Habitat. Kako se okolje kopno-zrak razlikuje od vodnega okolja?

Na planetu Zemlja je več glavnih življenjskih okolij:

vodo

zemlja-zrak

prst

živi organizem.

Vodno bivalno okolje.

V vodi živeči organizmi imajo prilagoditve, ki jih določajo fizikalne lastnosti vode (gostota, toplotna prevodnost, sposobnost raztapljanja soli).

Zaradi vzgona vode številni majhni prebivalci vodnega okolja visijo in se ne morejo upreti tokovom. Zbirka takšnih majhnih vodnih prebivalcev se imenuje plankton. Plankton vključuje mikroskopske alge, majhne rake, ribja jajca in ličinke, meduze in številne druge vrste.

Plankton

Planktonske organizme prenašajo tokovi in ​​se jim ne morejo upreti. Prisotnost planktona v vodi omogoča filtracijski način prehranjevanja, to je pasiranje, z uporabo različnih pripomočkov, majhnih organizmov in delcev hrane, suspendiranih v vodi. Razvita je tako pri plavajočih kot pri sedečih pridnenih živalih, kot npr morske lilije, školjke, ostrige in drugi. Sedeče življenje bi bilo za vodne prebivalce nemogoče, če ne bi bilo planktona, to pa je možno le v okolju z zadostno gostoto.

Gostota vode otežuje aktivno gibanje v njej, zato morajo imeti hitro plavajoče živali, kot so ribe, delfini, lignji, močne mišice in poenostavljeno obliko telesa.

Mako morski pes

Zaradi velike gostote vode pritisk z globino močno narašča. Globoko vodno življenje sposoben prenesti pritisk, ki je tisočkrat večji kot na površini zemlje.

Svetloba prodre v vodo le do majhne globine, zato lahko rastlinski organizmi obstajajo le v zgornjih horizontih vodnega stolpca. Tudi v najčistejših morjih je fotosinteza mogoča le do globine 100-200 m. velike globine rastlin ni, globokomorske živali pa živijo v popolni temi.

Temperaturni režim v rezervoarjih je blažji kot na kopnem. Zaradi visoke toplotne kapacitete vode se temperaturna nihanja v njej izravnajo in vodnim prebivalcem se ni treba prilagajati hude zmrzali ali štirideset stopinj toplote. Samo v toplih izvirih se lahko temperatura vode približa vrelišču.

Ena od težav v življenju vodnih prebivalcev je omejena količina kisika. Njegova topnost ni zelo visoka in se poleg tega močno zmanjša, ko je voda onesnažena ali segreta. Zato v rezervoarjih včasih pride do stradanja - množične smrti prebivalcev zaradi pomanjkanja kisika, ki se pojavi iz različnih razlogov.

Ubijanje rib

Solna sestava medija je zelo pomembna tudi za vodni organizmi. Morske vrste ne morejo živeti v sladkih vodah, sladkovodne živali pa ne morejo živeti v morjih zaradi motenj v delovanju celic.

Prizemno-zračno okolje življenja.

To okolje ima drugačen nabor funkcij. Na splošno je bolj zapleten in raznolik kot vodni. Ima veliko kisika, veliko svetlobe, močnejše spremembe temperature v času in prostoru, občutno šibkejše padce tlaka, pogosto se pojavlja pomanjkanje vlage. Čeprav mnoge vrste lahko letijo in majhne žuželke, pajke, mikroorganizme, semena in rastlinske spore prenašajo zračni tokovi, se prehranjevanje in razmnoževanje organizmov dogaja na površini tal ali rastlin. V okolju z nizko gostoto, kot je zrak, organizmi potrebujejo podporo. Zato imajo kopenske rastline razvita mehanska tkiva, kopenske živali pa imajo bolj poudarjen notranji ali zunanji skelet kot vodne živali. Nizka gostota zraka omogoča lažje gibanje v njem. Približno dve tretjini prebivalcev kopnega obvlada aktivno in pasivno letenje. Večinoma so žuželke in ptice.

Črni zmaj

Metulj Caligo

Zrak je slab prevodnik toplote. To olajša ohranjanje toplote, ki nastane v organizmih, in vzdrževanje stalne temperature pri toplokrvnih živalih. Sam razvoj toplokrvnosti je postal mogoč v kopenskem okolju. Predniki so moderni vodni sesalci- kiti, delfini, mroži, tjulnji - nekoč so živeli na kopnem.

Kopenski prebivalci imajo veliko različnih prilagoditev, povezanih z oskrbo z vodo, zlasti v sušnih razmerah. V rastlinah je močan koreninski sistem, vodotesna plast na površini listov in stebel, sposobnost uravnavanja izhlapevanja vode skozi želodce. Pri živalih so to tudi drugačne strukturne značilnosti telesa in ovojnice, poleg tega pa ustrezno vedenje prispeva tudi k ohranjanju vodnega ravnovesja. Lahko se na primer preselijo v napajalne luknje ali se aktivno izogibajo posebno sušnim razmeram. Nekatere živali lahko celo življenje preživijo na suhi hrani, na primer jerbos ali dobro znani oblačilni molji. V tem primeru voda, ki jo potrebuje telo, nastane zaradi oksidacije sestavin hrane.

Korenina kameljega trna

V življenju kopenskih organizmov igrajo pomembno vlogo tudi številni drugi okoljski dejavniki, kot so sestava zraka, vetrovi in ​​topografija zemeljskega površja. Posebej pomembna sta vreme in podnebje. Prebivalci kopnega zračno okolje morajo biti prilagojeni podnebju dela Zemlje, kjer živijo, in prenašati spremenljivost vremenske razmere.

Tla kot življenjsko okolje.

Tla so tanka plast kopenske površine, obdelana z dejavnostjo živih bitij. Trdni delci so v tleh prežeti z porami in votlinami, napolnjenimi delno z vodo in delno z zrakom, zato se lahko v tleh naselijo tudi majhni vodni organizmi. Prostornina majhnih votlin v tleh je zelo pomembna značilnost le-tega. V ohlapnih tleh je lahko do 70%, v gostih tleh pa približno 20%. V teh porah in votlinah ali na površini trdnih delcev živi ogromno različnih mikroskopskih bitij: bakterije, glive, praživali, valjasti črvi, členonožci. Večje živali same delajo prehode v zemlji.

Prebivalci tal

Celotna tla so prepredena s koreninami rastlin. Globina tal je določena z globino prodiranja korenin in aktivnostjo rovnih živali. Ni več kot 1,5-2 m.

Zrak v votlinah tal je vedno nasičen z vodno paro, njegova sestava je obogatena z ogljikovim dioksidom in osiromašena s kisikom. Na ta način so življenjske razmere v tleh podobne vodnemu okolju. Po drugi strani pa se razmerje med vodo in zrakom v tleh nenehno spreminja glede na vremenske razmere. Temperaturna nihanja so na površini zelo ostra, vendar se z globino hitro zgladijo.

Glavna značilnost talnega okolja je stalna oskrba z organskimi snovmi, predvsem zaradi odmiranja rastlinskih korenin in odpadanja listov. Je dragocen vir energije za bakterije, glive in številne živali, zato je prst življenjsko najbolj bogato okolje. Njen skriti svet je zelo bogat in raznolik.

Živi organizmi kot življenjsko okolje.

Široka trakulja

Življenje na kopnem je zahtevalo prilagoditve, za katere se je izkazalo, da so možne le pri visoko organiziranih živih organizmih. Prizemno-zračno okolje je težje za življenje, zanj je značilna visoka vsebnost kisika, majhna količina vodne pare, majhna gostota itd. S tem so se močno spremenili pogoji dihanja, izmenjave vode in gibanja živih bitij.

Nizka gostota zraka določa njegovo majhno dvižno silo in nepomembno podporo. Organizmi zračnega okolja morajo imeti svoj podporni sistem, ki podpira telo: rastline - različna mehanska tkiva, živali - trden ali hidrostatični skelet. Poleg tega so vsi prebivalci zraka tesno povezani s površjem zemlje, ki jim služi za pritrditev in oporo.

Nizka gostota zraka zagotavlja nizek upor pri gibanju. Zato so mnoge kopenske živali pridobile sposobnost letenja. 75% vseh kopenskih živali, predvsem žuželk in ptic, se je prilagodilo aktivnemu letu.

Zahvaljujoč mobilnosti zraka ter navpičnih in vodoravnih tokov zračnih mas, ki obstajajo v nižjih plasteh ozračja, je možno pasivno letenje organizmov. V zvezi s tem so številne vrste razvile anemohorijo - razpršitev s pomočjo zračnih tokov. Anemohorija je značilna za spore, semena in plodove rastlin, protozojske ciste, majhne žuželke, pajke itd. Organizmi, ki jih pasivno prenašajo zračni tokovi, se skupaj imenujejo aeroplankton.

Kopenski organizmi obstajajo v razmerah relativno nizkega tlaka zaradi nizke gostote zraka. Običajno je 760 mmHg. Z naraščanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje. Nizek pritisk lahko omeji razširjenost vrst v gorah. Pri vretenčarjih je zgornja meja življenja približno 60 mm. Zmanjšanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja stopnje dihanja. Višje rastline imajo približno enake meje napredovanja v gorah. Nekoliko bolj vzdržljivi so členonožci, ki jih najdemo na ledenikih nad mejo vegetacije.

Plinska sestava zraka. Poleg fizikalnih lastnosti zračnega okolja so njegove lastnosti zelo pomembne za obstoj kopenskih organizmov. Kemijske lastnosti. Plinska sestava zraka v površinski plasti atmosfere je precej enotna glede na vsebnost glavnih sestavin (dušik - 78,1%, kisik - 21,0%, argon - 0,9%, ogljikov dioksid - 0,003% po prostornini).

Visoka vsebnost kisika je prispevala k povečanju presnove pri kopenskih organizmih v primerjavi s primarnimi vodnimi organizmi. V kopenskem okolju je na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu nastala živalska homeotermija. Kisik zaradi konstantno visoke vsebnosti v zraku ni omejevalni dejavnik za življenje v kopenskem okolju.

Vsebnost ogljikovega dioksida se lahko na določenih območjih površinske plasti zraka spreminja v dokaj pomembnih mejah. Povečana nasičenost zraka s CO? pojavlja se na območjih vulkanske dejavnosti, v bližini termalnih vrelcev in drugih podzemnih iztokov tega plina. V visokih koncentracijah je ogljikov dioksid strupen. V naravi so takšne koncentracije redke. Nizka vsebnost CO 2 zavira proces fotosinteze. V zaprtih tleh lahko povečate hitrost fotosinteze s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida. To se uporablja v praksi rastlinjakov in rastlinjakov.

Dušik v zraku je za večino prebivalcev zemeljskega okolja inerten plin, vendar ga imajo določeni mikroorganizmi (vozličaste bakterije, dušikove bakterije, modrozelene alge itd.) sposobnost, da ga vežejo in vključijo v biološki krogotok snovi.

Pomanjkanje vlage je ena bistvenih značilnosti zemeljsko-zračnega okolja življenja. Celoten razvoj kopenskih organizmov je potekal v znamenju prilagajanja na pridobivanje in ohranjanje vlage. Režimi vlažnosti na kopnem so zelo raznoliki - od popolne in stalne nasičenosti zraka z vodno paro na nekaterih območjih tropov do skoraj popolne odsotnosti v suhem zraku puščav. Obstajajo tudi velike dnevne in sezonske variabilnosti vsebnosti vodne pare v ozračju. Oskrba kopenskih organizmov z vodo je odvisna tudi od padavinskega režima, prisotnosti rezervoarjev, zalog vlage v tleh, bližine vodnih virov itd.

To je pri kopenskih organizmih pripeljalo do razvoja prilagoditve na različne režime oskrbe z vodo.

Temperaturni režim. Naslednja značilnost okolje zrak-zemlja obstajajo znatna temperaturna nihanja. V večini kopenskih območij so dnevni in letni temperaturni razponi več deset stopinj. Odpornost na temperaturne spremembe v okolju med kopenskimi prebivalci je zelo različna, odvisno od specifičnega habitata, v katerem poteka njihovo življenje. Na splošno pa so kopenski organizmi v primerjavi z vodnimi veliko bolj evritermni.

Življenjske razmere v prizemno-zračnem okolju dodatno otežujejo obstoj vremenskih sprememb. Vreme - nenehno spreminjajoče se razmere atmosfere na površju, do nadmorske višine približno 20 km (meja troposfere). Spremenljivost vremena se kaže v nenehnem spreminjanju kombinacije okoljskih dejavnikov, kot so temperatura, zračna vlaga, oblačnost, padavine, moč in smer vetra itd. Dolgoročni vremenski režim je značilen za podnebje območja. Pojem "podnebje" ne vključuje le povprečnih vrednosti meteoroloških pojavov, temveč tudi njihov letni in dnevni cikel, odstopanje od njega in njihovo pogostost. Podnebje je odvisno od geografskih razmer območja. Glavna podnebna dejavnika - temperatura in vlažnost - se merita s količino padavin in nasičenostjo zraka z vodno paro.

Za večino kopenskih organizmov, zlasti majhnih, podnebje območja ni tako pomembno kot pogoji njihovega neposrednega habitata. Zelo pogosto lokalni okoljski elementi (relief, ekspozicija, vegetacija itd.) spremenijo režim temperatur, vlažnosti, svetlobe, gibanja zraka na določenem območju tako, da se bistveno razlikuje od podnebnih razmer območja. Takšne podnebne spremembe, ki se razvijejo v površinski plasti zraka, imenujemo mikroklima. V vsakem območju je mikroklima zelo raznolika. Možno je prepoznati mikroklime zelo majhnih območij.

Tudi svetlobni režim prizemno-zračnega okolja ima nekaj posebnosti. Intenzivnost in količina svetlobe sta tukaj največji in praktično ne omejujeta življenja zelenih rastlin, kot v vodi ali zemlji. Na kopnem lahko obstajajo izjemno svetloljubne vrste. Za veliko večino kopenskih živali z dnevno in celo nočno aktivnostjo je vid ena glavnih metod orientacije. Pri kopenskih živalih je vid pomemben pri iskanju plena, številne vrste imajo celo barvni vid. V zvezi s tem žrtve razvijejo prilagoditvene lastnosti, kot so obrambna reakcija, kamuflažna in opozorilna obarvanost, mimikrija itd. Pri vodnih prebivalcih so takšne prilagoditve veliko manj razvite. Pojav svetlo obarvanih cvetov višjih rastlin je povezan tudi z značilnostmi aparata opraševalcev in navsezadnje s svetlobnim režimom okolja.

Lastnosti terena in tal so tudi življenjski pogoji za kopenske organizme in predvsem rastline. Lastnosti zemeljske površine, ki ekološko vplivajo na njene prebivalce, združujejo »edafski okoljski dejavniki« (iz grščine »edaphos« - »tla«).

Glede na različne lastnosti tal lahko ločimo več ekoloških skupin rastlin. Tako jih glede na reakcijo na kislost tal ločimo:

1) acidofilne vrste - rastejo na kislih tleh s pH najmanj 6,7 (rastline sphagnum barja);

2) nevtrofilne - rastejo na tleh s pH 6,7–7,0 (večina gojenih rastlin);

3) bazofilni - rastejo pri pH nad 7,0 (Echinops, lesna vetrnica);

4) ravnodušen - lahko raste na tleh z drugačen pomen pH (šmarnica).

Rastline se razlikujejo tudi po vlažnosti tal. Nekatere vrste so omejene na različne substrate, na primer pettrofiti rastejo na kamnitih tleh, pazmofiti poseljujejo rahli pesek.

Teren in narava tal vplivata na specifično gibanje živali: na primer parkljarji, noji, droplje, ki živijo na odprtih prostorih, trda tla, da povečajo odboj pri teku. Pri kuščarjih, ki živijo v premikajočem se pesku, so prsti obrobljeni z robom poroženelih lusk, ki povečuje oporo. Za kopenske prebivalce, ki kopljejo luknje, je gosta prst neugodna. Narava tal v določenih primerih vpliva na razširjenost kopenskih živali, ki kopljejo luknje ali se zakopljejo v zemljo, ali v zemljo odlagajo jajčeca itd.



Z okoljem razumemo vse, kar telo obdaja in tako ali drugače vpliva nanj. Z drugimi besedami, za življenjsko okolje je značilen določen nabor okoljskih dejavnikov. sreda- bivalno okolje - vodno okolje - okolje zemlja-zrak - okolje tal- organizem kot življenjsko okolje - ključni pojmi.

Splošno sprejeta definicija okolju je definicija Nikolaja Pavloviča Naumova: " sreda- vse, kar obdaja organizme, neposredno ali posredno vpliva na njihovo stanje, razvoj, preživetje in razmnoževanje." Na Zemlji obstajajo štiri kvalitativno različna življenjska okolja, ki imajo nabor specifičnih okoljskih dejavnikov: -zemeljsko-vodni (kopenski); - voda; - tla; - drugi organizmi.

Zemlja-zrak za okolje je značilna velika raznolikost življenjskih razmer, ekološke niše in organizmov, ki jih naseljujejo. Organizmi imajo primarno vlogo pri oblikovanju pogojev kopno-zračnega okolja življenja, predvsem pa plinske sestave ozračja. Skoraj ves kisik v zemeljskem ozračju je biogenega izvora. Glavne značilnosti prizemno-zračnega okolja so

Velike spremembe okoljskih dejavnikov,

Heterogenost okolja,

Delovanje gravitacijskih sil,

Nizka gostota zraka.

Kompleks fizičnogeografskih in podnebnih dejavnikov, povezanih z določenim naravnim območjem, vodi do prilagajanja organizmov življenju v teh razmerah in raznolikosti življenjskih oblik. Visoka vsebnost kisika v ozračju (približno 21%) določa možnost oblikovanja visoke (energijske) stopnje metabolizma. Atmosferski zrak za katero je značilna nizka in spremenljiva vlažnost. Ta okoliščina je v veliki meri omejila možnosti razvoja prizemno-zračnega okolja.

Vzdušje(iz grškega atmos - para in sphaira - krogla), plinasta lupina zemlje. Nemogoče je navesti natančno zgornjo mejo zemeljske atmosfere. Ozračje ima izrazito plastovito strukturo. Glavne plasti ozračja:

1)Troposfera- višina 8 - 17 km. v njej se koncentrira vsa vodna para in 4/5 mase ozračja in razvijajo se vsi vremenski pojavi.

2)Stratosfera- plast nad troposfero do 40 km. Zanjo je značilna skoraj popolna konstantnost temperature z nadmorsko višino. V zgornjem delu stratosfere je največja koncentracija ozona, ki absorbira veliko količino ultravijoličnega sevanja Sonca.

3) Mezosfera- plast med 40 in 80 km; v spodnji polovici se temperatura dvigne od +20 do +30 stopinj, v zgornji polovici pade skoraj do -100 stopinj.

4) Termosfera(ionosfera) - plast med 80 - 1000 km, ki ima povečano ionizacijo molekul plina (pod vplivom nemotenega prodornega kozmičnega sevanja).

5) Eksosfera(razpršilna krogla) - plast nad 800 - 1000 km, iz katere se molekule plina razpršijo v vesolje. Atmosfera prepušča 3/4 sončnega sevanja, s čimer se poveča skupna količina toplote, porabljene za razvoj naravni procesi Zemlja.

Vodno življenjsko okolje. Hidrosfera (iz hidro... in krogla), prekinjena vodna lupina Zemlja, ki se nahaja med atmosfero in trdno skorjo (litosfero). Predstavlja celoto oceanov, morij, jezer, rek, močvirij, pa tudi podtalnice. Hidrosfera pokriva približno 71% zemeljske površine. Kemična sestava Hidrosfera se približuje povprečni sestavi morske vode.

Količina sladke vode predstavlja 2,5 % vse vode na planetu; 85 % - morska voda. Zaloge sladke vode so zelo neenakomerno porazdeljene: 72,2% - led; 22,4% - podtalnica; 0,35% - atmosfera; 5,05% - stabilen rečni pretok in jezerska voda. Voda, ki jo lahko uporabimo, predstavlja le 10-12 % vse sladke vode na Zemlji.

Primarno okolježivljenje je bilo ravno vodno okolje. Prvič, večina organizmov ni sposobna aktivnega življenja brez vstopa vode v telo ali brez vzdrževanja določene vsebnosti tekočine v telesu. Glavna značilnost vodno okolje je: dnevna in sezonska nihanja temperature. Ogromen ekološki pomen, imajo visoko gostoto in viskoznost vode. Specifična teža vode je primerljiva s telesom živih organizmov. Gostota vode je približno 1000-krat večja od gostote zraka. Zato se vodni organizmi (predvsem aktivno gibljivi) srečujejo z večjo silo hidrodinamičnega upora. Velika gostota vode je razlog, da se mehanske vibracije (tresljaji) dobro širijo v vodnem okolju. To je zelo pomembno za čute, orientacijo v prostoru in med vodnimi prebivalci. Hitrost zvoka v vodnem okolju ima višjo frekvenco eholokacijskih signalov. Štirikrat večji kot v zraku. Zato obstaja cela skupina vodnih organizmov (tako rastlin kot živali), ki obstajajo brez obvezne povezave z dnom ali drugim substratom, ki "plava" v vodnem stolpcu.

Kopensko-zračni habitat je v svojih ekoloških razmerah veliko bolj zapleten kot vodno okolje. Za življenje na kopnem so morale tako rastline kot živali razviti cel sklop popolnoma novih prilagoditev.

Gostota zraka je 800-krat manjša od gostote vode, zato je življenje v zraku praktično nemogoče. Le bakterije, spore gliv in cvetni prah rastlin so redno prisotni v zraku in jih lahko zračni tokovi prenašajo na znatne razdalje, vendar v vseh glavna funkcijaživljenjski cikel - razmnoževanje poteka na površini zemlje, kjer obstajajo hranila. Kopenski prebivalci so se prisiljeni razvijati podporni sistem,

podpiranje telesa. Pri rastlinah so to različna mehanska tkiva, živali imajo zapleten kostni skelet. Nizka gostota zraka določa nizko odpornost proti gibanju. Zato so mnoge kopenske živali tekom evolucije lahko izkoristile okoljske prednosti te značilnosti zračnega okolja in pridobile sposobnost za kratkotrajno ali dolgotrajno letenje. Ne le ptice in žuželke, tudi posamezni sesalci in plazilci se lahko gibljejo po zraku. Na splošno lahko vsaj 60 % kopenskih živalskih vrst aktivno leti ali drsi z uporabo zračnih tokov.

Življenje mnogih rastlin je v veliki meri odvisno od gibanja zračnih tokov, saj je veter tisti, ki nosi njihov cvetni prah in pride do opraševanja. Ta metoda opraševanja se imenuje anemofilija. Anemofilija je značilna za vse golosemenke, med kritosemenkami pa rastline, oprašene z vetrom, predstavljajo vsaj 10% celotnega števila vrst. Značilen za mnoge vrste anemohorija– poravnava z uporabo zračnih tokov. V tem primeru se ne premikajo zarodne celice, temveč zarodki organizmov in mladi posamezniki - semena in majhni plodovi rastlin, ličinke žuželk, majhni pajki itd. Anemohorna semena in plodovi rastlin imajo bodisi zelo majhne velikosti (za na primer semena orhidej) ali raznih krilatih in padalskih prirastkov, zaradi katerih se poveča sposobnost načrtovanja. Organizmi, ki se pasivno prenašajo z vetrom, se skupaj imenujejo aeroplankton po analogiji s planktonskimi prebivalci vodnega okolja.

Nizka gostota zraka povzroča zelo nizek pritisk na kopno v primerjavi z vodnim okoljem. Na morski gladini je 760 mm Hg. Umetnost. Z naraščanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje in je na višini približno 6000 m le polovica tistega, ki ga običajno opazimo na površju Zemlje. Za večino vretenčarjev in rastlin je to zgornja meja razširjenosti. Nizek pritisk v gorah povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja hitrosti dihanja. Na splošno je velika večina kopenskih organizmov veliko bolj občutljiva na spremembe tlaka kot vodni prebivalci, saj nihanje tlaka v kopenskem okolju običajno ne presega desetin atmosfere. Celo velike ptice, ki se lahko dvignejo na višino več kot 2 km, se znajdejo v razmerah, v katerih se pritisk od tal razlikuje za največ 30 %.

Za življenje kopenskih organizmov so poleg fizikalnih lastnosti zraka zelo pomembne tudi njegove kemične lastnosti. Plinska sestava zraka v površinski plasti ozračja je povsod enakomerna, kar je posledica stalnega mešanja zračnih mas s konvekcijo in vetrnimi tokovi. Na sedanji stopnji razvoja zemeljske atmosfere v sestavi zraka prevladujeta dušik (78%) in kisik (21%), sledita inertni plin argon (0,9%) in ogljikov dioksid (0,035%). Višja vsebnost kisika v kopensko-zračnem habitatu v primerjavi z vodnim okoljem prispeva k povečanju stopnje presnove pri kopenskih živalih. V kopenskem okolju so nastali fiziološki mehanizmi, ki temeljijo na visoki energijski učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu, kar je omogočilo sesalcem in pticam, da vzdržujejo svojo telesno temperaturo in telesno aktivnost na stalni ravni, kar jim je dalo možnost, da živijo samo v toplih, ampak tudi v hladnih predelih Zemlje. Trenutno kisik zaradi visoke vsebnosti v ozračju ni eden od dejavnikov, ki omejujejo življenje v kopenskem okolju. Vendar pa lahko pod določenimi pogoji pride do njegovega pomanjkanja v tleh.

Koncentracija ogljikovega dioksida se lahko v površinskem sloju spreminja v dokaj pomembnih mejah. Na primer, v odsotnosti vetra v velikih mestih in industrijskih središčih je lahko vsebnost tega plina desetkrat višja od koncentracije v naravnih nemotenih biocenozah zaradi njegovega intenzivnega sproščanja med zgorevanjem organskega goriva. Povečane koncentracije ogljikovega dioksida se lahko pojavijo tudi na območjih vulkanske dejavnosti. Visoke koncentracije CO 2 (več kot 1 %) so strupene za živali in rastline, nizke vsebnosti tega plina (manj kot 0,03 %) pa zavirajo proces fotosinteze. Glavni naravni vir CO 2 je dihanje talnih organizmov. Ogljikov dioksid prihaja iz tal v ozračje, še posebej intenzivno pa ga oddajajo zmerno vlažna, dobro ogreta tla z veliko količino organske snovi. Na primer bukova tla širokolistni gozd oddajajo od 15 do 22 kg / ha ogljikovega dioksida na uro, peščena peščena tla - ne več kot 2 kg / ha. Vsebnost ogljikovega dioksida in kisika se dnevno spreminja talne plasti zraka, ki ga določa ritem živalskega dihanja in rastlinske fotosinteze.

Dušik, ki je glavna sestavina zračne mešanice, je zaradi inertnih lastnosti nedostopen za neposredno absorpcijo za večino prebivalcev okolja zemlja-zrak. Samo nekateri prokariontski organizmi, vključno z gomoljičnimi bakterijami in modrozelenimi algami, imajo sposobnost absorbiranja dušika iz zraka in ga vključujejo v biološki krog snovi.

Najpomembnejši okoljski dejavnik v kopenskih habitatih je sončna svetloba. Vsi živi organizmi za obstoj potrebujejo energijo od zunaj. Njen glavni vir je sončna svetloba, ki predstavlja 99,9 % celotne energijske bilance na zemeljskem površju, 0,1 % pa je energija globokih plasti našega planeta, katere vloga je precej velika le na določenih območjih intenzivnega vulkanskega delovanja. , na primer na Islandiji ali Kamčatki v Dolini gejzirjev. Če vzamemo 100 % sončne energije, ki doseže površino Zemljine atmosfere, se približno 34 % odbije nazaj v vesolje, 19 % se absorbira pri prehodu skozi atmosfero in le 47 % doseže ekosisteme kopno-zrak in vodne ekosisteme v oblika neposredne in razpršene sevalne energije. Neposredno sončno sevanje je elektromagnetno sevanje z valovno dolžino od 0,1 do 30.000 nm. Delež razpršenega sevanja v obliki žarkov, odbitih od oblakov in zemeljskega površja, narašča z zmanjševanjem višine Sonca nad obzorjem in z večanjem vsebnosti prašnih delcev v ozračju. Narava vpliva sončne svetlobe na žive organizme je odvisna od njihove spektralne sestave.

Kratkovalovni ultravijolični žarki z valovno dolžino manj kot 290 nm so uničujoči za vsa živa bitja, saj imajo sposobnost ioniziranja in cepitve citoplazme živih celic. Te nevarne žarke 80–90 % absorbira ozonski plašč, ki se nahaja na nadmorski višini 20 do 25 km. Ozonska plast, ki je skupek molekul O 3, nastane kot posledica ionizacije molekul kisika in je tako produkt fotosintetske aktivnosti rastlin v svetovnem merilu. To je nekakšen "dežnik", ki pokriva kopenske skupnosti pred škodljivim ultravijoličnim sevanjem. Predvideva se, da je nastala pred približno 400 milijoni let, zaradi sproščanja kisika med fotosintezo oceanskih alg, kar je omogočilo razvoj življenja na kopnem. Zelo kemično reaktivni so tudi dolgovalovni ultravijolični žarki z valovno dolžino med 290 in 380 nm. Dolgotrajna in intenzivna izpostavljenost jim škoduje organizmom, a mnogi od njih potrebujejo majhne odmerke. Žarki z valovno dolžino približno 300 nm povzročajo nastanek vitamina D pri živalih, z valovno dolžino od 380 do 400 nm - vodijo do pojava porjavelosti kot zaščitne reakcije kože. V območju vidne sončne svetlobe, tj. ki jih zazna človeško oko, vključuje žarke z valovno dolžino od 320 do 760 nm. Znotraj vidnega dela spektra je območje fotosintetsko aktivnih žarkov - od 380 do 710 nm. V tem območju svetlobnih valov poteka proces fotosinteze.

Svetloba in njena energija, ki v veliki meri določata temperaturo okolja v določenem habitatu, vplivata na izmenjavo plinov in izhlapevanje vode z listi rastlin, spodbujata delovanje encimov za sintezo beljakovin in nukleinskih kislin. Rastline potrebujejo svetlobo za nastanek pigmenta klorofila, nastanek strukture kloroplastov, tj. strukture, odgovorne za fotosintezo. Pod vplivom svetlobe se rastlinske celice delijo in rastejo, cvetijo in plodijo. Končno sta razširjenost in številčnost nekaterih rastlinskih vrst ter posledično struktura biocenoze odvisni od intenzivnosti svetlobe v posameznem habitatu. V slabših svetlobnih razmerah, na primer pod krošnjami listnatega ali smrekovega gozda, ali v jutranjih in večernih urah postane svetloba pomemben omejitveni dejavnik, ki lahko omeji fotosintezo. V jasnem poletnem dnevu lahko na odprtem rastišču ali v zgornjem delu drevesnih krošenj v zmernih in nizkih zemljepisnih širinah doseže osvetljenost 100.000 luksov, za uspešnost fotosinteze pa zadostuje 10.000 luksov. Pri zelo visoki osvetlitvi se začne proces beljenja in uničenja klorofila, kar bistveno upočasni proizvodnjo primarne organske snovi med fotosintezo.

Kot veste, se zaradi fotosinteze absorbira ogljikov dioksid in sprosti kisik. Vendar pa se v procesu dihanja rastlin podnevi, zlasti ponoči, kisik absorbira, CO 2 pa se, nasprotno, sprosti. Če postopoma povečujete intenzivnost svetlobe, se bo hitrost fotosinteze ustrezno povečala. Čez čas bo prišel trenutek, ko se bosta fotosinteza in dihanje rastline natančno uravnovesila in nastajanje čiste biološke snovi, t.j. ki jih rastlina sama ne porabi v procesu oksidacije in dihanja za svoje potrebe, prenehajo. To stanje, v katerem je skupna plinska izmenjava CO 2 in O 2 enaka 0, se imenuje odškodninska točka.

Voda je ena od nujno potrebnih snovi za uspešen potek procesa fotosinteze, njeno pomanjkanje pa negativno vpliva na potek številnih celičnih procesov. Tudi večdnevno pomanjkanje vlage v tleh lahko povzroči resne izgube pri žetvi, ker... Snov, ki zavira rast tkiva, abscizinska kislina, se začne kopičiti v listih rastlin.

Optimalna temperatura zraka za fotosintezo večine rastlin v zmernem pasu je približno 25 ºС. Pri višjih temperaturah se hitrost fotosinteze upočasni zaradi povečanih stroškov dihanja, izgube vlage zaradi izhlapevanja za hlajenje rastline in zmanjšane porabe CO2 zaradi zmanjšane izmenjave plinov.

Rastline doživljajo različne morfološke in fiziološke prilagoditve svetlobni način zemeljsko-zračni habitat. Glede na zahteve glede stopnje osvetlitve so vse rastline običajno razdeljene v naslednje okoljske skupine.

Fotofilna oz heliofiti– rastline odprtih, stalno dobro osvetljenih rastišč. Listi heliofitov so običajno majhni ali z razrezano listno ploščo, z debelo zunanjo steno epidermalnih celic, pogosto z voskasto prevleko, ki delno odbija odvečno svetlobno energijo, ali z gosto pubescenco, ki omogoča učinkovito odvajanje toplote, z velikim številom mikroskopske luknjice - želodci, skozi katere prihajajo plini.in izmenjava vlage z okoljem, z dobro razvitimi mehanskimi tkivi in ​​tkivi, ki so sposobna shranjevati vodo. Listi nekaterih rastlin iz te skupine so fotometrični, tj. lahko spreminjajo svoj položaj glede na višino sonca. Opoldne so listi nameščeni na robu sonca, zjutraj in zvečer pa vzporedno z njegovimi žarki, kar jih ščiti pred pregrevanjem in omogoča uporabo svetlobe in sončne energije v zahtevani meri. Heliofiti so del skupnosti v skoraj vseh naravnih območjih, vendar jih je največ v ekvatorialnem in tropskem pasu. To so deževnice tropski gozdovi zgornji sloj, rastline savan zahodne Afrike, stepe Stavropol in Kazahstan. Sem spadajo na primer koruza, proso, sirek, pšenica, nageljnove žbice in evforbije.

Senčnoljubne oz sciofiti– rastline spodnjih slojev gozda, globoke grape. Sposobni so živeti v razmerah znatnega senčenja, kar je zanje norma. Listi sciofitov so razporejeni vodoravno, običajno so temno zelene barve in večji v primerjavi s heliofiti. Celice povrhnjice so velike, vendar s tanjšimi zunanjimi stenami. Kloroplasti so veliki, vendar je njihovo število v celicah majhno. Število stomatov na enoto površine je manjše kot pri heliofitih. Senčne rastline zmernega podnebnega pasu vključujejo mahove, mahove, zelišča iz družine ingverjev, navadno kislico, dvolistno miniko itd. Sem spadajo tudi številne rastline spodnjega sloja tropski pas. Mahovi kot rastline najnižjega sloja gozda lahko živijo pri osvetlitvi do 0,2% celotne površine gozdne biocenoze, mahovi - do 0,5%, cvetnice pa se lahko normalno razvijajo le pri osvetlitvi najmanj 1 % celotnega zneska. Pri sciofitih se procesi dihanja in izmenjave vlage odvijajo z manjšo intenzivnostjo. Intenzivnost fotosinteze hitro doseže maksimum, vendar se s precejšnjo osvetlitvijo začne zmanjševati. Kompenzacijska točka se nahaja v slabih svetlobnih pogojih.

Rastline, odporne na senco, lahko prenesejo znatno senčenje, vendar dobro rastejo tudi na svetlobi in so prilagojene znatnim sezonskim spremembam osvetlitve. V to skupino spadajo travniške rastline, gozdna zelišča in grmovnice, ki rastejo v senci. Na močno osvetljenih območjih rastejo hitreje, pri zmerni svetlobi pa se razvijajo povsem normalno.

Odnos do svetlobnega režima se pri rastlinah spreminja skozi njihov individualni razvoj – ontogenezo. Sadike in mlade rastline mnogih travniških trav in dreves so bolj odporne na senco kot odrasle rastline.

V življenju živali ima vidni del svetlobnega spektra tudi precej pomembno vlogo. Svetloba za živali je potreben pogoj vizualna orientacija v prostoru. Primitivne oči mnogih nevretenčarjev so preprosto posamezne celice, občutljive na svetlobo, ki jim omogočajo zaznavanje določenih nihanj v osvetlitvi, menjavanje svetlobe in sence. Pajki lahko razlikujejo obrise premikajočih se predmetov na razdalji največ 2 cm. Klopotače lahko vidijo infrardeči del spektra in lahko lovijo v popolni temi ter se osredotočajo na toplotne žarke plena. Pri čebelah je vidni del spektra premaknjen v krajše valovne dolžine. Precejšen del ultravijoličnih žarkov zaznavajo kot obarvane, ne razlikujejo pa rdečih. Sposobnost zaznavanja barv je odvisna od spektralne sestave, pri kateri je aktivna ta tip. Večina sesalcev, ki vodijo somračni ali nočni način življenja, slabo razlikujejo barve in vidijo svet črno-belo (predstavniki pasjih in mačjih družin, hrčki itd.). Življenje v mraku vodi do povečanja velikosti oči. Ogromne oči, ki lahko zajamejo nepomembne količine svetlobe, so značilne za nočne lemurje, tarsiers in sove. Imajo najbolj razvite vidne organe glavonožci in višji vretenčarji. Ustrezno lahko zaznajo obliko in velikost predmetov, njihovo barvo in določijo razdaljo do predmetov. Najpopolnejši tridimenzionalni binokularni vid je značilen za ljudi, primate in ptice ujede - sove, sokole, orle in jastrebe.

Položaj Sonca je pomemben dejavnik pri navigaciji različnih živali med selitvami na velike razdalje.

Življenjske razmere v prizemno-zračnem okolju otežujejo vreme in sprememba podnebja. Vreme je stalno spreminjajoče se stanje atmosfere blizu zemeljske površine do nadmorske višine približno 20 km (zgornja meja troposfere). Spremenljivost vremena se kaže v nenehnem nihanju vrednosti najpomembnejši dejavniki okolje, kot sta temperatura in vlažnost, količina tekoče vode, ki pade na površino tal zaradi atmosferske padavine, stopnja osvetljenosti, hitrost vetra itd. Za vremenske značilnosti so značilne ne le dokaj očitne sezonske spremembe, ampak tudi neperiodična naključna nihanja v relativno kratkih časovnih obdobjih, pa tudi v dnevnem ciklu, ki še posebej negativno vplivajo na življenja kopenskih prebivalcev, saj je izjemno težko razviti učinkovite prilagoditve tem nihanjem. Na življenje prebivalcev velikih vodnih teles na kopnem in morju vreme vpliva v veliko manjši meri, vpliva le na površinske biocenoze.

Značilen je dolgoročni vremenski režim podnebje teren. Koncept podnebja ne vključuje le vrednosti najpomembnejših meteoroloških značilnosti in pojavov, povprečnih v daljšem časovnem intervalu, temveč tudi njihov letni potek, pa tudi verjetnost odstopanja od norme. Podnebje je odvisno predvsem od geografskih razmer v regiji - zemljepisne širine, nadmorske višine, bližine oceana itd. Zonska raznolikost podnebja je odvisna tudi od vpliva monsunskih vetrov, ki prenašajo toplo, vlažno zračne mase od tropskih morij do celin, od poti ciklonov in anticiklonov, od vpliva gorskih verig na gibanje zračnih mas in od številnih drugih razlogov, ki ustvarjajo izjemno pestrost življenjskih razmer na kopnem. Za večino kopenskih organizmov, zlasti za rastline in majhne sedeče živali, niso pomembne toliko obsežne značilnosti podnebja naravno območje v katerem živijo, temveč razmere, ki so ustvarjene v njihovem neposrednem habitatu. Takšne lokalne podnebne spremembe, nastale pod vplivom številnih lokalno razširjenih pojavov, imenujemo mikroklimo. Splošno znane so razlike med temperaturo in vlažnostjo v gozdnih in travniških habitatih, na severnih in južnih pobočjih hribov. Stabilna mikroklima se pojavi v gnezdih, duplih, jamah in rovih. Na primer v snežnem brlogu polarni medved, do trenutka, ko se pojavi mladič, je lahko temperatura zraka za 50 °C višja od temperature okolja.

Za kopensko-zračno okolje so značilna bistveno večja temperaturna nihanja v dnevnem in sezonskem ciklu kot za vodno okolje. Na obsežnih območjih zmernih širin Evrazije in Severna Amerika nahajajo se precej oddaljeni od oceana, lahko temperaturna amplituda v letnem ciklu doseže 60 in celo 100 °C, zaradi zelo hladna zima in vroče poletje. Zato so osnova flore in favne v večini celinskih regij evritermni organizmi.

Literatura

Glavna – T.1 – str. 268 – 299; – c. 111 – 121; Dodatno ; .

Vprašanja za samotestiranje:

1. Katere so glavne fizične razlike med zemeljskimi in zračnimi habitati?

iz vode?

2. Od katerih procesov je odvisna vsebnost ogljikovega dioksida v površinski plasti ozračja?

in kakšna je njegova vloga v življenju rastlin?

3. V katerem območju žarkov svetlobnega spektra poteka fotosinteza?

4. Kakšen je pomen ozonskega plašča za kopenske prebivalce in kako je nastal?

5. Od katerih dejavnikov je odvisna intenzivnost fotosinteze rastlin?

6. Kaj je odškodninska točka?

7. Kaj so? značilnosti heliofitne rastline?

8. Katere so značilne lastnosti sciofitnih rastlin?

9. Kakšna je vloga sončne svetlobe v življenju živali?

10. Kaj je mikroklima in kako nastane?

NOV VIDEZ Prilagoditve organizmov na življenje v prizemno-zračnem okolju Življenje organizmov v okolje zemlja-zrak obdan z zrakom. Zrak ima nizko gostoto in posledično majhno dvižno silo, nepomembno oporo in majhen upor za gibanje organizmov. Kopenski organizmi živijo v relativno nizkih in stalnih razmerah zračni tlak, tudi zaradi nizke gostote zraka.

Zrak ima nizko toplotno kapaciteto, zato se hitro segreje in prav tako hitro ohlaja. Hitrost tega procesa je obratno sorazmerna s količino vodne pare v njem.

Lahke zračne mase imajo večjo mobilnost, tako vodoravno kot navpično. To pomaga ohranjati konstantno plinsko sestavo zraka. Vsebnost kisika v zraku je veliko višja kot v vodi, zato kisik na kopnem ni omejevalni dejavnik.

Svetloba v kopenskih habitatih zaradi visoke prosojnosti atmosfere ne deluje kot omejevalni dejavnik, za razliko od vodnega okolja.

Okolje tla-zrak ima različne režime vlažnosti: od popolne in stalne nasičenosti zraka z vodno paro v nekaterih tropskih območjih do skoraj popolne odsotnosti v suhem zraku puščav. Velika je tudi variabilnost zračne vlage skozi dan in letne čase.

Vlaga na kopnem deluje kot omejitveni dejavnik.

Zaradi prisotnosti gravitacije in pomanjkanja vzgonske sile imajo kopenski prebivalci dobro razvite podporne sisteme, ki podpirajo njihova telesa. Pri rastlinah so to različna mehanska tkiva, še posebej močno razvita pri drevesih. Živali so med evolucijskim procesom razvile tako zunanje (členonožce) kot notranje (hordate) okostje. Nekatere skupine živali imajo hidroskelet (okrogel in kolobarji). Težave kopenskih organizmov z ohranjanjem telesa v vesolju in premagovanjem gravitacijskih sil so jih omejile največja teža in velikosti. Največje kopenske živali so po velikosti in teži slabše od velikanov vodnega okolja (masa slona doseže 5 ton in modri kit- 150 t).

Nizek zračni upor je prispeval k postopnemu razvoju gibalnih sistemov kopenskih živali. Tako so sesalci pridobili največjo hitrost gibanja na kopnem, ptice pa so obvladale zračno okolje in razvile sposobnost letenja.

Visoko mobilnost zraka v navpični in vodoravni smeri nekateri kopenski organizmi na različnih stopnjah svojega razvoja izkoriščajo za širjenje s pomočjo zračnih tokov (mladi pajki, žuželke, trosi, semena, plodovi rastlin, protistične ciste). Po analogiji z vodnimi planktonskimi organizmi so žuželke razvile podobne prilagoditve kot prilagoditve na pasivno lebdenje v zraku - majhne telesne velikosti, različni izrastki, ki povečujejo relativno površino telesa ali nekaterih njegovih delov. Z vetrom razpršena semena in plodovi imajo različne krilate in paragaute podobne dodatke, ki povečujejo njihovo sposobnost drsenja.

Raznolike so tudi prilagoditve kopenskih organizmov za ohranjanje vlage. Pri žuželkah je telo zanesljivo zaščiteno pred izsušitvijo z večplastno kitinizirano kožico, katere zunanja plast vsebuje maščobe in vosku podobne snovi. Podobne naprave za varčevanje z vodo so razvite tudi pri plazilcih. Sposobnost notranje oploditve, ki se je razvila pri kopenskih živalih, jih je naredila neodvisne od prisotnosti vodnega okolja.

Tla je kompleksen sistem, sestavljen iz trdnih delcev, ki jih obdajata zrak in voda.

Odvisno od vrste - glinast, peščen, glinasto-peščen itd. - tla so bolj ali manj prežeta z votlinami, napolnjenimi z mešanico plinov in vodnih raztopin. V tleh so v primerjavi s prizemno plastjo zraka temperaturna nihanja izravnana, v globini 1 m pa so nezaznavne tudi sezonske spremembe temperature.

Najvišji horizont tal vsebuje več ali manj humus, od katerih je odvisna produktivnost rastlin. Srednja plast, ki se nahaja spodaj, vsebuje izprano z zgornje plasti in transformirane snovi. Spodnji sloj je predstavljen materina pasma.

Voda v tleh je prisotna v prazninah, majhnih prostorih. Z globino se sestava talnega zraka močno spreminja: vsebnost kisika se zmanjšuje, vsebnost ogljikovega dioksida pa povečuje. Ob zalivanju tal z vodo ali intenzivnem razpadu organskih ostankov nastanejo brezkisikova območja. Tako so pogoji obstoja v tleh na različnih obzorjih različni.

V procesu evolucije se je to okolje razvilo pozneje kot vodno okolje. Njegova posebnost je, da je plinast, zato ga odlikujejo nizka vlažnost, gostota in pritisk ter visoka vsebnost kisika.

V teku evolucije so živi organizmi razvili potrebne anatomske, morfološke, fiziološke, vedenjske in druge prilagoditve.

Živali se v prizemno-zračnem okolju gibljejo po tleh ali po zraku (ptice, žuželke), rastline pa se ukoreninijo v tleh. V zvezi s tem so živali razvile pljuča in sapnik, rastline pa stomatalni aparat, tj.

organi, s katerimi kopenski prebivalci planeta absorbirajo kisik neposredno iz zraka. Močno so se razvili skeletni organi, ki zagotavljajo avtonomijo gibanja na kopnem in podpirajo telo z vsemi njegovimi organi v pogojih nepomembne gostote okolja, tisočkrat manjše od gostote vode.

Okoljski dejavniki v prizemno-zračnem okolju se od drugih habitatov razlikujejo po visoki intenzivnosti svetlobe, izrazitih nihanjih temperature in zračne vlažnosti ter korelaciji vseh dejavnikov z geografska lega, spreminjanje letnih časov in časa dneva.

Njihovi učinki na organizme so neločljivo povezani z gibanjem zraka in položajem glede na morja in oceane ter se zelo razlikujejo od učinkov v vodnem okolju (tabela

Tabela 5

Habitatni pogoji za zračne in vodne organizme

(po D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

zračno okolje

vodno okolje

Vlažnost	Zelo pomembno (pogosto primanjkuje)	Nima (vedno v presežku)
Gostota	Manj (razen tal)	Velika v primerjavi z njeno vlogo za prebivalce zraka
Pritisk	Skoraj nič	Velik (lahko doseže 1000 atmosfer)
Temperatura	Pomemben (variira v zelo širokih mejah - od -80 do +1ОО°С in več)	Manj kot vrednost za prebivalce zraka (variira veliko manj, običajno od -2 do +40 °C)
kisik	Nebistveno (večinoma v presežku)	Nujno (pogosto primanjkuje)
Suspendirane trdne snovi	nepomembno; ne uporablja se za prehrano (večinoma minerali)	Pomembno (vir hrane, zlasti organske snovi)
Raztopljene snovi v okolju	Do neke mere (pomembno le pri raztopinah tal)	Pomembno (potrebne so določene količine)

Kopenske živali in rastline so razvile lastne, nič manj izvirne prilagoditve na neugodne okoljske dejavnike: zapleteno strukturo telesa in njegovega ovoja, periodičnost in ritem življenjski cikli, mehanizmi termoregulacije itd.

Razvila se je namenska mobilnost živali v iskanju hrane, pojavili so se trosi, semena in cvetni prah, ki jih prenaša veter, pa tudi rastline in živali, katerih življenje je bilo v celoti povezano z zračnim okoljem. Oblikovana je izjemno tesna funkcionalna, virna in mehanska povezanost s tlemi.

Številne prilagoditve so bile obravnavane zgoraj kot primeri pri karakterizaciji abiotski dejavniki okolju.

Zato se zdaj nima smisla ponavljati, saj se bomo k njim še vrnili pri praktičnem pouku.

Tla kot življenjski prostor

Zemlja je edini planet, ki ima prst (edasfero, pedosfero) – posebno, zgornjo lupino kopnega.

Ta lupina je nastala v zgodovinsko predvidljivem času - je iste starosti kot kopensko življenje na planetu. Na vprašanje o izvoru prsti je prvič odgovoril M.V. Lomonosov (»O plasteh zemlje«): »…prst je nastala iz razpada živalskih in rastlinskih teles…skozi dolgo časa…«.

In veliki ruski znanstvenik ti. Ti. Dokuchaev (1899: 16) je bil prvi, ki je zemljo imenoval samostojno naravno telo in dokazal, da je prst »... enako neodvisno naravno zgodovinsko telo kot katera koli rastlina, katera koli žival, kateri koli mineral ... je rezultat, funkcija. celotnega, medsebojnega delovanja podnebja določenega območja, njegovih rastlinskih in živalskih organizmov, topografije in starosti dežele ..., končno podtalje, t.j.

zemlja materina skale. ... Vsi ti tlotvorci so v bistvu popolnoma enakovredne količine in enakopravno sodelujejo pri nastajanju normalne prsti ...«

In sodobni znani znanstvenik za tla N.A.

Kaczynski (»Tla, njene lastnosti in življenje«, 1975) podaja naslednjo definicijo tal: »Plast je treba razumeti kot vse površinske plasti kamnin, predelane in spremenjene s skupnim vplivom podnebja (svetlobe, toplote, zraka, vode). , rastlinski in živalski organizmi” .

Glavni strukturni elementi tal so: mineralna osnova, organska snov, zrak in voda.

Mineralna osnova (skelet)(50-60% celotne zemlje) je anorganska snov, ki je nastala kot posledica spodnje gorske (matične, prstotvorne) kamnine kot posledica njenega preperevanja.

Velikosti skeletnih delcev segajo od balvanov in kamnov do drobnih zrn peska in delcev blata. Fizikalno-kemijske lastnosti tal določa predvsem sestava prstotvornih kamnin.

Od razmerja gline in peska v tleh ter velikosti drobcev sta odvisni prepustnost in poroznost tal, ki zagotavljata kroženje tako vode kot zraka.

IN zmerno podnebje idealno, če je zemlja sestavljena iz enakih količin gline in peska, tj. predstavlja ilovico.

V tem primeru tla niso v nevarnosti, da bi se namakala ali izsušila. Oba sta enako uničujoča tako za rastline kot za živali.

organska snov– do 10 % prsti, nastane iz odmrle biomase (rastlinska masa - odpadki listov, vej in korenin, odmrlih debel, travnate krpe, organizmi poginulih živali), ki jo mikroorganizmi in določene skupine zdrobijo in predelajo v talni humus. živali in rastline.

več enostavni elementi, ki nastanejo kot posledica razgradnje organskih snovi, rastline ponovno absorbirajo in se vključijo v biološki krog.

zrak(15-25 %) v tleh se nahaja v votlinah – porah, med organskimi in mineralnimi delci. V odsotnosti (težka glinasta tla) ali polnjenju por z vodo (med poplavami, odmrzovanjem permafrosta) se prezračevanje v tleh poslabša in nastanejo anaerobne razmere.

V takih razmerah so fiziološki procesi organizmov, ki porabljajo kisik – aerobov, zavrti, razgradnja organskih snovi pa je počasna. Postopoma se kopičijo in tvorijo šoto. Velike zaloge šote so značilne za močvirja, močvirnate gozdove in skupnosti tundre. Akumulacija šote je še posebej izrazita v severnih regijah, kjer sta hladnost in premočenost tal soodvisni in se dopolnjujeta.

voda(25-30%) v tleh predstavljajo 4 vrste: gravitacijska, higroskopna (vezana), kapilarna in parna.

Gravitacijski- gibljiva voda, ki zaseda široke prostore med delci tal, pronica pod lastno težo do nivoja podzemne vode.

Rastline ga zlahka absorbirajo.

Higroskopski ali sorodni– adsorbira okoli koloidnih delcev (glina, kremen) zemlje in se zadržuje v obliki tankega filma zaradi vodikovih vezi. Osvobojeni njih, ko visoka temperatura(102-105°C). Rastlinam je nedostopen in ne izhlapeva. V glinenih tleh je do 15% te vode, v peščenih tleh - 5%.

Kapilarna– zadržuje okoli delcev zemlje s površinsko napetostjo.

Skozi ozke pore in kanale - kapilare se dviga od gladine podzemne vode ali odhaja iz votlin z gravitacijsko vodo. Ilovnata tla ga bolje zadržijo in zlahka izhlapi.

Rastline ga zlahka absorbirajo.

hlapna– zavzame vse pore brez vode. Najprej izhlapi.

Površinska prst in podzemna voda kot člen v splošnem kroženju vode v naravi nenehno izmenjujeta hitrost in smer glede na letni čas in vremenske razmere.

Povezane informacije:

Iskanje na spletnem mestu:

Plinska sestava ozračja je tudi pomemben podnebni dejavnik.

Pred približno 3 -3,5 milijardami let je atmosfera vsebovala dušik, amoniak, vodik, metan in vodno paro, v njej pa ni bilo prostega kisika. Sestavo ozračja so v veliki meri določali vulkanski plini.

V kopenskem okolju je na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu nastala živalska homeotermija. Kisik zaradi svoje stalno visoke vsebnosti v zraku ni omejevalni dejavnik življenja v kopenskem okolju. Le ponekod se pod posebnimi pogoji ustvari začasen primanjkljaj, na primer v kopičenju razpadajočih rastlinskih ostankov, zalogah žita, moke itd.

Na primer, v odsotnosti vetra v središču velikih mest se njegova koncentracija poveča desetkrat. Obstajajo redne dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida v prizemnih plasteh, povezane z ritmom fotosinteze rastlin, in sezonske spremembe, ki jih povzročajo spremembe v stopnji dihanja živih organizmov, predvsem mikroskopske populacije tal. Povečana nasičenost zraka z ogljikovim dioksidom se pojavi v območjih vulkanske aktivnosti, v bližini termalnih vrelcev in drugih podzemnih iztokov tega plina.

Nizka gostota zraka določa njegovo nizko dvižno silo in nepomembno podporo.

Prebivalci zračnega okolja morajo imeti svoj nosilni sistem, ki podpira telo: rastline - z različnimi mehanskimi tkivi, živali - s trdnim ali, veliko redkeje, hidrostatičnim skeletom.

Veter

nevihte

Pritisk

Nizka gostota zraka povzroča razmeroma nizek pritisk na kopno. Običajno je 760 mmHg. Z naraščanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje. Na višini 5800 m je le polovično normalno. Nizek pritisk lahko omeji razširjenost vrst v gorah. Za večino vretenčarjev je zgornja meja življenja približno 6000 m, znižanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja stopnje dihanja.

Meje napredovanja višjih rastlin v gore so približno enake. Nekoliko trdoživejši so členonožci (poskočniki, pršice, pajki), ki jih najdemo na ledenikih nad mejo vegetacije.

Na splošno so vsi kopenski organizmi veliko bolj stenobatični kot vodni.

Prizemno-zračni habitat

V procesu evolucije se je to okolje razvilo pozneje kot vodno okolje. Ekološki dejavniki prizemno-zračnega okolja se od drugih habitatov razlikujejo po visoki intenzivnosti svetlobe, znatnih nihanjih temperature in zračne vlage, korelaciji vseh dejavnikov z geografsko lego, menjavo letnih časov in časa dneva.

Okolje je plinasto, zato so zanj značilni nizka vlažnost, gostota in pritisk ter visoka vsebnost kisika.

Značilnosti abiotskih dejavnikov okolja: svetloba, temperatura, vlaga - glej prejšnje predavanje.

Plinska sestava ozračja je tudi pomemben podnebni dejavnik. Pred približno 3 -3,5 milijardami let je atmosfera vsebovala dušik, amoniak, vodik, metan in vodno paro, v njej pa ni bilo prostega kisika. Sestavo ozračja so v veliki meri določali vulkanski plini.

Trenutno je ozračje sestavljeno predvsem iz dušika, kisika in relativno manjših količin argona in ogljikovega dioksida.

Vsi drugi plini, ki so prisotni v ozračju, so le v sledovih. Za bioto je še posebej pomembna relativna vsebnost kisika in ogljikovega dioksida.

V kopenskem okolju je na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu nastala živalska homeotermija. Kisik zaradi svoje stalno visoke vsebnosti v zraku ni omejevalni dejavnik življenja v kopenskem okolju.

Le ponekod se pod posebnimi pogoji ustvari začasen primanjkljaj, na primer v kopičenju razpadajočih rastlinskih ostankov, zalogah žita, moke itd.

Vsebnost ogljikovega dioksida se lahko na določenih območjih površinske plasti zraka spreminja v precejšnjih mejah. Na primer, v odsotnosti vetra v središču velikih mest se njegova koncentracija poveča desetkrat. Obstajajo redne dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida v prizemnih plasteh, povezane z ritmom fotosinteze rastlin, in sezonske spremembe, ki jih povzročajo spremembe v stopnji dihanja živih organizmov, predvsem mikroskopske populacije tal.

Povečana nasičenost zraka z ogljikovim dioksidom se pojavi na območjih vulkanske dejavnosti, v bližini termalnih vrelcev in drugih podzemnih iztokov tega plina. Nizka vsebnost ogljikovega dioksida zavira proces fotosinteze.

V pogojih zaprtih tal je mogoče povečati hitrost fotosinteze s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida; to se uporablja v praksi rastlinjakov in rastlinjakov.

Dušik v zraku je za večino prebivalcev zemeljskega okolja inerten plin, vendar ga imajo številni mikroorganizmi (nodulne bakterije, azotobacter, klostridije, modrozelene alge itd.) sposobnost, da ga vežejo in vključijo v biološki krog.

Tudi lokalna onesnaževala, ki vstopajo v zrak, lahko pomembno vplivajo na žive organizme.

To še posebej velja za strupene plinaste snovi - metan, žveplov oksid (IV), ogljikov monoksid (II), dušikov oksid (IV), vodikov sulfid, klorove spojine, pa tudi delce prahu, saj itd., ki onesnažujejo zrak v industrijska območja. Glavni sodobni vir kemičnega in fizičnega onesnaževanja ozračja je antropogeno: delo različnih industrijskih podjetij in prometa, erozija tal itd.

n. Žveplov oksid (SO2) je na primer strupen za rastline že v koncentracijah od petdesettisočinke do milijoninke prostornine zraka.Nekatere rastlinske vrste so še posebej občutljive na S02 in služijo kot občutljiv indikator njegovega kopičenja v zrak (na primer lišaji.

Nizka gostota zraka določa njegovo nizko dvižno silo in nepomembno podporo. Prebivalci zračnega okolja morajo imeti svoj nosilni sistem, ki podpira telo: rastline - z različnimi mehanskimi tkivi, živali - s trdnim ali, veliko redkeje, hidrostatičnim skeletom.

Poleg tega so vsi prebivalci zraka tesno povezani s površjem zemlje, ki jim služi za pritrditev in oporo. Življenje v visečem stanju v zraku je nemogoče. Res je, številni mikroorganizmi in živali, spore, semena in cvetni prah rastlin so redno prisotni v zraku in jih prenašajo zračni tokovi (anemohorija), številne živali so sposobne aktivnega letenja, a pri vseh teh vrstah je glavna funkcija njihovega življenjskega cikla je razmnoževanje – izvaja se na površini zemlje.

Za večino jih je bivanje v zraku povezano le z usedanjem ali iskanjem plena.

Veter omejujoče vpliva na aktivnost in enakomerno porazdelitev organizmov. Veter se lahko celo spremeni videz rastlin, zlasti v tistih habitatih, na primer v alpskih območjih, kjer imajo drugi dejavniki omejujoč učinek. V odprtih gorskih habitatih veter omejuje rast rastlin in povzroči, da se rastline upogibajo proti vetru.

Poleg tega veter poveča evapotranspiracijo v pogojih nizke vlažnosti. So velikega pomena nevihte, čeprav je njihov učinek izključno lokalni. Orkani in tudi običajni vetrovi lahko prenašajo živali in rastline na velike razdalje in s tem spremenijo sestavo skupnosti.

Pritisk, očitno ni neposreden omejitveni dejavnik, je pa neposredno povezan z vremenom in podnebjem, ki neposredno omejujeta.

Nizka gostota zraka povzroča razmeroma nizek pritisk na kopno. Običajno je 760 mmHg. Z naraščanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje. Na višini 5800 m je le polovično normalno.

Nizek pritisk lahko omeji razširjenost vrst v gorah.

Za večino vretenčarjev je zgornja meja življenja približno 6000 m, znižanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja stopnje dihanja. Meje napredovanja višjih rastlin v gore so približno enake. Nekoliko trdoživejši so členonožci (poskočniki, pršice, pajki), ki jih najdemo na ledenikih nad mejo vegetacije.