Habitat. Kako se kopno-zračno okolje razlikuje od vode

Na planetu Zemlja obstaja več glavnih življenjskih okolij:

voda

zemlja-zrak

prst

živi organizem.

Vodno življenjsko okolje.

Organizmi, ki živijo v vodi, imajo prilagoditve, ki jih določajo fizikalne lastnosti vode (gostota, toplotna prevodnost, sposobnost raztapljanja soli).

Zaradi vzgona vode je veliko majhnih prebivalcev vodnega okolja v suspenziji in se ne more upreti tokovom. Celota tako majhnih vodnih prebivalcev je dobila ime plankton. Plankton vključuje mikroskopske alge, majhne rake, ribja jajčeca in ličinke, meduze in številne druge vrste.

Plankton

Planktonske organizme prenašajo tokovi, ki se jim ne morejo upreti. Prisotnost planktona v vodi omogoča filtracijsko vrsto prehrane, to je napenjanje, s pomočjo različnih naprav, majhnih organizmov in delcev hrane, suspendiranih v vodi. Razvija se tako pri plavajočih kot pri sedečih pridnenih živalih, kot npr morske lilije, školjke, ostrige in drugo. Sedeča življenjska doba bi bila za vodne prebivalce nemogoča, če ne bi bilo planktona, in je možno le v okolju z zadostno gostoto.

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

mako morski pes

Zaradi velike gostote vode se tlak močno poveča z globino. Globoko vodno življenje sposoben vzdržati tisočkrat višji pritisk kot na kopnem.

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

Temperaturni režim v vodnih telesih je blažji kot na kopnem. Zaradi visoke toplotne zmogljivosti vode se temperaturna nihanja v njej izravnajo, vodni prebivalci pa se ne soočajo s potrebo po prilagajanju hudim zmrzalom ali štiridesetstopinjsko vročino. Le v toplih vrelcih se lahko temperatura vode približa vrelišču.

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

Ribe ubijajo

Zelo pomembna je tudi solna sestava okolja vodnih organizmov. pogledi na morje ne morejo živeti v sladkih vodah, sladkovodne pa zaradi motenj celic ne morejo živeti v morjih.

Zračno zemeljsko okolje življenja.

To okolje ima drugačen nabor funkcij. Na splošno je bolj zapletena in raznolika kot voda. Ima veliko kisika, veliko svetlobe, ostrejše temperaturne spremembe v času in prostoru, veliko šibkejše padce tlaka, pogosto pride do primanjkljaja vlage. Čeprav lahko mnoge vrste letijo, majhne žuželke, pajke, mikroorganizme, semena in rastlinske spore pa prenašajo zračni tokovi, se organizmi hranijo in razmnožujejo na površini tal ali rastlin. V takem mediju z nizko gostoto, kot je zrak, organizmi potrebujejo podporo. Zato so pri kopenskih rastlinah razvita mehanska tkiva, pri kopenskih živalih pa je notranji ali zunanji skelet bolj izrazit kot pri vodnih. Nizka gostota zraka olajša gibanje v njem. Približno dve tretjini prebivalcev dežele je obvladalo aktivno in pasivno letenje. Večina jih je žuželk in ptic.

črni zmaj

Metulj Kaligo

Zrak je slab prevodnik toplote. To olajša možnost ohranjanja toplote, ki nastane v organizmih, in vzdrževanja stalne temperature pri toplokrvnih živalih. Sam razvoj toplokrvnosti je postal možen v kopenskem okolju. Predniki sodobnih vodnih sesalcev - kiti, delfini, mroži, tjulnji - so nekoč živeli na kopnem.

Kopenski prebivalci imajo zelo raznolike prilagoditve, povezane z oskrbo z vodo, zlasti v sušnih razmerah. Pri rastlinah je to močan koreninski sistem, nepremočljiva plast na površini listov in stebel, sposobnost uravnavanja izhlapevanja vode skozi stomate. Pri živalih so to tudi različne značilnosti strukture telesa in kože, poleg tega pa ustrezno vedenje prispeva tudi k ohranjanju vodnega ravnovesja. Lahko se na primer selijo v vodne luknje ali se aktivno izogibajo posebej suhim razmeram. Nekatere živali lahko celo življenje preživijo na suhi hrani, kot je na primer jerboas ali dobro poznani oblačilni molj. V tem primeru voda, ki jo potrebuje telo, nastane zaradi oksidacije sestavnih delov hrane.

korenina kameljega trna

V življenju kopenskih organizmov imajo pomembno vlogo tudi številni drugi okoljski dejavniki, na primer sestava zraka, vetrovi in ​​topografija zemeljskega površja. Vreme in podnebje sta še posebej pomembna. Prebivalci zemeljsko-zračnega okolja morajo biti prilagojeni podnebju dela Zemlje, kjer živijo, in prenašati spremenljivost vremenske razmere.

Tla kot bivalno okolje.

Tla so tanka plast kopnega, obdelana z dejavnostmi živih bitij. Trdni delci so v tleh prežeti s porami in votlinami, delno napolnjenimi z vodo, deloma z zrakom, zato lahko v tleh naseljujejo tudi majhni vodni organizmi. Prostornina majhnih votlin v zemlji je zelo pomembna lastnost. 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, protozoji, okrogli črvi, členonožci. Večje živali naredijo svoje prehode v tleh.

Prebivalci tal

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

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

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

Živi organizmi kot življenjsko okolje.

širok trak

Življenje na kopnem je zahtevalo takšne prilagoditve, ki so bile možne le v visoko organiziranih živih organizmih. Okolje zemlja-zrak je težje za življenje, zanj je značilna visoka vsebnost kisika, majhna količina vodne pare, nizka gostota itd. To je močno spremenilo pogoje dihanja, izmenjave vode in gibanja živih bitij.

Nizka gostota zraka določa njegovo nizko dvižno silo in nepomembno nosilnost. Zračni organizmi morajo imeti svoj podporni sistem, ki podpira telo: rastline - različna mehanska tkiva, živali - trdno ali hidrostatično okostje. Poleg tega so vsi prebivalci zračnega okolja tesno povezani s površino zemlje, ki jim služi za pritrditev in oporo.

Nizka gostota zraka zagotavlja nizko odpornost proti gibanju. Zato so številne kopenske živali pridobile sposobnost letenja. 75 % vseh kopenskih bitij, predvsem žuželk in ptic, se je prilagodilo aktivnemu letenju.

Zaradi mobilnosti zraka, vertikalnih in horizontalnih tokov zračnih mas, ki obstajajo v spodnjih plasteh ozračja, je možen pasivni let organizmov. V zvezi s tem so številne vrste razvile anemohorijo - preselitev s pomočjo zračnih tokov. Anemohorija je značilna za spore, semena in plodove rastlin, protozojske ciste, majhne žuželke, pajke itd. Organizmi, ki se pasivno prenašajo z zračnimi tokovi, se skupaj imenujejo aeroplankton.

Kopenski organizmi obstajajo v razmerah nizkega tlaka zaradi nizke gostote zraka. Običajno je enak 760 mm Hg. Ko se višina poveča, se tlak zmanjša. Nizek pritisk lahko omeji distribucijo vrst v gorah. Za vretenčarje je zgornja meja življenja približno 60 mm. Zmanjšanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja hitrosti dihanja. Približno enake meje napredovanja v gorah imajo višje rastline. Nekoliko bolj odporni so členonožci, ki jih najdemo na ledenikih nad vegetacijsko mejo.

Plinska sestava zraka. Poleg fizikalnih lastnosti zračnega okolja je njegov obstoj zelo pomemben za obstoj kopenskih organizmov. Kemijske lastnosti. Plinska sestava zraka v površinskem sloju ozračja je precej homogena glede na vsebnost glavnih sestavin (dušik - 78,1 %, kisik - 21,0 %, argon - 0,9 %, ogljikov dioksid - 0,003 % prostornine).

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

Vsebnost ogljikovega dioksida se lahko na določenih območjih površinske plasti zraka spreminja v precej pomembnih mejah. Povečana nasičenost zraka s CO? se pojavlja v območjih vulkanske aktivnosti, v bližini termalnih izvirov 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 notranjih pogojih lahko povečate hitrost fotosinteze s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida. To se uporablja v praksi rastlinjakov in rastlinjakov.

Zračni dušik je za večino prebivalcev kopenskega okolja inerten plin, vendar ga imajo posamezni mikroorganizmi (vozličke bakterije, dušikove bakterije, modrozelene alge itd.) sposobnost, da ga vežejo in vključijo v biološki krog snovi.

Pomanjkanje vlage je ena od bistvenih značilnosti zemeljsko-zračnega okolja življenja. Celoten razvoj kopenskih organizmov je bil v znamenju prilagajanja na črpanje in ohranjanje vlage. Načini vlažnosti okolja na kopnem so zelo raznoliki - od popolne in stalne nasičenosti zraka z vodno paro na nekaterih območjih tropov do njihove skoraj popolne odsotnosti v suhem zraku puščav. Pomembna je tudi dnevna in sezonska spremenljivost vsebnosti vodne pare v ozračju. Oskrba kopenskih organizmov z vodo je odvisna tudi od načina padavin, prisotnosti rezervoarjev, zalog vlage v tleh, bližine podzemne vode itd.

To je privedlo do razvoja prilagoditev kopenskih organizmov na različne režime oskrbe z vodo.

Temperaturni režim. Naslednja značilnost okolje zrak-zemlja obstajajo znatna temperaturna nihanja. Na večini kopenskih območij so dnevne in letne temperaturne amplitude desetine stopinj. Odpornost na temperaturne spremembe v okolju kopenskih prebivalcev je zelo različna, odvisno od specifičnega habitata, v katerem živijo. Vendar pa so na splošno kopenski organizmi veliko bolj evritermni kot vodni organizmi.

Razmere življenja v zemeljsko-zračnem okolju so poleg tega zapletene zaradi obstoja vremenskih sprememb. Vreme - nenehno spreminjajoča se stanja atmosfere v bližini izposojene površine, do višine približno 20 km (meja troposfere). Vremenska spremenljivost se kaže v nenehnem spreminjanju kombinacije okoljskih dejavnikov, kot so temperatura, zračna vlažnost, oblačnost, padavine, moč in smer vetra itd. Dolgotrajni vremenski režim je značilen za podnebje tega območja. Koncept "podnebje" vključuje ne le povprečne vrednosti meteoroloških pojavov, temveč tudi njihov letni in dnevni potek, odstopanje od njega in njihovo pogostost. Podnebje določajo geografske razmere območja. Glavna klimatska dejavnika – temperatura in vlažnost – se merita s količino padavin in nasičenostjo zraka z vodno paro.

Za večino kopenskih organizmov, zlasti majhnih, podnebje območja ni toliko pomembno kot razmere njihovega neposrednega habitata. Zelo pogosto lokalni elementi okolja (relief, ekspozicija, vegetacija ipd.) spreminjajo temperaturni, zračni, svetlobni, zračni režim na določenem območju tako, da se bistveno razlikuje od podnebnih razmer območja. Takšne spremembe podnebja, ki se oblikujejo v površinski plasti zraka, imenujemo mikroklima. V vsaki coni je mikroklima zelo raznolika. Razlikujemo lahko mikroklimo zelo majhnih območij.

Nekaj ​​značilnosti ima tudi svetlobni režim zemeljsko-zračnega okolja. Intenzivnost in količina svetlobe sta tukaj največji in praktično ne omejujeta življenja zelenih rastlin, kot v vodi ali zemlji. Na kopnem je možen obstoj izjemno fotofilnih vrst. Za veliko večino kopenskih živali z dnevno in celo nočno dejavnostjo je vid eden glavnih načinov orientacije. Pri kopenskih živalih je vid bistven za iskanje plena in mnoge vrste imajo celo barvni vid. V zvezi s tem žrtve razvijejo takšne prilagodljive lastnosti, kot so obrambna reakcija, maskirna in opozorilna obarvanost, mimika itd. V vodnem življenju so takšne prilagoditve veliko manj razvite. Pojav svetlo obarvanih cvetov višjih rastlin je povezan tudi s posebnostmi aparata opraševalcev in navsezadnje s svetlobnim režimom okolja.

Relief terena in lastnosti tal so tudi pogoji za življenje kopenskih organizmov in predvsem rastlin. Lastnosti zemeljske površine, ki imajo ekološki vpliv na njene prebivalce, združujejo "edafski okoljski dejavniki" (iz grškega "edaphos" - "tla").

Glede na različne lastnosti tal lahko ločimo številne ekološke skupine rastlin. Torej, glede na reakcijo na kislost tal razlikujejo:

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

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

3) bazifilni - rastejo pri pH več kot 7,0 (mordovnik, gozdna vetrnica);

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

Rastline se razlikujejo tudi glede na vlago v tleh. Nekatere vrste so omejene na različne substrate, na primer petrofiti rastejo na kamnitih tleh, pasmofiti pa naseljujejo prosto tekoče peske.

Teren in narava tal vplivata na posebnosti gibanja živali: na primer kopitarji, noji, drhlja, ki živijo na odprtih prostorih, trda tla, da povečajo odboj pri teku. Pri kuščarjih, ki živijo v rahlem pesku, so prsti obrobljeni z poroženelimi luskami, ki povečujejo oporo. Za kopenske prebivalce, ki kopljejo luknje, je gosta tla neugodna. Narava tal v določenih primerih vpliva na razporeditev kopenskih živali, ki kopljejo luknje ali se vkopljejo v tla, ali v zemljo odlagajo jajca itd.



Z »okoljem« je mišljeno vse, kar telo obdaja in na tak ali drugačen način vpliva nanj. Z drugimi besedami, za bivalno okolje je značilen določen niz okoljskih dejavnikov. sreda- bivalno okolje - vodno okolje - zemeljsko-zračno okolje - talno okolje- telo kot bivalno okolje - ključni pojmi.

splošno sprejeta definicija okolja 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: - zemlja-voda (zemlja); - voda; - tla; - drugi organizmi.

zemlja-zrak za okolje je značilna velika raznolikost pogojev obstoja, ekološke niše in organizmov, ki jih naseljujejo. Organizmi imajo primarno vlogo pri oblikovanju pogojev zemeljsko-zračnega okolja življenja, predvsem pa plinske sestave ozračja. Skoraj ves kisik v zemeljski atmosferi je biogenega izvora. Glavne značilnosti zemeljsko-zračnega okolja so

Velike spremembe okoljskih dejavnikov,

Heterogenost okolja,

Delovanje sil gravitacije

Nizka gostota zraka.

Kompleks fizikalnih, geografskih in podnebnih dejavnikov, povezanih z določeno naravno cono, vodi do prilagajanja organizmov življenju v teh razmerah, raznolikosti življenjskih oblik. Visoka vsebnost kisika v ozračju (približno 21 %) določa možnost nastanka visoke (energetske) ravni presnove. atmosferski zrak značilna nizka in spremenljiva vlažnost. Ta okoliščina je v veliki meri omejevala možnosti obvladovanja zemeljsko-zračnega okolja.

Vzdušje(iz grškega atmos - para in sphaira - krogla), plinasta lupina zemlje. Točne zgornje meje zemeljske atmosfere ni mogoče določiti. Ozračje ima izrazito večplastno strukturo. Glavne plasti ozračja:

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

2)Stratosfera- plast nad troposfero do 40 km. Zanj je značilna skoraj popolna nespremenljivost višine temperature. V zgornjem delu stratosfere opazimo največjo koncentracijo 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 pa pade na skoraj -100 stopinj.

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

5) Eksosfera(razpršena krogla) - plast nad 800 - 1000 km, iz katere se molekule plina razpršijo v vesolje. Ozračje prenaša 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 Zemlje, ki se nahaja med atmosfero in trdno zemeljsko skorjo (litosfero). Predstavlja celoto oceanov, morij, jezer, rek, močvirja in podzemne vode. Hidrosfera pokriva približno 71 % zemeljske površine. Kemična sestava hidrosfera se približuje povprečni sestavi morske vode.

Količina sladke vode je 2,5 % vse vode na planetu; 85 % - morska voda. Zaloge sladke vode so zelo neenakomerno razporejene: 72,2 % - led; 22,4 % - podtalnica; 0,35% - atmosfera; 5,05 % - trajnostni pretok rek in voda jezer. Delež vode, 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 vdora vode v telo ali brez vzdrževanja določene vsebnosti tekočine v telesu. Glavna značilnost vodno okolje je: dnevna in sezonska temperaturna nihanja. Ogromen okoljski pomen, imajo visoko gostoto in viskoznost vode. Specifična teža vode je sorazmerna s težo telesa živih organizmov. Gostota vode je približno 1000-krat večja od gostote zraka. Zato se vodni organizmi (zlasti tisti, ki se aktivno gibljejo) soočajo z večjo silo hidrodinamičnega upora. Velika gostota vode je razlog, da se mehanske vibracije (vibracije) dobro širijo v vodnem okolju. To je zelo pomembno za čutila, orientacijo v prostoru in med vodnimi prebivalci. Hitrost zvoka v vodnem okolju ima višjo frekvenco eholokacijskih signalov. Večji kot v zraku, štirikrat. Zato obstaja cela skupina vodnih organizmov (tako rastlin kot živali), ki obstajajo brez obvezne povezave z dnom ali drugim substratom, ki "plavajo" v vodnem stolpcu.

Kopensko-zračni habitat je po svojih ekoloških razmerah veliko bolj zapleten kot vodno okolje. Za življenje na kopnem so tako rastline kot živali morale razviti celo vrsto bistveno novih prilagoditev.

Gostota zraka je 800-krat manjša od gostote vode, zato je življenje v suspenziji v zraku skoraj nemogoče. V zraku so redno prisotne le bakterije, glivične spore in cvetni prah rastlin, ki jih zračni tokovi lahko prenašajo na velike razdalje, vendar se za vso glavno funkcijo življenjskega cikla - razmnoževanje izvaja na površini zemlje. , kjer so hranila. Prebivalci dežele so prisiljeni imeti razvito podporni sistem,

podpiranje telesa. Pri rastlinah so to različna mehanska tkiva, živali pa imajo zapleten kostni skelet. Nizka gostota zraka določa nizek upor proti gibanju. Zato so mnoge kopenske živali med svojim razvojem lahko izkoristile ekološke prednosti te lastnosti zračnega okolja in pridobile sposobnost kratkoročnega ali dolgotrajnega letenja. Ne samo ptice in žuželke, tudi posamezni sesalci in plazilci se lahko gibljejo v zraku. Na splošno lahko vsaj 60 % kopenskih živalskih vrst zaradi zračnih tokov aktivno leti ali drsi.

Življenje mnogih rastlin je v veliki meri odvisno od gibanja zračnih tokov, saj je veter tisti, ki nosi cvetni prah in pride do opraševanja. Ta vrsta opraševanja se imenuje anemofilija. Anemofilija je značilna za vse golosemenke, med kritosemenkami pa vetrno oprašene predstavljajo vsaj 10 % celotnega števila vrst. Za številne vrste je značilno anemokorijo- usedanje s pomočjo zračnih tokov. V tem primeru se ne gibljejo zarodne celice, temveč zarodki organizmov in mladih posameznikov - semena in majhni plodovi rastlin, ličinke žuželk, majhni pajki itd. na primer semena orhideje) ali različni nastavki v obliki pterygoida in padala, ki povečajo sposobnost načrtovanja. Organizmi, ki jih pasivno piha veter, so skupaj znani kot aeroplankton po analogiji s planktonskimi prebivalci vodnega okolja.

Nizka gostota zraka povzroča zelo nizek pritisk na kopno v primerjavi z vodnim okoljem. Na ravni morja je 760 mm Hg. Umetnost. Z naraščanjem nadmorske višine tlak pada in je na približno 6000 m le polovica tistega, kar običajno opazimo na zemeljskem površju. Za večino vretenčarjev in rastlin je to zgornja meja porazdelitve. Nizek tlak v gorah vodi do zmanjšanja oskrbe s kisikom in dehidracije živali zaradi povečanja hitrosti dihanja. Na splošno je velika večina kopenskih organizmov veliko bolj občutljiva na spremembe tlaka kot vodni prebivalci, saj običajno nihanja tlaka v kopenskem okolju ne presegajo desetin atmosfere. Tudi velike ptice, ki se lahko povzpnejo na višino več kot 2 km, padejo v razmere, v katerih se tlak razlikuje za največ 30 % od tlaka na tleh.

Poleg fizikalnih lastnosti zračnega okolja so za življenje kopenskih organizmov zelo pomembne tudi njegove kemične lastnosti. Plinska sestava zraka v površinskem sloju atmosfere je povsod enotna, zaradi nenehnega mešanja zračnih mas s konvekcijskimi in vetrnimi tokovi. Na sedanji stopnji razvoja zemeljske atmosfere v zraku prevladujeta dušik (78 %) in kisik (21 %), sledita inertni plin argon (0,9 %) in ogljikov dioksid (0,035 %). Večja vsebnost kisika v kopensko-zračnem habitatu v primerjavi z vodnim okoljem prispeva k povečanju stopnje presnove pri kopenskih živalih. Prav v kopenskem okolju so nastali fiziološki mehanizmi, ki temeljijo na visoki energetski učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu, ki so sesalcem in pticam zagotavljali sposobnost vzdrževanja telesne temperature in motorične aktivnosti na konstantni ravni, kar jim je omogočilo. živeti le v toplih, pa 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 v tleh pod določenimi pogoji pride do njegovega pomanjkanja.

Koncentracija ogljikovega dioksida se lahko v površinski plasti spreminja v precej pomembnih mejah. Na primer, če v velikih mestih in industrijskih središčih ni vetra, je vsebnost tega plina lahko desetkrat višja od koncentracije v naravnih nemotenih biocenozah zaradi njegovega intenzivnega sproščanja pri zgorevanju fosilnih goriv. Povišane koncentracije ogljikovega dioksida se lahko pojavijo tudi na območjih vulkanskega delovanja. Visoke koncentracije CO 2 (več kot 1 %) so strupene za živali in rastline, nizka vsebnost tega plina (manj kot 0,03 %) pa zavira proces fotosinteze. Glavni naravni vir CO2 je dihanje talnih organizmov. Ogljikov dioksid vstopa v ozračje iz tal, še posebej intenzivno pa ga oddajajo zmerno vlažna, dobro ogreta tla s precejšnjo količino organskega materiala. 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. Obstajajo dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida in kisika v površinske plasti zraka, zaradi ritma dihanja živali in fotosinteze rastlin.

Dušik, ki je glavna sestavina zračne mešanice, je zaradi svojih inertnih lastnosti za večino prebivalcev zemeljsko-zračnega okolja nedostopen za neposredno asimilacijo. Le nekateri prokariontski organizmi, vključno z bakterijami vozličev in modro-zelenimi algami, imajo sposobnost, da absorbirajo dušik iz zraka in ga vključijo v biološki cikel snovi.

Najpomembnejši ekološki dejavnik v kopenskih habitatih je sončna svetloba. Vsi živi organizmi za svoj obstoj potrebujejo energijo, ki prihaja od zunaj. Njegov glavni vir je sončna svetloba, ki predstavlja 99,9 % celotne energetske bilance na zemeljskem površju, 0,1 % pa je energija globokih plasti našega planeta, katere vloga je dovolj velika le na določenih območjih intenzivnega vulkanskega delovanja. , na primer na Islandiji ali Kamčatki v Dolini gejzirjev. Če vzamemo sončno energijo, ki doseže površino zemeljske atmosfere, kot 100 %, potem se približno 34 % odbije nazaj v vesolje, 19 % se absorbira pri prehodu skozi atmosfero in le 47 % doseže ekosistem zemlja-zrak in voda. v obliki neposredne in razpršene sevalne energije. Neposredno sončno sevanje je elektromagnetno sevanje z valovnimi dolžinami od 0,1 do 30.000 nm. Delež razpršenega sevanja v obliki žarkov, ki se odbijajo od oblakov in zemeljskega površja, narašča z zmanjšanjem 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.

Ultravijolični kratkovalovni žarki z valovnimi dolžinami manj kot 290 nm so škodljivi za vsa živa bitja, ker. imajo sposobnost ionizacije, cepitve citoplazme živih celic. Te nevarne žarke absorbira 80 - 90 % ozonske plasti, ki se nahaja na nadmorski višini od 20 do 25 km. Ozonska plast, ki je zbirka molekul O 3, nastane kot posledica ionizacije molekul kisika in je tako produkt fotosintetske aktivnosti rastlin v svetovnem merilu. To je neke vrste "dežnik", ki pokriva kopenske skupnosti pred škodljivim ultravijoličnim sevanjem. Domneva se, da je nastala pred približno 400 milijoni let, zaradi sproščanja kisika med fotosintezo oceanskih alg, ki je omogočila razvoj življenja na kopnem. Visoko reaktivni so tudi dolgovalovni ultravijolični žarki z valovno dolžino od 290 do 380 nm. Dolgotrajna in intenzivna izpostavljenost jim škoduje organizmom, vendar so za mnoge od njih potrebni majhni odmerki. Žarki z valovnimi dolžinami okoli 300 nm povzročijo tvorbo vitamina D pri živalih, z valovnimi dolžinami od 380 do 400 nm - vodijo do pojava sončnih opeklin kot zaščitne reakcije kože. V območju vidne sončne svetlobe, t.j. zaznava človeško oko, vključuje žarke z valovnimi dolžinami od 320 do 760 nm. Znotraj vidnega dela spektra je območje fotosintetično aktivnih žarkov - od 380 do 710 nm. V tem območju svetlobnih valov poteka proces fotosinteze.

Svetloba in njena energija, ki v veliki meri določa temperaturo okolja določenega habitata, vplivata na izmenjavo plinov in izhlapevanje vode s strani rastlinskih listov, spodbujata delo encimov za sintezo beljakovin in nukleinskih kislin. Rastline potrebujejo svetlobo za tvorbo pigmenta klorofila, nastanek strukture kloroplastov, t.j. strukture, ki so odgovorne za fotosintezo. Pod vplivom svetlobe pride do delitve in rasti rastlinskih celic, do njihovega cvetenja in plodovanja. Končno je razširjenost in številčnost določenih rastlinskih vrst ter posledično tudi struktura biocenoze odvisna od intenzivnosti svetlobe v določenem habitatu. Pri nizki svetlobi, na primer pod krošnjami širokolistnega ali smrekovega gozda ali v jutranjih in večernih urah, postane svetloba pomemben omejevalni dejavnik, ki lahko omeji fotosintezo. Na jasen poletni dan na odprtem rastišču ali v zgornjem delu krošnje dreves v zmernih in nizkih zemljepisnih širinah lahko osvetlitev doseže 100.000 luksov, medtem ko je 10.000 luksov dovolj za uspeh fotosinteze. Pri zelo visoki osvetlitvi se začne proces beljenja in uničenja klorofila, kar bistveno upočasni nastajanje primarne organske snovi v procesu fotosinteze.

Kot veste, fotosinteza zajema ogljikov dioksid in sprošča kisik. Vendar pa se med dihanjem rastline podnevi in ​​zlasti ponoči kisik absorbira, CO 2 pa se, nasprotno, sprosti. Če postopoma povečate intenzivnost svetlobe, se bo stopnja fotosinteze ustrezno povečala. Sčasoma bo prišel trenutek, ko se bosta fotosinteza in dihanje rastline med seboj natančno uravnotežila in nastajanje čiste biološke snovi, tj. ne porabi rastlina sama v procesu oksidacije in dihanja za svoje potrebe, ustavite. To stanje, v katerem je skupna izmenjava plinov CO 2 in O 2 enaka 0, se imenuje kompenzacijsko točko.

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 pridelka, ker. v listih rastlin se začne kopičiti snov, ki preprečuje rast tkiva - abscizinska kislina.

Optimalna za fotosintezo večine rastlin v zmernem pasu je temperatura zraka približno 25 ºС. Pri višjih temperaturah se hitrost fotosinteze upočasni zaradi povečanja stroškov dihanja, izgube vlage v procesu izhlapevanja za hlajenje rastline in zmanjšanja porabe CO 2 zaradi zmanjšanja izmenjave plinov.

Rastline imajo različne morfološke in fiziološke prilagoditve na svetlobni režim talno-zračnega habitata. Glede na zahteve po stopnji osvetlitve so vse rastline običajno razdeljene v naslednje ekološke skupine.

Svetlobna oz heliofiti- rastline odprtih, nenehno dobro osvetljenih habitatov. Listi heliofitov so običajno majhni ali z razrezano listno ploščo, z debelo zunanjo steno epidermalnih celic, pogosto z voščenim premazom, ki delno odbija odvečno svetlobno energijo, ali z gosto pubescenco, ki omogoča učinkovito odvajanje toplote, z velikim številom mikroskopskih luknje - stomati, skozi katere nastaja plin in izmenjava vlage z okoljem, z dobro razvitimi mehanskimi tkivi in ​​tkivi, ki lahko hranijo vodo. Listi nekaterih rastlin iz te skupine so fotometrični, t.j. lahko spreminjajo svoj položaj glede na višino Sonca. Opoldne se listi nahajajo ob robu svetilke, zjutraj in zvečer pa vzporedno z njenimi žarki, kar jih ščiti pred pregrevanjem in omogoča uporabo svetlobe in sončne energije v potrebnem obsegu. Heliofiti so del združb skoraj vseh naravnih območij, največ pa jih najdemo v ekvatorialnem in tropskem pasu. To so deževne rastline. deževni gozd zgornji nivo, rastline savan Zahodne Afrike, stepe Stavropola in Kazahstana. Na primer, vključujejo koruzo, proso, sirek, pšenico, nageljnove žbice, euphorbia.

Sencoljubi oz sciofiti- rastline spodnjih stopenj gozda, globoke grape. Lahko živijo v razmerah znatnega senčenja, kar je zanje norma. Listi sciofitov so razporejeni vodoravno, običajno so temno zelene barve in večji v primerjavi s heliofiti. Epidermalne celice 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. V senco ljubeče rastline zmernega podnebnega pasu sodijo mahovi, mahovi, zelišča iz družine ingverjev, navadna kislica, dvolistna cipela itd. Med njimi je tudi veliko rastlin nižjega sloja tropsko območje. Mahovi, kot rastline najnižje gozdne plasti, lahko živijo pri osvetljenosti do 0,2 % celotne na površini gozdne biocenoze, mahovi - do 0,5 %, cvetoče rastline pa se lahko normalno razvijajo le pri osvetljenosti najmanj 1 % celotnega zneska. Pri sciofitih procesi dihanja in izmenjave vlage potekajo manj intenzivno. Intenzivnost fotosinteze hitro doseže maksimum, vendar se s precejšnjo osvetlitvijo začne zmanjševati. Točka kompenzacije se nahaja v slabih svetlobnih pogojih.

Rastline, ki so odporne na senco, lahko prenašajo znatno senčenje, vendar dobro rastejo tudi na svetlobi, prilagojene pomembnim sezonskim spremembam osvetlitve. V to skupino spadajo travniške rastline, gozdne trave in grmičevje, ki rastejo v senčnih območjih. V močno osvetljenih prostorih rastejo hitreje, vendar se pri zmerni svetlobi povsem normalno razvijajo.

Odnos do svetlobnega režima se pri rastlinah spreminja med njihovim individualnim razvojem - ontogenezo. Sadike in mlade rastline številnih travniških trav in dreves so bolj odporne na senco kot odrasli.

V življenju živali ima vidni del svetlobnega spektra tudi precej pomembno vlogo. Svetloba za živali je nujen pogoj vizualna orientacija v prostoru. Primitivne oči mnogih nevretenčarjev so preprosto posamezne svetlobno občutljive celice, ki jim omogočajo zaznavanje določenih nihanj v osvetlitvi, izmenjave svetlobe in sence. Pajki lahko razlikujejo obrise premikajočih se predmetov na razdalji največ 2 cm. Ropotulje so sposobni videti infrardeči del spektra in so sposobni loviti v popolni temi, pri čemer se osredotočajo na toplotne žarke žrtve. Pri čebelah se vidni del spektra premakne v krajšo valovno dolžino. Zaznavajo kot obarvan pomemben del ultravijoličnih žarkov, vendar ne razlikujejo med rdečimi. Sposobnost zaznavanja barv je odvisna od spektralne sestave, pri kateri je določena vrsta aktivna. Večina sesalcev, ki vodijo somračni ali nočni način življenja, slabo razlikujejo barve in vidijo svet črno-belo (predstavniki družin psov in mačk, hrčki itd.). Življenje v mraku vodi do povečanja velikosti oči. Ogromne oči, ki lahko ujamejo nepomemben del svetlobe, so značilne za nočne lemurje, tarsiere in sove. Najbolj popolne organe vida imajo glavonožci in višji vretenčarji. Znajo ustrezno zaznati obliko in velikost predmetov, njihovo barvo, določiti razdaljo do predmetov. Najbolj popoln tridimenzionalni binokularni vid je značilen za ljudi, primate, ptice ujede – sove, sokole, orle, jastrebe.

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

Življenjske razmere v zemeljsko-zračnem okolju otežujejo vreme in sprememba podnebja. Vreme je nenehno spreminjajoče se stanje atmosfere blizu zemeljskega površja do višine približno 20 km (zgornja meja troposfere). Vremenska spremenljivost se kaže v stalnih nihanjih vrednosti kritični dejavniki okolje, kot so temperatura in vlažnost zraka, količina tekoče vode, ki pade na površino tal zaradi atmosferskih padavin, stopnja osvetljenosti, hitrost vetrovnega toka itd. Za vremenske značilnosti niso značilne le precej očitne sezonske spremembe, pa tudi z neperiodičnimi naključnimi nihanji v razmeroma kratkih časovnih intervalih, pa tudi v dnevnem ciklu, kar negativno vpliva predvsem na življenje prebivalcev dežele, saj je na ta nihanja izjemno težko razviti učinkovite prilagoditve. Vreme vpliva na življenje prebivalcev velikih vodnih teles kopnega in morja v veliko manjši meri, prizadene le površinske biocenoze.

Značilen je dolgotrajni 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 območja, nadmorske višine, bližine oceana itd. Območna pestrost podnebja je odvisna tudi od vpliva monsunskih vetrov, ki prenašajo tople vlažne zračne mase iz tropskih morij na celine, na trajektorijah ciklonov in anticiklonov, zaradi vpliva gorskih verig na gibanje zračnih mas in iz mnogih drugih razlogov, ki ustvarjajo izjemno raznolike življenjske razmere na kopnem. Za večino kopenskih organizmov, zlasti za rastline in majhne sedeče živali, ne gre toliko za obsežne značilnosti podnebja tega naravno območje v katerih živijo, in tiste razmere, ki so ustvarjene v njihovem neposrednem habitatu. Takšne lokalne podnebne spremembe, ki nastanejo pod vplivom številnih pojavov, ki imajo lokalno razširjenost, se imenujejo mikroklima. Razlike med temperaturo in vlažnostjo gozdnih in travniških habitatov, na severnih in južnih pobočjih hribovja, so splošno znane. V gnezdih, kotanjah, jamah in rovih je stabilna mikroklima. Na primer v snežnem brlogu polarni medved, do trenutka, ko se mladič pojavi, je lahko temperatura zraka za 50 °C višja od temperature okolice.

Za zemeljsko-zračno okolje so značilna veliko večja temperaturna nihanja v dnevnem in sezonskem ciklu kot za vodno. V velikih prostranstvih zmernih zemljepisnih širin Evrazije in Severne Amerike, ki se nahajajo na precejšnji razdalji od oceana, lahko amplituda temperature v letnem toku doseže 60 in celo 100 ° C zaradi zelo mrzlih zim in vročih poletij. Zato so osnova flore in favne v večini celinskih regij evritmalni organizmi.

Literatura

Glavna - V.1 - str. 268 - 299; – c. 111 - 121; Dodatni ; .

Vprašanja za samopregled:

1. Katere so glavne fizične razlike med habitatom zemlja-zrak

iz vode?

2. Kateri procesi določajo vsebnost ogljikovega dioksida v površinski plasti ozračja

in kakšna je njegova vloga v življenju rastlin?

3. V kakšnem območju žarkov svetlobnega spektra poteka fotosinteza?

4. Kakšen je pomen ozonske plasti za prebivalce dežele, kako je nastal?

5. Od katerih dejavnikov je odvisna intenzivnost fotosinteze rastlin?

6. Kaj je točka nadomestila?

7. Kaj so značilnosti heliofitne rastline?

8. Katere so značilne lastnosti rastlin sciofitov?

9. Kakšna je vloga sončne svetlobe v življenju živali?

10. Kaj je mikroklima in kako nastane?

NOV IZGLED Prilagoditve organizmov na življenje v zemeljsko-zračnem okolju Živi organizmi v zemeljsko-zračno okolje obdan z zrakom. Zrak ima nizko gostoto in posledično nizko dvižno silo, nepomembno oporo in nizko odpornost proti gibanju organizmov. Kopenski organizmi živijo v razmeroma nizkih in stalnih razmerah zračni tlak, tudi zaradi nizke gostote zraka.

Zrak ima nizko toplotno kapaciteto, zato se hitro segreje in enako hitro ohladi. Hitrost tega procesa je obratno povezana s količino vodne pare, ki jo vsebuje.

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

Svetloba v razmerah kopensko bivanje zaradi visoke preglednosti atmosfere ne deluje kot omejevalni dejavnik, za razliko od vodnega okolja.

Okolje tla in zrak ima različne načine vlažnosti: od popolne in stalne nasičenosti zraka z vodno paro na nekaterih območjih tropov do njihove skoraj popolne odsotnosti v suhem zraku puščav. Velika je tudi spremenljivost zračne vlažnosti podnevi in ​​letnih časov.

Vlaga na tleh deluje kot omejevalni dejavnik.

Zaradi prisotnosti gravitacije in pomanjkanja vzgona imajo kopenski prebivalci kopnega dobro razvite podporne sisteme, ki podpirajo njihovo telo. V rastlinah so to različna mehanska tkiva, še posebej močno razvita pri drevesih. Živali so med evolucijskim procesom razvile tako zunanji (členonožci) kot notranji (hordatni) skelet. Nekatere skupine živali imajo hidroskelet (okrogel in anelidi). Težave kopenskih organizmov z ohranjanjem telesa v vesolju in premagovanjem sil gravitacije so jih omejevale. omejiti težo in velikosti. Največje kopenske živali so po velikosti in masi slabše od velikanov vodnega okolja (masa slona doseže 5 ton, modrega kita pa 150 ton).

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

Visoko gibljivost zraka v navpični in vodoravni smeri nekateri kopenski organizmi na različnih stopnjah razvoja uporabljajo za naselitev s pomočjo zračnih tokov (mladi pajki, žuželke, spore, semena, sadeži rastlin, protistične ciste). Po analogiji z vodnimi planktonskimi organizmi so kot prilagoditve za pasivno lebdenje v zraku žuželke razvile podobne prilagoditve - majhne telesne velikosti, različne izrastke, ki povečujejo relativno površino telesa ali nekaterih njegovih delov. Semena in plodovi, ki jih raznaša veter, imajo različne krilce in paragajate, ki povečujejo njihovo sposobnost načrtovanja.

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

Tla je kompleksen sistem, sestavljen iz trdnih delcev, obdanih z zrakom in vodo.

Odvisno od vrste - ilovnata, peščena, glinasto-peščena in drugi - tla so bolj ali manj prežeta z votlinami, napolnjenimi z mešanico plinov in vodnih raztopin. V tleh so v primerjavi s površinsko plastjo zraka zglajena temperaturna nihanja, na globini 1 m pa so tudi sezonske temperaturne spremembe neopazne.

Najvišje obzorje tal vsebuje več ali manj humus, od katerih je odvisna produktivnost rastlin. Srednji sloj, ki se nahaja pod njim, vsebuje izprane iz zgornje plasti in pretvorjene snovi. Spodnja plast je matična pasma.

Voda v tleh je prisotna v prazninah, najmanjših prostorih. Sestava talnega zraka se močno spreminja z globino: vsebnost kisika se zmanjša, ogljikov dioksid pa se poveča. Ob zalivanju tal z vodo ali intenzivnem razpadanju organskih ostankov se pojavijo anoksične cone. Tako so pogoji obstoja v tleh različni na različnih obzorjih.

Tekom evolucije je bilo to okolje osvojeno pozneje kot voda. Njegova posebnost je v tem, da je plinasta, zato je značilna nizka vlažnost, gostota in tlak, visoka vsebnost kisika.

Živi organizmi so med evolucijo razvili potrebne anatomske, morfološke, fiziološke, vedenjske in druge prilagoditve.

Živali v zemeljsko-zračnem okolju se gibljejo po tleh ali po zraku (ptice, žuželke), rastline pa se ukoreninijo v tleh. V zvezi s tem so živali razvile pljuča in sapnike, medtem ko so rastline razvile stomatalni aparat, t.j.

organi, s katerimi kopenski prebivalci planeta absorbirajo kisik neposredno iz zraka. Močan razvoj so dobili skeletni organi, ki zagotavljajo avtonomijo gibanja po kopnem in podpirajo telo z vsemi organi v razmerah nizke gostote medija, tisočkrat manjše od vode.

Okoljski dejavniki v zemeljsko-zračnem okolju se od ostalih habitatov razlikujejo po visoki svetlobi, znatnih nihanjih temperature in zračne vlage, povezanosti vseh dejavnikov z geografsko lego, menjavi letnih časov in dnevnega časa.

Njihov vpliv na organizme je neločljivo povezan s gibanjem zraka in položajem glede na morja in oceane ter se zelo razlikuje od vpliva v vodnem okolju (tabela 1).

Tabela 5

Življenjske razmere zračnih in vodnih organizmov

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

zračno okolje

vodno okolje

Vlažnost	Zelo pomembno (pogosto primanjkuje)	Nima (vedno v presežku)
Gostota	Manjši (razen zemlje)	Velik v primerjavi s svojo vlogo za prebivalce zraka
Pritisk	Skoraj nima	Velika (lahko doseže 1000 atmosfer)
Temperatura	Pomembna (niha v zelo širokih mejah - od -80 do + 100 ° C in več)	Manj kot vrednost za prebivalce zraka (niha veliko manj, običajno od -2 do + 40 ° C)
Kisik	Manjši (večinoma presežek)	Bistveno (pogosto primanjkuje)
suspendirane trdne snovi	nepomemben; se ne uporablja za hrano (predvsem mineralna)	Pomembno (vir hrane, zlasti organske snovi)
Raztopine v okolju	Do neke mere (pomembno samo v talnih raztopinah)	Pomembno (potrebno v določeni količini)

Kopenske živali in rastline so razvile lastne, nič manj izvirne prilagoditve na škodljive okoljske dejavnike: zapleteno zgradbo telesa in njegovih oblog, periodičnost in ritem življenjski cikli, mehanizmi termoregulacije itd.

Razvila se je namenska mobilnost živali v iskanju hrane, pojavile so se spore, ki jih prenaša veter, semena in cvetni prah rastlin, pa tudi rastlin in živali, katerih življenje je v celoti povezano z zrakom. Vzpostavila se je izjemno tesna funkcionalna, virska in mehanska povezava s tlemi.

Številne prilagoditve, o katerih smo razpravljali zgoraj, so primeri za karakterizacijo abiotski dejavniki okolje.

Zato zdaj nima smisla ponavljati, ker se bomo k njim vrnili v praktičnih vajah

Tla kot habitat

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

Ta lupina je nastala v zgodovinsko predvidljivem času - je iste starosti kot kopensko življenje na planetu. Prvič je na vprašanje izvora tal odgovoril M.V. Lomonosov ("O plasteh zemlje"): "... tla so nastala zaradi upogibanja živalskih in rastlinskih teles ... po dolžini časa ...".

In ti veliki ruski znanstvenik. ti. Dokučajev (1899: 16) je bil prvi, ki je tla imenoval samostojno naravno telo in dokazal, da so tla "... isto neodvisno naravno-zgodovinsko telo kot katera koli rastlina, katera koli žival, kateri koli mineral ... je rezultat, funkcija kumulativne, medsebojne aktivnosti podnebja določenega območja, njegovih rastlinskih in živalskih organizmov, reliefa in starosti države ..., končno, podzemlja, t.j.

tal materinski skale. ... Vsa ta sredstva, ki tvorijo tla, so v bistvu popolnoma enaka po velikosti in enakopravno sodelujejo pri tvorbi normalnih tal ... ".

In sodobni znani znanstvenik za tla N.A.

Kachinsky ("Tla, njene lastnosti in življenje", 1975) daje naslednjo definicijo tal: "Pod tlemi je treba razumeti vse površinske plasti kamnin, obdelane in spremenjene s skupnim vplivom podnebja (svetloba, toplota, zrak, voda), rastlinski in živalski organizmi".

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

Mineralna osnova (skelet)(50-60 % vseh tal) je anorganske snovi, ki je nastala kot posledica spodnje gorske (matične, matične) kamnine kot posledica njenega preperevanja.

Velikosti skeletnih delcev: od balvanov in kamnov do najmanjših zrnc peska in delcev mulja. Fizikalno-kemijske lastnosti tal določa predvsem sestava matičnih kamnin.

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

AT zmerno podnebje idealno je, če tla tvorijo enake količine gline in peska, t.j. predstavlja ilovico.

V tem primeru tla ne ogrožajo niti premočenja niti izsušitve. Oboje je enako škodljivo tako za rastline kot za živali.

organska snov- do 10 % tal nastane iz odmrle biomase (rastlinska masa - stelja listov, vej in korenin, odmrla debla, travnate krpe, organizmi mrtvih živali), zdrobljene in predelane v humus v tleh s strani mikroorganizmov in nekaterih skupin živali in rastline.

Več preprosti elementi, ki nastanejo kot posledica razgradnje organske snovi, jih rastline ponovno absorbirajo in so vključene v biološki cikel.

Zrak(15-25%) v tleh je v votlinah - pore, med organskimi in mineralnimi delci. V odsotnosti (težka glinena tla) ali polnjenju por z vodo (med poplavami, odmrzovanjem permafrosta) se v tleh poslabša prezračevanje in nastanejo anaerobne razmere.

V takih pogojih so fiziološki procesi organizmov, ki porabljajo kisik - aerobov - zavirani, razgradnja organske snovi je počasna. Postopoma se kopičijo in tvorijo šoto. Velike zaloge šote so značilne za močvirja, močvirnate gozdove in združbe tundre. Kopičenje šote je še posebej izrazito v severnih regijah, kjer se hladnost in premočenost tal medsebojno določata in dopolnjujeta.

Voda(25-30%) v tleh predstavljajo 4 vrste: gravitacijske, higroskopne (vezane), kapilarne in hlape.

Gravitacija- premična voda, ki zavzema široke reže med delci tal, se pod lastno težo izliva do nivoja podzemne vode.

Rastline zlahka absorbirajo.

higroskopno ali vezano– se adsorbira okoli koloidnih delcev (glina, kremen) tal in se zaradi vodikovih vezi zadrži v obliki tankega filma. Izpuščen od njih visoka temperatura(102-105°C). Rastlinam je nedostopen, ne izhlapi. V ilovnatih tleh je takšne vode do 15%, v peščenih tleh - 5%.

kapilarno- se drži okoli delcev tal s silo površinske napetosti.

Skozi ozke pore in kanale - kapilare, se dviga iz nivoja podtalnice ali odmika od votlin z gravitacijsko vodo. Bolje se zadrži na ilovnatih tleh, zlahka izhlapi.

Rastline ga zlahka absorbirajo.

Hlapen- zasede vse pore brez vode. Najprej izhlapi.

Stalna izmenjava površinske prsti in podtalnice, kot člen v splošnem vodnem krogu v naravi, se spreminja hitrost in smer glede na letni čas in vremenske razmere.

Povezane informacije:

Iskanje po 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.

Prav v kopenskem okolju je na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu nastala živalska homoiotermija. Kisik zaradi svoje nenehno visoke vsebnosti v zraku ni dejavnik, ki omejuje življenje v kopenskem okolju. Le ponekod v posebnih razmerah nastane začasen primanjkljaj, na primer v akumulacijah razpadajočih rastlinskih ostankov, zalog žita, moke itd.

Na primer, če v središču velikih mest ni vetra, se njegova koncentracija desetkrat poveča. Redne dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida v površinskih plasteh, povezane z ritmom fotosinteze rastlin, in sezonske, zaradi sprememb v intenzivnosti dihanja živih organizmov, predvsem mikroskopske populacije tal. Povečana nasičenost zraka z ogljikovim dioksidom se pojavi v območjih vulkanske aktivnosti, v bližini termalnih izvirov in drugih podzemnih iztokov tega plina.

Nizka gostota zraka določa njegovo nizko dvižno silo in neznatno nosilnost.

Prebivalci zraka morajo imeti svoj podporni sistem, ki podpira telo: rastline - različna mehanska tkiva, živali - trdno ali veliko manj pogosto hidrostatično okostje.

veter

nevihte

Pritisk

Nizka gostota zraka povzroča relativno nizek pritisk na kopnem. Običajno je enak 760 mm Hg, čl. Ko se višina poveča, se tlak zmanjša. Na višini 5800 m je le polovično normalno. Nizek pritisk lahko omeji distribucijo vrst v gorah. Za večino vretenčarjev je zgornja meja življenja približno 6000 m. Zmanjšanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja hitrosti dihanja.

Približno enake so meje napredovanja v gore višjih rastlin. Nekoliko bolj odporni so členonožci (pomladanci, pršice, pajki), ki jih najdemo na ledenikih nad mejo vegetacije.

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

Habitat zemlja-zrak

Tekom evolucije je bilo to okolje osvojeno pozneje kot voda. Okoljski dejavniki v kopensko-zračnem okolju se od drugih habitatov razlikujejo po visoki svetlobi, znatnih nihanjih temperature in vlažnosti zraka, korelaciji vseh dejavnikov z geografsko lego, spremembi letnih časov in dnevnega časa.

Okolje je plinasto, zato je zanj značilna nizka vlažnost, gostota in tlak, visoka vsebnost kisika.

Karakterizacija abiotskih okoljskih dejavnikov svetlobe, temperature, vlažnosti - 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 ozračje sestavljajo predvsem dušik, kisik in sorazmerno manjše količine argona in ogljikovega dioksida.

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

Prav v kopenskem okolju je na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu nastala živalska homoiotermija. Kisik zaradi svoje nenehno visoke vsebnosti v zraku ni dejavnik, ki omejuje življenje v kopenskem okolju.

Le ponekod v posebnih razmerah nastane začasen primanjkljaj, na primer v akumulacijah razpadajočih rastlinskih ostankov, zalog žita, moke itd.

Vsebnost ogljikovega dioksida se lahko na določenih območjih površinske plasti zraka razlikuje v precej pomembnem območju. Na primer, če v središču velikih mest ni vetra, se njegova koncentracija desetkrat poveča. Redne dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida v površinskih plasteh, povezane z ritmom fotosinteze rastlin, in sezonske, zaradi sprememb v intenzivnosti dihanja živih organizmov, predvsem mikroskopske populacije tal.

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

V notranjih pogojih se lahko stopnja fotosinteze poveča s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida; to se uporablja v praksi kmetovanja v rastlinjakih in rastlinjakih.

Zračni dušik je za večino prebivalcev kopenskega okolja inerten plin, vendar ga lahko vežejo in vključijo v biološki cikel številni mikroorganizmi (bakterije vozličev, Azotobacter, klostridije, modrozelene alge itd.).

Lokalne nečistoče, ki vstopajo v zrak, lahko pomembno vplivajo tudi 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 industrijskih območjih. Glavni sodobni vir kemičnega in fizičnega onesnaženja ozračja je antropogen: delo različnih industrijskih podjetij in prometa, erozija tal itd.

n. Žveplov oksid (SO2) je na primer strupen za rastline tudi v koncentracijah od ene petdeset tisočinke do ene milijoninke volumna zraka .. Nekatere rastlinske vrste so še posebej občutljive na SO2 in služijo kot občutljiv indikator njegovega kopičenja v zraku (na primer lišaji.

Nizka gostota zraka določa njegovo nizko dvižno silo in neznatno nosilnost. Prebivalci zraka morajo imeti svoj podporni sistem, ki podpira telo: rastline - različna mehanska tkiva, živali - trdno ali veliko manj pogosto hidrostatično okostje.

Poleg tega so vsi prebivalci zračnega okolja tesno povezani s površino zemlje, ki jim služi za pritrditev in oporo. Življenje v visečem stanju v zraku je nemogoče. Res je, veliko mikroorganizmov in živali, tros, semen in cvetnega prahu rastlin je redno prisotnih v zraku in jih prenašajo zračni tokovi (anemohorija), številne živali so sposobne aktivnega letenja, vendar je pri vseh teh vrstah glavna funkcija njihovega življenjskega cikla. je razmnoževanje - se izvaja na površini zemlje.

Za večino od njih je bivanje v zraku povezano le s preselitvijo ali iskanjem plena.

veter Ima omejevalni učinek 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 omejevalni učinek. V odprtih gorskih habitatih veter omejuje rast rastlin, zaradi česar se rastline upognejo na privetrno stran.

Poleg tega veter poveča evapotranspiracijo v razmerah nizke vlažnosti. Velikega pomena so nevihte, čeprav je njihovo delovanje izključno lokalno. Orkani, pa tudi navadni vetrovi, lahko prenašajo živali in rastline na dolge razdalje in s tem spreminjajo sestavo skupnosti.

Pritisk, očitno ni omejevalni dejavnik neposrednega delovanja, je pa neposredno povezan z vremenom in podnebjem, ki imata neposreden omejevalni učinek.

Nizka gostota zraka povzroča relativno nizek pritisk na kopnem. Običajno je enak 760 mm Hg, čl. Ko se višina poveča, se tlak zmanjša. Na višini 5800 m je le polovično normalno.

Nizek pritisk lahko omeji distribucijo vrst v gorah.

Za večino vretenčarjev je zgornja meja življenja približno 6000 m. Zmanjšanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja hitrosti dihanja. Približno enake so meje napredovanja v gore višjih rastlin. Nekoliko bolj odporni so členonožci (pomladanci, pršice, pajki), ki jih najdemo na ledenikih nad mejo vegetacije.