuri kod riba, zračne šupljine u sifonoforima. U životinja koje pasivno plivaju, specifična površina tijela povećava se zbog izraslina, bodlji i dodataka; tijelo je spljošteno, a skeletni organi reducirani. 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, čest je pad vida i razvijaju se organi za opip.

Struje. Karakteristična značajka vodenog okoliša je mobilnost. Uzrokuju ga oseke i oseke, morske struje, oluje i različite visine riječnih korita. Prilagodbe hidrobionata:

1) U tekućim rezervoarima biljke su čvrsto pričvršćene za nepokretne podvodne objekte. Donja površina im je prvenstveno podloga. To su zelene i dijatomejske alge, vodene mahovine. Mahovine čak stvaraju gusti pokrivač na brzim tokovima rijeka. U zoni plime i oseke mora mnoge životinje imaju sprave za pričvršćivanje za dno (puževi, barnakuli) ili se skrivaju u pukotinama.

2) U riba tekućih voda tijelo je okruglog promjera, a u riba koje žive pri dnu, kao i u bentoskih beskralježnjaka, tijelo je plosnato. Mnogi imaju organe za pričvršćivanje na podvodne objekte na trbušnoj strani.

Salinitet vode.

Prirodni rezervoari 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). Kada je slanost veća od 40 ppm, vodeno tijelo se naziva hiperslano ili preslano.

1) U slatkoj vodi (hipotonično okruženje) procesi osmoregulacije su dobro izraženi. Hidrobionti su prisiljeni stalno uklanjati vodu koja prodire u njih; oni su homoyosmotični (ciliati "pumpaju" kroz sebe količinu vode jednaku svojoj težini svake 2-3 minute). U slanoj vodi (izotonično okruženje) koncentracija soli u tijelima i tkivima hidrobionata jednaka je (izotonična) koncentraciji soli otopljenih u vodi – oni su poikiloosmotski. Stoga stanovnici slanih voda nemaju razvijene osmoregulacijske funkcije i nisu mogli naseliti slatke vode.

2) Vodene biljke mogu cijelom svojom površinom apsorbirati vodu i hranjive tvari iz vode – „bujona“, stoga su im listovi jako rascijepljeni, a provodna tkiva i korijenje slabo razvijeni. Korijenje služi uglavnom za pričvršćivanje na podvodni supstrat. Većina slatkovodnih biljaka ima korijenje.

Tipično morske i tipično slatkovodne vrste, stenohaline, ne podnose značajne promjene saliniteta vode. Malo je eurihalinskih vrsta. Česti su u boćatim vodama (slatkovodni smuđ, štuka, deverika, cipal, obalni losos).

Sastav plinova u vodi.

U vodi je kisik najvažniji okolišni čimbenik. U vodi zasićenoj kisikom njegov sadržaj ne prelazi 10 ml po 1 litri, što je 21 puta manje nego u atmosferi. Kada se voda miješa, posebno u tekućim rezervoarima, i kako se temperatura smanjuje, sadržaj kisika raste. Neke su ribe vrlo osjetljive na nedostatak kisika (pastrve, gavci, lipljeni) i stoga preferiraju hladne planinske rijeke i potoke. Druge ribe (karaš, šaran, žohar) su nepretenciozne prema sadržaju kisika i mogu živjeti na dnu dubokih rezervoara. Mnogi vodeni kukci, ličinke komaraca i plućni mekušci također su tolerantni na sadržaj kisika u vodi, jer s vremena na vrijeme izranjaju 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 vapnenačkih skeletnih tvorevina životinja (ljušture mekušaca, integumenata rakova, radiolarija). okviri itd.) .

Kiselost. U slatkovodnim vodama kiselost vode, odnosno koncentracija vodikovih iona, varira mnogo više nego u morskim vodama - od pH = 3,7-4,7 (kiselo) do pH = 7,8 (lužnato). Kiselost vode uvelike je određena vrstnim sastavom vodenih biljaka. U kiselim vodama močvara rastu mahovine sphagnum i obiluju rizomi školjki, ali nema bezubih mekušaca (Unio), a drugi mekušci se rijetko nalaze. Mnoge vrste barskih trava i elodea razvijaju se u alkalnom okruženju. Većina slatkovodnih riba živi u pH rasponu od 5 do 9 i ugiba u velikom broju izvan tih vrijednosti. Najproduktivnije su vode s pH 6,5-8,5.

Kiselost morske vode opada s dubinom.

Kiselost može poslužiti kao pokazatelj ukupne brzine metabolizma zajednice. Vode s niskim pH sadrže malo hranjivih tvari, pa je produktivnost izrazito niska.

Hidrostatski tlak u oceanu je od velike važnosti. Uranjanjem u vodu od 10 m, tlak se povećava za 1 atmosferu. U najdubljem dijelu oceana tlak doseže 1000 atmosfera. Mnoge životinje mogu podnijeti nagle fluktuacije tlaka, osobito ako nemaju slobodnog zraka u tijelu. Inače se može razviti plinska embolija. Visoki pritisci, karakteristični za velike dubine, u pravilu inhibiraju vitalne procese.

Prema raspoloživoj količini za hidrobionte organska tvar vodena tijela se mogu podijeliti na: - oligotrofni (plavo i prozirno) – nije bogato hranom, duboko, hladno; - eutrofna (zeleno) – bogato hranom, toplo; distrofičan (smeđa) - siromašna hranom, kisela zbog prisustva velike količine huminskih kiselina u tlu.

Eutrofikacija– obogaćivanje rezervoara organskim nutrijentima pod utjecajem antropogenih čimbenika (na primjer, ispuštanje otpadnih voda).

Ekološka plastičnost vodenih organizama. Slatkovodne biljke i životinje ekološki su plastičnije (euritermalne, eurihalinske) od morskih, a stanovnici priobalnih područja plastičniji su (euritermalni) od dubokomorskih. Postoje vrste koje imaju usku ekološku plastičnost u odnosu na jedan faktor (lotos je stenotermna vrsta, morski račić (Artimia solina) je stenotermna) i široku – u odnosu na druge. Organizmi su plastičniji u odnosu na one faktore koji su promjenjiviji. A to su oni koji su rašireniji (elodeja, rizomi Cyphoderia ampulla). Plastičnost također ovisi o dobi i fazi razvoja.

Zvuk se brže širi u vodi nego u zraku. Zvučna orijentacija općenito je bolje razvijena kod vodenih organizama nego vizualna orijentacija. Brojne vrste čak detektiraju vrlo niske frekvencije vibracija (infrazvuk) koje se javljaju kada se ritam valova mijenja. Brojni vodeni organizmi traže hranu i orijentiraju se pomoću eholokacije — percepcije reflektiranih zvučnih valova (kitovi). Mnogi percipiraju reflektirane električne impulse, proizvodeći pražnjenja različitih frekvencija tijekom plivanja.

Najstarija metoda orijentacije, karakteristična za sve vodene životinje, je percepcija kemije okoliša. Kemoreceptori mnogih vodenih organizama izuzetno su osjetljivi.

Prizemno-zračno stanište

Tijekom evolucije ovaj okoliš je nastao kasnije od vodenog. Ekološki čimbenici prizemno-zračnog okoliša razlikuju se od ostalih staništa visokim intenzitetom svjetlosti, značajnim kolebanjima temperature i vlažnosti zraka te korelacijom svih čimbenika s geografska lokacija, mijenjanje godišnjih doba i doba dana. Okolina je plinovita, stoga je karakterizira niska vlažnost, gustoća i tlak te visok sadržaj kisika.

Karakteristično abiotski faktori okolina svjetla, temperature, vlažnosti - vidi prethodno predavanje.

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

Trenutno se atmosfera sastoji uglavnom od dušika, kisika i relativno manje količine 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 u kopnenim organizmima u usporedbi s primarnim vodenim. Upravo u kopnenom okruženju, na temelju visoke učinkovitosti oksidativnih procesa u tijelu, nastala je životinjska homeotermija. Kisik, zbog stalno visokog sadržaja u zraku, nije faktor koji ograničava život u kopnenom okolišu. Samo se mjestimice, pod određenim uvjetima, stvara privremeni nedostatak, npr. u nakupinama raspadajućih biljnih ostataka, zalihama žitarica, brašna i sl.

Sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u određenim područjima površinskog sloja zraka unutar prilično značajnih granica. Na primjer, u nedostatku vjetra u središtu velikih gradova njegova se koncentracija povećava desetke puta. Postoje redovite dnevne promjene sadržaja ugljičnog dioksida u površinskim slojevima, povezane s ritmom fotosinteze biljaka, te sezonske promjene, uzrokovane promjenama u brzini disanja živih organizama, uglavnom mikroskopske populacije tla. Povećana zasićenost zraka ugljičnim dioksidom događa se u područjima vulkanske aktivnosti, u blizini termalnih izvora i drugih podzemnih izvora ovog plina. Nizak sadržaj ugljičnog dioksida inhibira proces fotosinteze. U uvjetima zatvorenog tla moguće je povećati brzinu fotosinteze povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida; Ovo se koristi u praksi uzgoja staklenika i staklenika.

Dušik iz zraka je inertan plin za većinu stanovnika kopnenog okoliša, no brojni mikroorganizmi (kvržične bakterije, Azotobacter, klostridije, modrozelene alge i dr.) imaju sposobnost vezati ga i uključiti u biološki ciklus.

Lokalni zagađivači koji 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., začepljujući zrak u industrijskim područja. Glavni suvremeni izvor kemijskog i fizičkog onečišćenja atmosfere je antropogeno: rad raznih industrijskih poduzeća i transporta, erozija tla itd. Sumporni oksid (SO 2), na primjer, otrovan je za biljke čak iu koncentracijama od jedan pedeset do tisućiti do milijunti dio volumena zraka Neke su biljne vrste posebno osjetljive na S0 2 i služe kao osjetljivi indikator njegove akumulacije u zraku (npr. lišajevi.

Niska gustoća zraka određuje njegovu malu silu dizanja i beznačajnu potporu. Stanovnici zračnog okoliša moraju imati vlastiti potporni sustav koji podupire tijelo: biljke - različitim mehaničkim tkivima, životinje - čvrstim ili, mnogo rjeđe, hidrostatskim kosturom. Osim toga, svi stanovnici zraka usko su povezani s površinom zemlje, koja im služi za pričvršćivanje i oslonac. Život u suspendiranom stanju u zraku je nemoguć. Istina, mnogi mikroorganizmi i životinje, spore, sjemenke i pelud biljaka redovito su prisutni u zraku i nošeni zračnim strujama (anemohorija), mnoge životinje su sposobne za aktivno letenje, ali kod svih ovih vrsta glavna funkcija njihovog životnog ciklusa je - razmnožavanje – vrši se na površini zemlje. Za većinu njih boravak u zraku povezan je samo s naseljavanjem ili traženjem plijena.

Vjetar ima ograničavajući učinak na aktivnost i ravnomjernu distribuciju organizama. Vjetar može čak promijeniti izgled biljaka, posebno u onim staništima, primjerice u alpskim područjima, gdje drugi čimbenici imaju ograničavajući učinak. U otvorenim planinskim staništima vjetar ograničava rast biljaka i uzrokuje savijanje biljaka na stranu prema vjetru. Osim toga, vjetar povećava evapotranspiraciju u uvjetima niske vlažnosti. Od velike su važnosti oluje, iako je njihov učinak isključivo lokalni. Uragani, pa čak i obični vjetrovi, mogu prenijeti životinje i biljke na velike udaljenosti i time promijeniti sastav zajednica.

Pritisak, očito, nije izravan ograničavajući čimbenik, ali je izravno povezan s vremenom i klimom, koji imaju izravan ograničavajući učinak. Niska gustoća zraka uzrokuje relativno nizak tlak na kopnu. Normalno je 760 mmHg. Kako se nadmorska visina povećava, tlak se smanjuje. Na visini od 5800 m samo je polovično normalno. Nizak tlak može ograničiti distribuciju vrsta u planinama. Za većinu kralješnjaka gornja granica života je oko 6000 m. Pad tlaka povlači za sobom smanjenje opskrbe kisikom i dehidraciju životinja zbog povećanja brzine disanja. Granice napredovanja viših biljaka u planine približno su iste. Nešto otporniji su člankonošci (jaronošci, grinje, pauci) koji se mogu naći na ledenjacima iznad vegetacijske granice.

Općenito, svi su kopneni organizmi puno stenobatniji od vodenih.

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

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

Stanovnici prizemno-zračnog okoliša razvili su prilagodbe:

1) organi koji osiguravaju apsorpciju atmosferskog kisika (stomata kod biljaka, pluća i dušnik kod životinja);

2) snažan razvoj skeletnih tvorevina koje podupiru tijelo u zraku (mehanička tkiva kod biljaka, kostur kod životinja);

3) složeni uređaji za zaštitu od nepovoljnih čimbenika (periodičnost i ritam životnih ciklusa, mehanizmi termoregulacije i dr.);

4) uspostavljena je tijesna veza s tlom (korijenje kod biljaka i udovi kod životinja);

5) karakterizira visoka pokretljivost životinja u potrazi za hranom;

6) leteće životinje (insekti, ptice) i vjetrom nošene sjemenke, plodovi i pelud.

Ekološki čimbenici prizemno-zračnog okoliša regulirani su makroklimom (ekoklima). Ekoklima (makroklima)– klima velikih područja, karakterizirana određenim svojstvima prizemnog sloja zraka. Mikroklima– klima pojedinih staništa (deblo, jazbina životinja i dr.).

41.Ekološki čimbenici prizemno-zračnog okoliša.

1) Zrak:

Odlikuje se konstantnim sastavom (21% kisika, 78% dušika, 0,03% CO 2 i inertnih plinova). Važan je čimbenik okoliša jer Bez atmosferskog kisika nemoguće je postojanje većine organizama, CO 2 se koristi za fotosintezu.

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

Zrak ima ogroman utjecaj na život živih organizama kroz vjetar– kretanje zračnih masa zbog neravnomjernog zagrijavanja atmosfere Suncem. Utjecaj vjetra:

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

2) sudjeluje u oprašivanju biljaka, prenosi pelud;

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

4) uzrokuje promjene u strukturi ovojnice (stvara se gusta ovojnica koja štiti biljke i životinje od pothlađenja i gubitka vlage);

5) sudjeluje u rasprostranjenju životinja i biljaka (dijeli plodove, sjemenke, male životinje).

2) Atmosferske oborine:

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

1) padaline mijenjaju vlažnost zraka i tla;

2) osigurati pristupačnu vodu za vodenu ishranu biljaka i životinja.

a) Kiša:

Najvažniji čimbenici su vrijeme gubitka, učestalost gubitka i trajanje.

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

Priroda kiše:

- Olujna voda– nepovoljna, jer biljke nemaju vremena apsorbirati vodu, a nastaju i potoci koji ispiru gornji plodni sloj tla, biljke i male životinje.

- rominjanje– povoljno, jer osigurati vlagu u tlu i prehranu za biljke i životinje.

- dugotrajan– nepovoljna, jer izazvati poplave, poplave i poplave.

b) Snijeg:

Blagotvorno djeluje na organizam zimi jer:

a) stvara povoljan temperaturni režim u tlu, 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) zimi stvara okruženje za život organizama (glodavaca, kokoši, itd.)

Adaptaciježivotinje zimskim uvjetima:

a) povećava se potporna površina nogu za hodanje po snijegu;

b) selidba i hibernacija (anabioza);

c) prelazak na ishranu određenom hranom;

d) promjena navlaka itd.

Negativni učinci snijega:

a) obilje snijega dovodi do mehaničkih oštećenja biljaka, vlaženja biljaka i njihovog vlaženja kada se snijeg u proljeće otopi.

b) stvaranje kore i leda (ometa izmjenu plinova životinja i biljaka pod snijegom, stvara poteškoće za dobivanje hrane).

42. Vlažnost tla.

Glavni čimbenik vodene ishrane primarnih proizvođača – zelenih biljaka.

Vrste vode u tlu:

1) Gravitacijska voda – zauzima široke prostore između čestica tla i pod utjecajem gravitacije odlazi u dublje slojeve. Biljke ga lako apsorbiraju kada je u zoni korijenskog sustava. Rezerve u tlu obnavljaju se oborinama.

2) Kapilarna voda – ispunjava najmanje prostore između čestica tla (kapilare). Ne pomiče se prema dolje, drži se silom prianjanja. Zbog isparavanja s površine tla nastaje uzlazno strujanje vode. Biljke dobro apsorbiraju.

1) i 2) voda dostupna biljkama.

3) Kemijski vezana voda – voda kristalizacije (gips, glina i sl.). Nedostupan biljkama.

4) Fizički vezana voda – također nedostupan biljkama.

A) film(labavo spojeni) – nizovi dipola koji se međusobno obavijaju. Oni se drže na površini čestica tla silom od 1 do 10 atm.

b) higroskopan(snažno vezan) - obavija čestice tla tankim filmom i drži ga na mjestu sila od 10 000 do 20 000 atm.

Ako je u tlu samo nedostupna voda, biljka će uvenuti i umrijeti.

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

Ukupna količina vode – KZ = stupanj opskrbljenosti postrojenja vodom.

43.Geografska zonalnost prizemno-zračnog okoliša.

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

Klimatske zone→ klimatske podzone → klimatske pokrajine.

Walterova klasifikacija:

1) Ekvatorijalna zona – nalazi se između 10 0 sjeverne geografske širine i 10 0 južne geografske širine. Ima 2 kišne sezone, što odgovara položaju Sunca u zenitu. Godišnja količina oborina i vlažnost zraka su visoke, a mjesečna kolebanja temperature mala.

2) tropska zona – nalazi se sjeverno i južno od ekvatora, do 30 0 sjeverne i južne zemljopisne širine. Karakteriziraju ga ljetna kišna razdoblja i zimska suša. Količina oborina i vlažnost zraka smanjuju se s udaljenošću od ekvatora.

3) Suha suptropska zona – nalazi se do 35 0 geografske širine. Količina padalina i vlažnost zraka su neznatne, a godišnja i dnevna kolebanja temperature vrlo su značajna. Rijetko ima mrazova.

4) Prijelazna zona – karakteriziraju zimska kišna razdoblja i vruća ljeta. Češće se javljaju mrazevi. Mediteran, Kalifornija, južna i jugozapadna Australija, jugozapad Južne Amerike.

5) Umjerena zona – karakteriziraju ciklonalne oborine čija količina opada s udaljenošću od oceana. Godišnja kolebanja temperature su oštra, ljeta vruća, zime mrazne. Podijeljen u podzone:

A) topla umjerena podzona– zimsko razdoblje praktički se ne ističe, sva su godišnja doba više ili manje vlažna. Južna Afrika.

b) tipična umjerena klimatska podzona– hladna kratka zima, hladno ljeto. Srednja Europa.

V) podzona aridne umjerene klime kontinentalnog tipa– karakteriziran oštrim temperaturnim kontrastima, malom količinom oborina i niskom vlagom zraka. Srednja Azija.

G) podzone borealne, odnosno hladne umjerene klime– ljeta su svježa i vlažna, zima traje pola godine. Sjeverno Sjeverna Amerika i sjevernu Euroaziju.

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.

Umjereno tipično za Bjelorusiju kontinentalna klima uz dodatnu vlagu. Negativni aspekti bjeloruske klime:

Nestabilno vrijeme u proljeće i jesen;

Blago proljeće s dugotrajnim otopljenjima;

Kišno ljeto;

Kasni proljetni i rani jesenski mrazevi.

Unatoč tome, u Bjelorusiji raste oko 10.000 biljnih vrsta, živi 430 vrsta kralježnjaka i oko 20.000 vrsta beskralješnjaka.

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

44. Tlo kao životna sredina. Opće karakteristike.

Pod “okolinom” podrazumijevamo sve ono što okružuje tijelo i na njega utječe na ovaj ili onaj način. Drugim riječima, životni okoliš karakterizira određeni skup okolišnih čimbenika. srijeda- životni okoliš - vodeni okoliš - okoliš tlo-zrak - okoliš tla - organizam kao životni okoliš - ključni pojmovi.

Općeprihvaćena definicija okoliš 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 okoliša koja imaju skup specifičnih okolišnih čimbenika: -zemno-vodeni (kopno); - 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 kopneno-zračnog okoliša života, a prije svega plinskog sastava atmosfere. Gotovo sav kisik u zemljinoj atmosferi biogenog je podrijetla. Glavna obilježja prizemno-zračnog okoliša su

Velike promjene čimbenika okoliša,

Heterogenost sredine,

Djelovanje sila gravitacije,

Niska gustoća zraka.

Kompleks fizičko-geografskih i klimatskih čimbenika vezanih uz određeni prirodno područje, dovodi do prilagodbe organizama životu u tim uvjetima, raznolikosti životnih oblika. Visok sadržaj kisika u atmosferi (oko 21%) uvjetuje mogućnost formiranja visoke (energetske) razine metabolizma. Atmosferski zrak karakterizira niska i promjenljiva vlažnost. Ta je okolnost uvelike ograničila mogućnosti razvoja prizemno-zračnog okoliša.

Atmosfera(od grč. atmos - para i sphaira - lopta), plinoviti omotač zemlje. Nemoguće je naznačiti točnu gornju granicu zemljine atmosfere. 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 i razvijaju se sve vremenske pojave.

2)Stratosfera- sloj iznad troposfere do 40 km. Karakterizira ga gotovo potpuna postojanost temperature s visinom. U gornjem dijelu stratosfere je najveća koncentracija ozona, koji apsorbira veliku količinu ultraljubičastog zračenja Sunca.

3) Mezosfera- sloj između 40 i 80 km; u 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 nesmetanog prodora kozmičkog zračenja).

5) Egzosfera(scattering sphere) - sloj iznad 800 - 1000 km, iz kojeg se molekule plina raspršuju u svemir. Atmosfera propušta 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), diskontinuirani vodeni omotač Zemlje, smješten između atmosfere i čvrste kore (litosfere). Predstavlja ukupnost oceana, mora, jezera, rijeka, močvara, kao i podzemnih voda. Hidrosfera pokriva oko 71% Zemljine površine. Kemijski sastav hidrosfere približava se prosječnom sastavu morske vode.

Količina slatke vode čini 2,5% sve vode na planetu; 85% - morska voda. Rezerve slatke vode raspoređene su izrazito neravnomjerno: 72,2% - led; 22,4% - podzemne vode; 0,35% - atmosfera; 5,05% - stabilan riječni tok i jezerska voda. Voda koju možemo koristiti 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 su dnevne i sezonske kolebanja temperature. Ogroman ekološki značaj, imaju veliku gustoću i viskoznost vode. Specifična težina vode usporediva je s onom tijela živih organizama. Gustoća vode je otprilike 1000 puta veća od gustoće zraka. Stoga se vodeni organizmi (osobito oni koji se aktivno kreću) susreću s većom silom hidrodinamičkog otpora. Velika gustoća vode je razlog da se mehaničke vibracije (vibracije) dobro šire u vodenom okolišu. To je vrlo važno za osjetila, orijentaciju u prostoru i između vodeni stanovnici. Brzina zvuka u vodenom okolišu ima veću frekvenciju eholokacijskih signala. Četiri puta veći nego u zraku. Dakle, postoji cijela 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 osobitosti ekoloških uvjeta koji su oblikovali specifične prilagodbe kopnenih biljaka i životinja, što se ogleda u nizu morfoloških, anatomskih, fizioloških, biokemijskih i bihevioralnih prilagodbi.

Mala gustoća atmosferskog zraka otežava održavanje oblika tijela, zbog čega su nastale biljke i životinje sustav podrške. U biljkama su to mehanička tkiva (ličje i drvena vlakna) koja pružaju otpornost na statička i dinamička opterećenja: vjetar, kiša, snježni pokrivač. Napeto stanje stanične stijenke (turgor), uzrokovano nakupljanjem tekućine s visokim osmotskim tlakom u vakuolama stanica, određuje elastičnost lišća, stabljike trave i cvijeća. Kod životinja potporu tijelu osigurava hidrokostur (kod valjkastih crva), egzoskelet (kod insekata) i unutarnji kostur (kod sisavaca).

Niska gustoća okoliša olakšava kretanje životinja. Mnoge kopnene vrste sposobne su letjeti (aktivno ili jedriti) - ptice i kukci, tu su i predstavnici sisavaca, vodozemaca i gmazova. Let je povezan s kretanjem i potragom za plijenom.Aktivan let moguć je zahvaljujući modificiranim prednjim udovima i razvijenim prsnim mišićima. Kod jedrilica između prednjih i stražnjih udova formirani su kožni nabori koji se istežu i igraju ulogu padobrana.

Visoka pokretljivost zračnih masa formirala je najstariji način oprašivanja biljaka vjetrom (anemofilija), koji je karakterističan za mnoge biljke. srednja traka i raspršivanje vjetrom. Ova ekološka skupina organizama (aeroplankton) prilagodila se zbog svoje velike relativne površine zbog padobrana, krila, izbočina pa čak i mreža ili zbog svoje vrlo male veličine.

Nizak atmosferski tlak, koji inače iznosi 760 mmHg (ili 101,325 Pa), i male razlike u tlaku stvorili su osjetljivost kod gotovo svih kopnenih stanovnika na jake promjene tlaka. Gornja granica života za većinu kralježnjaka je oko 6 000 m. Pad atmosferski pritisak S povećanjem nadmorske visine smanjuje se topljivost kisika u krvi. To ubrzava disanje, a posljedično učestalo disanje dovodi do dehidracije. Ova jednostavna ovisnost nije tipična samo za rijetke vrste ptica i neke beskralješnjake.

Plinski sastav okoliša kopno-zrak karakterizira visok sadržaj kisika (više od 20 puta veći nego u vodenom okolišu). To omogućuje životinjama vrlo visok metabolizam. Stoga je samo na kopnu mogla nastati homeotermija (sposobnost održavanja stalne tjelesne temperature, uglavnom zahvaljujući unutarnjoj energiji).

Važnost temperature u životu organizama određena je njezinim utjecajem na brzinu biokemijskih reakcija. Povećanje 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 cjelovitost unutarstaničnih struktura). U osnovi, na kopnu živi organizmi mogu postojati samo u rasponu od 0 ° - +50 °, jer te su temperature kompatibilne s odvijanjem osnovnih životnih procesa. Međutim, svaka vrsta ima svoju gornju i donju smrtonosnu vrijednost temperature, vrijednost supresije temperature i temperaturni optimum.

Organizmi čiji život i aktivnost ovise o vanjskoj toplini (mikroorganizmi, gljive, biljke, beskralješnjaci, ciklostomi, ribe, vodozemci, gmazovi) nazivaju se poikilotermi. Među njima ima stenoterma (kriofili – prilagođeni malim razlikama niske temperature i termofili – prilagođeni malim razlikama u visokim temperaturama) i euritermi, koji mogu egzistirati unutar velike temperaturne amplitude. Prilagodbe na podnošenje niskih temperatura, koje omogućuju dugotrajnu regulaciju metabolizma, odvijaju se u organizmima na dva načina: a) sposobnošću podnošenja biokemijskih i fizioloških promjena - nakupljanjem antifriza, čime se snižava ledište tekućina u stanica i tkiva te stoga sprječava stvaranje leda; promjena skupa, koncentracije i aktivnosti enzima, promjena; b) otpornost na smrzavanje (otpornost na hladnoću) je privremeni prestanak aktivnog stanja (hipobioza ili kriptobioza) ili nakupljanje glicerola, sorbitola, manitola u stanicama, koji sprječavaju kristalizaciju tekućine.

Euriterme imaju dobro razvijenu sposobnost prijelaza u latentno stanje kada postoje značajna temperaturna odstupanja od optimalne vrijednosti. Nakon suzbijanja hladnoćom organizmi na određenoj temperaturi uspostavljaju normalan metabolizam, a ta se temperaturna vrijednost naziva temperaturni prag razvoja ili biološka nula razvoja.

Temelj sezonskih promjena kod euritermnih vrsta, koje su široko rasprostranjene, je aklimatizacija (pomak u temperaturnom optimumu), kada se neki geni inaktiviraju, a drugi uključuju, odgovorni za zamjenu jednih enzima drugima. Ovaj fenomen se nalazi u različite dijelove domet.

Kod biljaka je metabolička toplina izrazito neznatna, pa je njihovo postojanje određeno temperaturom zraka unutar staništa. Biljke se prilagođavaju toleriranju prilično velikih temperaturnih fluktuacija. Glavna stvar u ovom slučaju je transpiracija, koja hladi površinu lišća kada se pregrije; smanjenje lisne plojke, pokretljivost lišća, pubescencija, voštani premaz. Biljke se prilagođavaju hladnim uvjetima pomoću oblika rasta (patuljast rast, jastučasti rast, rešetka) i boje. Sve se to odnosi na fizičku termoregulaciju. Fiziološka termoregulacija je opadanje lišća, odumiranje prizemnog dijela, prelazak slobodne vode u vezano stanje, nakupljanje antifriza itd.).

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

Homeotermne životinje (ptice i sisavci) imaju stalnu tjelesnu temperaturu i malo ovise o temperaturi okoline. Karakteriziraju ih prilagodbe koje se temelje na naglom povećanju oksidativnih procesa kao rezultat usavršavanja živčanog, krvožilnog, dišnog i drugih organskih sustava. Imaju biokemijsku termoregulaciju (pri padu temperature zraka pojačava se metabolizam lipida; pojačavaju se oksidativni procesi, osobito u skeletnim mišićima; postoji specijalizirano smeđe masno tkivo, u kojem sva oslobođena kemijska energija odlazi na stvaranje ATP-a i zagrijavanje tijela; povećava se volumen unesene hrane) . Ali takva termoregulacija ima klimatska ograničenja (neisplativa zimi, u polarnim uvjetima, ljeti u tropskim i ekvatorijalnim zonama).

Tjelesna termoregulacija je ekološki korisna (refleksno skupljanje i širenje krvnih žila u koži, učinak toplinske izolacije krzna i perja, protustrujna izmjena topline), jer provodi se zadržavanjem topline u tijelu (Chernova, Bylova, 2004).

Termoregulacija ponašanja homeoterma karakterizirana je raznolikošću: promjena položaja, traženje skloništa, izgradnja složenih jazbina, gnijezda, migracija, grupno ponašanje itd.

Najvažniji ekološki čimbenik za organizme je svjetlost. Procesi koji se odvijaju pod utjecajem svjetlosti su fotosinteza (koristi se 1-5% upadne svjetlosti), transpiracija (75% upadne svjetlosti se koristi za isparavanje vode), sinkronizacija vitalnih funkcija, kretanje, vid, sinteza od vitamina.

Morfologija biljaka i struktura biljnih zajednica organizirani su tako da najučinkovitije apsorbiraju sunčevu energiju. Površina biljaka koja prima svjetlo Globus 4 puta veći od površine planeta (Akimova, Haskin, 2000). Za žive organizme valna duljina je bitna, jer zrake različite dužine imaju različito biološko značenje: infracrveno zračenje (780 - 400 nm) djeluje na toplinske centre živčani sustav, regulirajući oksidativne procese, motoričke reakcije itd., ultraljubičaste zrake (60 - 390 nm) djelujući na pokrovna tkiva, potiču proizvodnju raznih vitamina, potiču rast i reprodukciju stanica.

Vidljiva svjetlost je od posebne važnosti jer... važno za biljke visokokvalitetni sastav Sveta. U spektru zraka razlikujemo fotosintetsko aktivno zračenje (PAR). Valna duljina ovog spektra je u rasponu od 380 – 710 (370-720 nm).

Sezonska dinamika osvjetljenja povezana je s astronomskim uzorcima, sezonskim klimatskim ritmom određenog područja i različito se izražava na različitim geografskim širinama. Za niže slojeve, ovi obrasci su također superponirani na fenološko stanje vegetacije. Dnevni ritam promjena osvjetljenja je od velike važnosti. Tijek zračenja poremećen je promjenama stanja atmosfere, naoblakom itd. (Goryshina, 1979).

Biljka je neprozirno tijelo koje djelomično reflektira, upija i propušta svjetlost. U stanicama i tkivima lišća postoje različite tvorevine koje osiguravaju apsorpciju i prijenos svjetlosti.Da bi se povećala produktivnost biljaka, povećava se ukupna površina i broj fotosintetskih elemenata, što se postiže višekatnim rasporedom lišća na biljci. ; slojeviti raspored biljaka u zajednici.

U odnosu na intenzitet osvjetljenja razlikuju se tri skupine: svjetloljubive, sjenovite, otporne na sjenu, koje se razlikuju po anatomskim i morfološkim prilagodbama (kod svjetloljubivih biljaka lišće je manje, pokretljivo, dlakavo, ima voštani premaz, debela kutikula, kristalne inkluzije, itd. u biljkama koje vole sjenu, listovi su veliki, kloroplasti su veliki i brojni); fiziološke prilagodbe ( različita značenja kompenzacija svjetla).

Odaziv na duljinu dana (trajanje osvjetljenja) naziva se fotoperiodizam. U biljkama su tako važni procesi kao što su cvjetanje, formiranje sjemena, rast, prijelaz u stanje mirovanja i opadanje lišća povezani sa sezonskim promjenama duljine dana i temperature. Da bi neke biljke procvjetale potrebno je trajanje dana preko 14 sati, drugima je dovoljno 7 sati, a treće cvatu bez obzira na duljinu dana.

Za životinje svjetlo ima informacijsku vrijednost. Prije svega, prema dnevnoj aktivnosti, životinje se dijele na dnevne, mrazne i noćne. Organ koji pomaže u navigaciji u prostoru su oči. Različiti organizmi imaju različit stereoskopski vid - osoba ima opći vid od 180° - stereoskopski-140°, zec ima opći vid od 360°, stereoskopski 20°. Binokularni vid je uglavnom karakterističan za grabežljive životinje (mačke i ptice). Osim toga, reakcija na svjetlo određuje fototaksiju (kretanje prema svjetlu),

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

Najvažniji čimbenik okoliša u životu kopnenih organizama je voda. Neophodno je održavati strukturni integritet stanica, tkiva, ali i cijelog organizma, jer je glavni 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 (u lišću trave - 83-86%, lišću drveća - 79 -82%, debla drveća 40-55%, u tijelima insekata - 46-92%, vodozemaca - do 93%, sisavaca - 62-83%).

Postojanje u kopneno-zrak okruženju predstavlja bitan problem organizmima u očuvanju vode u tijelu. Stoga su oblik i funkcije kopnenih biljaka i životinja prilagođeni zaštiti od isušivanja. U životu biljaka važna je opskrba vodom, njezino provođenje i transpiracija, ravnoteža vode (Walter, 1031, 1937, Shafer, 1956). Promjene u ravnoteži vode najbolje se očituju u usisnoj moći korijena.

Biljka može apsorbirati vodu iz tla sve dok se sila usisavanja korijena može natjecati sa snagom usisavanja tla. Vrlo razgranat korijenski sustav osigurava veliko područje kontakta između upijajućeg dijela korijena i otopina tla. Ukupna duljina korijena može doseći 60 km. Usisna snaga korijena varira ovisno o vremenu i svojstvima okoliša. Što je veća usisna površina korijena, to se više vode apsorbira.

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

prema vodni režim razlikovati ekološke skupine biljaka.

1. Higrofite su kopnene biljke koje žive na vlažnim staništima s visokom vlažnošću zraka i opskrbljenosti tla vodom. Karakteristične značajke higrofita su debeli, slabo razgranati korijeni, zračne šupljine u tkivima i otvoreni stomati.

2. Mezofiti – biljke umjereno vlažnih staništa. Njihova sposobnost toleriranja tla i atmosferske suše je ograničena. Može se naći u sušnim staništima - razvija se brzo u kratkom vremenu. Odlikuje se dobro razvijenim korijenovim sustavom s brojnim korijenovim dlakama i regulacijom intenziteta transpiracije.

3. Kserofiti – biljke suhih staništa. To su biljke otporne na sušu, suhe biljke. Stepski kserofiti mogu izgubiti do 25% vode bez oštećenja, pustinjski kserofiti - do 50% vode sadržane u njima (za usporedbu, šumski mezofiti uvenu s gubitkom 1% vode sadržane u lišću). Prema prirodi anatomskih, morfoloških i fizioloških prilagodbi koje osiguravaju aktivan život ovih biljaka u uvjetima nedostatka vlage, kserofiti se dijele na sukulente (imaju mesnate i sočne listove i stabljike, sposobni su akumulirati velike količine vode u njihova tkiva, razvijaju malu usisnu silu i upijaju vlagu iz oborina) i sklerofite (suhe biljke koje intenzivno isparavaju vlagu, imaju uske i male listove koji se ponekad uvijaju u cjevčicu, mogu podnijeti jaku dehidraciju, usisnu snagu korijeni mogu biti i do nekoliko desetaka atmosfera).

U različitim skupinama životinja, u procesu prilagodbe uvjetima kopnenog postojanja, glavna stvar bila je spriječiti gubitak vode. Životinje dobivaju vodu različiti putevi– pićem, uz sočnu hranu, kao rezultat metabolizma (zbog oksidacije i razgradnje masti, bjelančevina i ugljikohidrata). Neke životinje mogu apsorbirati vodu kroz slojeve vlažne podloge ili zraka. Gubitak vode nastaje kao posljedica isparavanja s pokrova, isparavanja sa sluznice dišnog trakta, izlučivanja urina i neprobavljenih ostataka hrane. Životinje koje vodu dobivaju pićem ovise o položaju vodenih površina (veliki sisavci, mnoge ptice).

Važan čimbenik za životinje je vlažnost zraka, jer... ovaj pokazatelj određuje količinu isparavanja s površine tijela. Zato je struktura tjelesnih integumenata važna za ravnotežu vode u tijelu životinje. Kod insekata smanjenje isparavanja vode s tjelesne površine osiguravaju gotovo neprobojna kutikula i specijalizirani organi za izlučivanje (malpigijevi tubuli), koji izlučuju gotovo netopljivi produkt metabolizma, te spirakule, koje smanjuju gubitak vode kroz sustav izmjene plinova - kroz traheje i traheole.

Kod vodozemaca većina vode ulazi u tijelo kroz propusnu kožu. Propusnost kože regulirana je hormonom koji luči stražnji režanj hipofize. Vodozemci izlučuju vrlo velike količine razrijeđenog urina, koji je hipotoničan u odnosu na tjelesne tekućine. U suhim uvjetima vodozemci mogu smanjiti gubitak vode urinom. Osim toga, ove životinje mogu akumulirati vodu mjehur i potkožnih limfnih prostora.

Gmazovi imaju mnogo prilagodbi na različitim razinama - morfološkoj (gubitak vode sprječava orožnjava koža), fiziološkoj (pluća smještena unutar tijela, čime se smanjuje gubitak vode), biokemijskoj (u tkivima se stvara mokraćna kiselina koja se izlučuje bez puno gubitka vlage, tkiva mogu tolerirati povećane koncentracije soli za 50%).

Kod ptica je brzina isparavanja niska (koža je relativno nepropusna za vodu, nema znojnih žlijezda ni perja). Ptice gube vodu (do 35% tjelesne težine dnevno) disanjem zbog visoke ventilacije u plućima i visoke tjelesne temperature. Ptice imaju proces reapsorpcije vode iz dijela vode u urinu i izmetu. Neki morske ptice(pingvini, ganeti, kormorani, albatrosi) koji jedu ribu i piju morska voda, u očnim dupljama nalaze se solne žlijezde pomoću kojih se iz organizma uklanja višak soli.

U sisavaca su organi izlučivanja i osmoregulacije parni, složeni bubrezi, koji se opskrbljuju krvlju i reguliraju sastav krvi. Time se osigurava stalan sastav intracelularne i intersticijske tekućine. Relativno stabilan osmotski tlak krvi održava se zahvaljujući ravnoteži između unosa vode pićem i gubitka vode izdahnutim zrakom, znojem, izmetom i urinom. Za finu regulaciju osmotskog tlaka odgovoran je antidiuretski hormon (ADH) koji se izlučuje iz stražnjeg režnja hipofize.

Među životinjama postoje skupine: higrofili, kod kojih su mehanizmi za regulaciju metabolizma vode slabo razvijeni ili uopće odsutni (to su životinje koje vole vlagu i zahtijevaju visoku vlažnost okoliša - proljećnice, uši, komarci, drugi člankonošci, kopneni mekušci i vodozemci) ; kserofili, koji imaju dobro razvijene mehanizme regulacije metabolizma vode i prilagodbe zadržavanju vode u tijelu, žive u sušnim uvjetima; mezofili koji žive u uvjetima umjerene vlažnosti.

Neizravno djelujući ekološki čimbenik u prizemno-zračnom okruženju je reljef. Svi oblici reljefa utječu na raspored biljaka i životinja kroz promjene hidrotermalnog režima ili vlažnosti tla i tla.

U planinama na različitim nadmorskim visinama mijenjaju se klimatski uvjeti, što rezultira visinskom zoniranjem. Zemljopisna izolacija u planinama pridonosi stvaranju endema i očuvanju reliktnih vrsta biljaka i životinja. Riječne poplavne ravnice olakšavaju kretanje južnijih skupina biljaka i životinja prema sjeveru. Ekspozicija padina je od velike važnosti, što stvara uvjete za širenje zajednica koje vole toplinu prema sjeveru duž južnih padina, i zajednica koje vole hladnoću prema jugu duž sjevernih padina („preliminarno pravilo“, V.V. Alekhina) .

Tlo postoji samo u prizemno-zračnom okruženju i nastaje kao rezultat međudjelovanja starosti teritorija, matične stijene, klime, reljefa, biljaka i životinja te ljudskog djelovanja. Mehanički sastav (veličina mineralnih čestica), kemijski sastav (pH vodene otopine), slanost tla i bogatstvo tla su od ekološke važnosti. Svojstva tla također djeluju na žive organizme kao neizravni čimbenici, mijenjajući termohidrološki režim, uzrokujući (prvenstveno) prilagođavanje biljaka dinamici tih uvjeta i utječući na prostornu diferencijaciju organizama.