4.1. Vodni habitat. Posebnosti prilagajanja vodnih organizmov

Voda kot življenjski prostor ima številne posebne lastnosti, kot so visoka gostota, močni padci tlaka, razmeroma nizka vsebnost kisika, močna absorpcija sončne svetlobe itd. Rezervoarji in njihovi posamezni deli se razlikujejo tudi po solnem režimu, hitrosti horizontalnih premikov (tokov) in vsebnosti suspendiranih delcev. Za življenje bentoških organizmov so pomembne lastnosti tal, način razgradnje organskih ostankov ... Zato morajo biti njegovi prebivalci poleg prilagajanja na splošne lastnosti vodnega okolja prilagojeni tudi različnim posebne pogoje. Prebivalci vodnega okolja so v ekologiji dobili skupno ime hidrobionti. Živijo v svetovnem oceanu, celinskih rezervoarjih in podtalnici. V vsakem vodnem telesu je mogoče razlikovati območja z različnimi pogoji.

4.1.1. Ekološke cone Svetovnega oceana

V oceanu in njegovih morjih obstajata predvsem dve ekološki območji: vodni stolp - pelagični in dno - benthal (slika 38). Glede na globino se bental deli na sublitoral cona - območje postopnega upadanja zemlje do globine približno 200 m, kopalna– območje strmega pobočja in prepadna cona– območje oceanskega dna s povprečno globino 3–6 km. Imenujejo se še globlje bentoške regije, ki ustrezajo kotanjam oceanskega dna ultraabisal. Imenuje se rob obale, ki je ob visoki plimi poplavljen primorje Nad nivojem plime se imenuje del obale, ki je navlažen s pršenjem valov supralitoral.

riž. 38. Ekološke cone Svetovnega oceana

Seveda, na primer, prebivalci sublitoralnega pasu živijo v razmerah relativno nizkega tlaka, dnevne sončne svetlobe in pogosto precej pomembne spremembe temperaturni pogoji. Prebivalci breznih in ultra-breznih globin obstajajo v temi, pri konstantni temperaturi in pošastnem pritisku nekaj sto, včasih pa tudi okoli tisoč atmosfer. Zato že samo navedba bentoške cone, v kateri živi določena vrsta organizma, pove, kakšne splošne ekološke lastnosti naj bi imela. Poimenovana je bila celotna populacija oceanskega dna bentos.

Organizmi, ki živijo v vodnem stolpcu ali pelagičnem območju, so razvrščeni kot Pelagos. Pelagično območje je razdeljeno tudi na navpične cone, ki po globini ustrezajo bentoškim conam: epipelagično, batipelagično, breznopelagično. Spodnja meja epipelagičnega območja (ne več kot 200 m) je določena s prodorom sončne svetlobe v količini, ki zadostuje za fotosintezo. Fotosintetske rastline ne morejo obstajati globlje od teh con. V somračnih batijskih in temnih breznih globinah živijo samo mikroorganizmi in živali. Različna ekološka območja se razlikujejo tudi v vseh drugih vrstah rezervoarjev: jezerih, močvirjih, ribnikih, rekah itd. Raznolikost vodnih organizmov, ki so obvladali vse te habitate, je zelo velika.

4.1.2. Osnovne lastnosti vodnega okolja

Gostota vode je dejavnik, ki določa pogoje za gibanje vodnih organizmov in pritisk na različnih globinah. Za destilirano vodo je gostota 1 g/cm 3 pri 4 °C. Gostota naravnih voda, ki vsebujejo raztopljene soli, je lahko večja, do 1,35 g/cm 3 . Tlak se poveča z globino v povprečju za 1 × 10 5 Pa (1 atm) na vsakih 10 m.

Zaradi ostrega gradienta tlaka v vodnih telesih so vodni organizmi v primerjavi s kopenskimi na splošno veliko bolj evribatski. Nekatere vrste, razporejene na različnih globinah, prenesejo pritisk od nekaj do sto atmosfer. Na primer, holoturiji iz rodu Elpidia in črvi Priapulus caudatus živijo od obalnega območja do ultra-breznega območja. Tudi sladkovodni prebivalci, kot so natikači, suvojke, plavalni hrošči itd., lahko v poskusih prenesejo do 6 × 10 7 Pa (600 atm).

Vendar pa je veliko prebivalcev morij in oceanov razmeroma stenobatičnih in omejenih na določene globine. Stenobacij je najpogosteje značilen za plitvomorske in globokomorske vrste. Le v obalnem pasu živijo kolobarji Arenicola in mehkužci (Patella). Mnoge ribe, na primer iz skupine ribičev, glavonožcev, rakov, pogonoforjev, morske zvezde itd. najdemo samo na velike globine ah pri tlaku najmanj 4 10 7 – 5 10 7 Pa (400–500 atm).

Gostota vode zagotavlja možnost naslona nanjo, kar je še posebej pomembno za neskeletne oblike. Gostota okolja je pogoj za lebdenje v vodi in številni vodni organizmi so prilagojeni prav na ta način življenja. Viseče organizme, ki plavajo v vodi, združujemo v posebno ekološko skupino vodnih organizmov – plankton (»planktos« – lebdenje).

riž. 39. Povečanje relativne telesne površine planktonskih organizmov (po S. A. Zernovu, 1949):

A – v obliki palice:

1 – diatomeja Synedra;

2 – cianobakterija Aphanizomenon;

3 – peridinska alga Amphisolenia;

4 – Euglena acus;

5 – glavonožca Doratopsis vermicularis;

6 – kopepod Setella;

7 – Porcellana ličinka (Decapoda)

B – razčlenjene oblike:

1 – mehkužec Glaucus atlanticus;

2 – črv Tomopetris euchaeta;

3 – ličinka rakov Palinurus;

4 – ribe ličinke morske spake Lophius;

5 – kopepod Calocalanus pavo

Plankton vključuje enocelične in kolonialne alge, protozoe, meduze, sifonofore, ctenofore, pteropode in mehkužce kobilice, različne majhne rake, ličinke pridnenih živali, ribja ikra in mladice ter mnoge druge (slika 39). Planktonski organizmi imajo veliko podobnih prilagoditev, ki povečujejo njihov vzgon in preprečujejo, da bi se potopili na dno. Takšne prilagoditve vključujejo: 1) splošno povečanje relativne površine telesa zaradi zmanjšanja velikosti, sploščitve, raztezka, razvoja številnih štrlin ali ščetin, kar poveča trenje z vodo; 2) zmanjšanje gostote zaradi zmanjšanja okostja, kopičenja v telesu maščob, plinskih mehurčkov itd.. V diatomejah se rezervne snovi ne odlagajo v obliki težkega škroba, temveč v obliki maščobnih kapljic . Nočno svetlobo Noctiluca odlikuje tako veliko plinskih vakuol in maščobnih kapljic v celici, da ima citoplazma v njej videz pramenov, ki se spajajo le okoli jedra. Zračne komore imajo tudi sifonoforji, številne meduze, planktonski polži itd.

Morske alge (fitoplankton) V vodi lebdijo pasivno, večina planktonskih živali pa je sposobna aktivnega plavanja, vendar v omejenem obsegu. Planktonski organizmi ne morejo premagati tokov in se z njimi prenašajo na velike razdalje. Veliko vrst zooplankton Vendar pa so sposobni vertikalnih selitev v vodnem stolpcu za desetine in stotine metrov, tako zaradi aktivnega gibanja kot z uravnavanjem vzgona svojega telesa. Posebna vrsta planktona je ekološka skupina Neuston ("nein" - plavati) - prebivalci površinskega filma vode na meji z zrakom.

Gostota in viskoznost vode močno vplivata na možnost aktivnega plavanja. Živali, ki so sposobne hitrega plavanja in premagovanja sile tokov, so združene v ekološko skupino nekton (»nektos« – lebdeči). Predstavniki nektona so ribe, lignji in delfini. Hitro gibanje v vodnem stolpcu je možno le, če imate poenostavljeno obliko telesa in visoko razvite mišice. Oblika torpeda se razvije pri vseh dobrih plavalcih, ne glede na njihovo sistematsko pripadnost in način gibanja v vodi: reaktivno, zaradi upogiba telesa, s pomočjo udov.

Režim kisika. V vodi, nasičeni s kisikom, njegova vsebnost ne presega 10 ml na 1 liter, kar je 21-krat manj kot v atmosferi. Zato so pogoji dihanja vodnih organizmov bistveno zapleteni. Kisik vstopa v vodo predvsem s fotosintetsko aktivnostjo alg in difuzijo iz zraka. Zato so zgornje plasti vodnega stolpca praviloma bogatejše s tem plinom kot spodnje. Z naraščanjem temperature in slanosti vode se koncentracija kisika v njej zmanjšuje. V slojih, ki so močno naseljeni z živalmi in bakterijami, lahko zaradi povečane porabe nastane močno pomanjkanje O 2 . Na primer, v Svetovnem oceanu je za življenje bogate globine od 50 do 1000 m značilno močno poslabšanje prezračevanja - je 7-10-krat nižje kot v površinskih vodah, ki jih naseljuje fitoplankton. Pogoji blizu dna rezervoarjev so lahko blizu anaerobnim.

Med vodnimi prebivalci je veliko vrst, ki lahko prenašajo velika nihanja vsebnosti kisika v vodi, do njegove skoraj popolne odsotnosti. (evrioksibionti – “oxy” – kisik, “biont” – prebivalec). Sem sodita na primer sladkovodna oligoheta Tubifex tubifex in polž Viviparus viviparus. Med ribami lahko zelo nizko nasičenost vode s kisikom prenesejo krapi, linji in karasi. Vendar pa številne vrste stenoksibiont – lahko obstajajo le ob dovolj visoki nasičenosti vode s kisikom (šarenka, potočna postrv, skorjica, planaria alpina, ličinke enodnevnic, kamenjarjev itd.). Številne vrste lahko ob pomanjkanju kisika zapadejo v neaktivno stanje - anoksibioza - in tako doživite neugodno obdobje.

Dihanje vodnih organizmov poteka bodisi skozi površino telesa bodisi skozi specializirane organe - škrge, pljuča, sapnik. V tem primeru lahko ovojnica služi kot dodaten dihalni organ. Riba loach na primer porabi povprečno 63% kisika skozi kožo. Če pride do izmenjave plinov skozi integumente telesa, so zelo tanke. Dihanje olajšamo tudi s povečanjem površine. To dosežemo med evolucijo vrst s tvorbo različnih izrastkov, sploščitvijo, raztezkom, splošno zmanjšanje telesne velikosti. Nekatere vrste ob pomanjkanju kisika aktivno spreminjajo velikost dihalne površine. Tubifex tubifex črvi močno podaljšajo svoje telo; hidra in morska vetrnica - lovke; iglokožci - ambulakralne noge. Mnoge sesilne in sedeče živali obnavljajo vodo okoli sebe, bodisi z ustvarjanjem usmerjenega toka bodisi z nihajočimi gibi, ki spodbujajo njeno mešanje. Školjke v ta namen uporabljajo migetalke, ki obdajajo stene plaščne votline; raki - delo trebušnih ali prsnih nog. Pijavke, zvončaste ličinke komarjev (krvni črvi) in številne oligohete zibljejo svoja telesa in štrlijo iz tal.

Pri nekaterih vrstah se pojavi kombinacija vodnega in zračnega dihanja. Sem spadajo pljučne ribe, sifonoforji diskofanti, številni pljučni mehkužci, raki Gammarus lacustris itd. Sekundarne vodne živali običajno ohranijo atmosferski tip dihanja, saj je energijsko ugodnejši in zato potrebujejo stik z zrakom, na primer plavutonožci, kitovi, vodni hrošči. , ličinke komarjev itd.

Pomanjkanje kisika v vodi včasih vodi do katastrofalnih pojavov - Umiram, ki ga spremlja smrt številnih vodnih organizmov. Zima zmrzuje pogosto posledica nastajanja ledu na površini vodnih teles in prenehanja stika z zrakom; poletje– zvišanje temperature vode in posledično zmanjšanje topnosti kisika.

Pogoste smrti rib in številnih nevretenčarjev pozimi so značilne na primer za spodnji del porečja reke Ob, katere vode, ki pritekajo iz mokrišč Zahodno-sibirske nižine, so izjemno revne z raztopljenim kisikom. Včasih pride do smrti v morjih.

Poleg pomanjkanja kisika lahko smrt povzroči povečanje koncentracije strupenih plinov v vodi - metana, vodikovega sulfida, CO 2 itd., Nastalih kot posledica razgradnje organskih snovi na dnu rezervoarjev. .

Solni režim. Vzdrževanje vodne bilance vodnih organizmov ima svoje posebnosti. Če je za kopenske živali in rastline najpomembnejše zagotoviti telesu vodo v pogojih njenega pomanjkanja, potem za hidrobionte ni nič manj pomembno vzdrževati določeno količino vode v telesu, ko je v okolju presežek. . Prevelike količine vode v celicah povzročajo spremembe osmotskega tlaka in motnje najpomembnejših življenjskih funkcij.

Večina vodnega življenja poikilosmotični: osmotski tlak v njihovem telesu je odvisen od slanosti okoliške vode. Zato je glavni način, da vodni organizmi ohranijo ravnovesje soli, izogibanje habitatom z neprimerno slanostjo. Sladkovodne oblike ne morejo obstajati v morjih, morske oblike pa ne prenesejo razsoljevanja. Če se slanost vode spreminja, se živali premikajo v iskanju ugodnega okolja. Na primer, ko so površinske plasti morja po močnem deževju razsoljene, se radiolariji, morski raki Calanus in drugi spustijo do globine 100 m.Vretenčarji, višji raki, žuželke in njihove ličinke, ki živijo v vodi, spadajo v homoiosmotičen vrste, ki vzdržujejo stalen osmotski tlak v telesu ne glede na koncentracijo soli v vodi.

Pri sladkovodnih vrstah so telesni sokovi hipertonični glede na okoliško vodo. Ogroženi so zaradi prekomernega polivanja, če ne preprečimo pretoka vode ali odvečne vode ne odstranimo iz telesa. Pri protozojih se to doseže z delom izločevalnih vakuol, v večceličnih organizmih - z odstranjevanjem vode skozi izločevalni sistem. Nekateri ciliati vsake 2–2,5 minute izločijo količino vode, ki je enaka volumnu njihovega telesa. Celica porabi veliko energije za "črpanje" odvečne vode. Z naraščajočo slanostjo se delo vakuol upočasni. Tako pri natikačih Paramecium pri slanosti vode 2,5% o vakuola utripa v intervalih 9 s, pri 5% o - 18 s, pri 7,5% o - 25 s. Pri koncentraciji soli 17,5% o vakuola preneha delovati, saj razlika v osmotskem tlaku med celico in zunanjim okoljem izgine.

Če je voda hipertonična v primerjavi s telesnimi tekočinami vodnih organizmov, obstaja tveganje za dehidracijo zaradi osmotskih izgub. Zaščito pred dehidracijo dosežemo s povečanjem koncentracije soli tudi v telesu vodnih organizmov. Dehidracijo preprečuje za vodo neprepustna ovojnica homoiosmotičnih organizmov - sesalcev, rib, višjih rakov, vodnih žuželk in njihovih ličink.

Številne poikilosmotične vrste preidejo v neaktivno stanje - suspendirana animacija kot posledica pomanjkanja vode v telesu z naraščajočo slanostjo. To je značilno za vrste, ki živijo v bazenih z morsko vodo in v obalnem pasu: rotatorji, bičkovarji, migetalkarji, nekateri raki, črnomorski mnogoščetine Nereis divesicolor itd. Sol suspendirana animacija– sredstvo za preživetje neugodnih obdobij v razmerah spremenljive slanosti vode.

Resnično evrihalin Med vodnimi prebivalci ni veliko vrst, ki bi lahko živele v aktivnem stanju tako v sladki kot slani vodi. To so predvsem vrste, ki naseljujejo rečne estuarije, estuarije in druga somorna vodna telesa.

Temperatura rezervoarji so bolj stabilni kot na kopnem. To je posledica fizikalnih lastnosti vode, predvsem njene visoke specifične toplotne kapacitete, zaradi katere prejem ali oddaja znatne količine toplote ne povzroča prenaglih sprememb temperature. Izhlapevanje vode s površine rezervoarjev, ki porabi približno 2263,8 J/g, preprečuje pregrevanje spodnjih plasti, nastajanje ledu, ki sprošča talilno toploto (333,48 J/g), pa upočasni njihovo ohlajanje.

Amplituda letnih temperaturnih nihanj v zgornjih plasteh oceana ni večja od 10–15 ° C, v celinskih vodah pa 30–35 ° C. Za globoke plasti vode je značilna stalna temperatura. V ekvatorialnih vodah povprečna letna temperatura površinske plasti +(26–27) °С, v polarnih plasteh - okoli 0 °C in nižje. V vročih kopenskih izvirih se lahko temperatura vode približa +100 °C, v podvodnih gejzirjih pa so pri visokem pritisku na oceanskem dnu zabeležene temperature +380 °C.

Tako obstaja precejšnja raznolikost temperaturnih razmer v rezervoarjih. Med zgornjimi plastmi vode z izraženimi sezonskimi temperaturnimi nihanji in spodnjimi, kjer je toplotni režim konstanten, je območje temperaturnega skoka ali termoklina. Termoklina je bolj izrazita v toplih morjih, kjer je temperaturna razlika med zunanjimi in globokimi vodami večja.

Zaradi bolj stabilnega temperaturnega režima vode je stenotermija pogosta med vodnimi organizmi v veliko večji meri kot med kopensko populacijo. Evritermalne vrste najdemo predvsem v plitvih celinskih rezervoarjih in v obalnem pasu morij visokih in zmernih zemljepisnih širin, kjer so dnevna in sezonska temperaturna nihanja pomembna.

Svetlobni način. V vodi je veliko manj svetlobe kot v zraku. Nekateri žarki, ki padejo na površino rezervoarja, se odbijejo v zrak. Nižje kot je Sonce, močnejši je odboj, zato je dan pod vodo krajši kot na kopnem. Na primer, poletni dan v bližini otoka Madeira na globini 30 m - 5 ur, na globini 40 m pa le 15 minut. Hitro upadanje količine svetlobe z globino je povezano z njeno absorpcijo v vodi. Žarki različnih valovnih dolžin se absorbirajo različno: rdeči izginejo blizu površine, medtem ko modrozeleni prodrejo veliko globlje. Somrak v oceanu, ki se z globino poglablja, je najprej zelen, nato moder, indigo in modro-vijoličen, nazadnje pa se umakne stalni temi. V skladu s tem se zelene, rjave in rdeče alge, specializirane za zajemanje svetlobe z različnimi valovnimi dolžinami, zamenjajo z globino.

Barva živali se enako naravno spreminja z globino. Prebivalci obalnega in sublitoralnega pasu so najbolj svetlih in pestro obarvani. Številni globokomorski organizmi, kot so jamski organizmi, nimajo pigmentov. V območju somraka je razširjena rdeča obarvanost, ki je v teh globinah komplementarna modro-vijolični svetlobi. Žarke dodatne barve telo najbolj v celoti absorbira. To omogoča živalim, da se skrijejo pred sovražniki, saj je njihova rdeča barva v modro-vijoličnih žarkih vizualno zaznana kot črna. Rdeča barva je značilna za živali v coni somraka, kot so brancin, rdeče korale, razni raki itd.

Pri nekaterih vrstah, ki živijo blizu površine vodnih teles, so oči razdeljene na dva dela z različnimi sposobnostmi lomljenja žarkov. Ena polovica očesa vidi v zraku, druga v vodi. Takšna »štiriokost« je značilna za hrošče vretenčarje, ameriško ribo Anableps tetraphthalmus in eno od tropskih vrst belega klobuka Dialommus fuscus. Med oseko ta riba sedi v vdolbinah in del svoje glave izpostavi vodi (glej sliko 26).

Čim močnejša je absorpcija svetlobe, čim manjša je prosojnost vode, ki je odvisna od števila delcev, ki so v njej suspendirani.

Za prosojnost je značilna največja globina, pri kateri je še viden posebej spuščen bel disk s premerom približno 20 cm (Secchijev disk). Najbolj čiste vode so v Sargaškem morju: disk je viden do globine 66,5 m, v Tihem oceanu je disk Secchi viden do 59 m, v Indijskem oceanu - do 50, v plitvih morjih - do 5-15 m Prosojnost rek je v povprečju 1-1,5 m, v najbolj blatnih rekah, na primer v srednjeazijskih Amu Darji in Sir Darji, pa le nekaj centimetrov. Meja fotosintetske cone se zato v različnih vodnih telesih zelo razlikuje. V najčistejših vodah evfotično cona ali cona fotosinteze sega do globine največ 200 m, krepuskularna oz. disfotični, območje zavzema globine do 1000–1500 m in globlje, v afotičen sončna svetloba sploh ne prodre.

Količina svetlobe v zgornjih plasteh rezervoarjev se močno razlikuje glede na zemljepisno širino območja in letni čas. Dolge polarne noči močno omejujejo čas, ki je na voljo za fotosintezo v arktičnih in antarktičnih bazenih, ledena odeja pa otežuje, da svetloba pozimi doseže vsa zamrznjena vodna telesa.

V temnih globinah oceana organizmi uporabljajo svetlobo, ki jo oddajajo živa bitja, kot vir vizualnih informacij. Sijaj živega organizma se imenuje bioluminiscenca. Svetleče vrste najdemo v skoraj vseh razredih vodnih živali od praživali do rib, pa tudi med bakterijami, nižjimi rastlinami in glivami. Zdi se, da se je bioluminiscenca pojavila večkrat v različnih skupinah na različnih stopnjah evolucije.

Kemija bioluminiscence je zdaj precej dobro razumljena. Reakcije, ki se uporabljajo za ustvarjanje svetlobe, so različne. Toda v vseh primerih gre za oksidacijo kompleksnih organskih spojin (luciferini) z uporabo beljakovinskih katalizatorjev (luciferaza). Luciferini in luciferaze imajo različne strukture v različnih organizmih. Med reakcijo se presežek energije vzbujene molekule luciferina sprosti v obliki svetlobnih kvantov. Živi organizmi oddajajo svetlobo v impulzih, običajno kot odgovor na dražljaje, ki prihajajo iz zunanjega okolja.

Sijaj morda nima posebne ekološke vloge v življenju vrste, lahko pa je stranski produkt vitalne aktivnosti celic, kot na primer pri bakterijah ali nižjih rastlinah. Ekološki pomen pridobi le pri živalih, ki imajo dovolj razvit živčni sistem in vidne organe. Pri mnogih vrstah dobijo luminiscenčni organi zelo zapleteno strukturo s sistemom reflektorjev in leč, ki povečujejo sevanje (slika 40). Številne ribe in glavonožci, ki ne morejo ustvarjati svetlobe, uporabljajo simbiotske bakterije, ki se razmnožujejo v posebnih organih teh živali.

riž. 40. Luminescenčni organi vodnih živali (po S. A. Zernovu, 1949):

1 – globokomorska morska spaka s svetilko nad zobatimi usti;

2 – porazdelitev svetlečih organov pri ribah družine. Mystophidae;

3 – svetleči organ ribe Argyropelecus affinis:

a – pigment, b – reflektor, c – svetleče telo, d – leča

Bioluminiscenca ima v življenju živali predvsem signalno vrednost. Svetlobni signali lahko služijo za orientacijo v jati, privabljajo osebke nasprotnega spola, vabijo žrtve, za kamuflažo ali odvračanje pozornosti. Blisk svetlobe lahko deluje kot obramba pred plenilcem, tako da ga oslepi ali dezorientira. Na primer, globokomorske sipe, ki bežijo pred sovražnikom, sproščajo oblak svetlečega izločka, medtem ko vrste, ki živijo v osvetljenih vodah, za to uporabljajo temno tekočino. Pri nekaterih spodnjih črvih - mnogočetinah - se v obdobju zorenja reproduktivnih produktov razvijejo svetleči organi, samice pa svetijo svetlejše, pri samcih pa so oči bolje razvite. Pri mesojedih globokomorske ribe iz reda morskih ug je prvi žarek hrbtne plavuti premaknjen na zgornjo čeljust in spremenjen v prožno "palico", ki na koncu nosi črvu podobno "vabo" - žlezo, napolnjeno s sluzjo s svetlečimi bakterijami. Z uravnavanjem krvnega pretoka v žlezi in s tem oskrbo bakterije s kisikom lahko riba prostovoljno povzroči, da »vaba« zasije, posnema gibanje črva in zvabi plen.

V kopenskem okolju je bioluminiscenca razvita le pri redkih vrstah, najmočneje pri hroščih iz družine kresnic, ki s svetlobno signalizacijo privabljajo osebke nasprotnega spola v mraku ali ponoči.

4.1.3. Nekatere specifične prilagoditve vodnih organizmov

Načini orientacije živali vodno okolje. Življenje v stalnem mraku ali temi močno omejuje vaše možnosti vizualna orientacija hidrobionti. Zaradi hitrega slabljenja svetlobnih žarkov v vodi lahko tudi tisti, ki imajo dobro razvite vidne organe, le-te uporabljajo za navigacijo na blizu.

Zvok potuje hitreje v vodi kot v zraku. Osredotočite se na zvok Pri hidrobiontih je na splošno bolje razvit kot vidni. Številne vrste zaznajo celo zelo nizkofrekvenčne vibracije (infrazvok), nastane ob spremembi ritma valovanja in se pred nevihto spusti iz površinskih plasti v globlje (na primer meduze). Številni prebivalci vodnih teles - sesalci, ribe, mehkužci, raki - sami oddajajo zvoke. Raki to počnejo z drgnjenjem različnih delov telesa drug ob drugega; ribe - z uporabo plavalnega mehurja, žrelnih zob, čeljusti, žarkov prsnih plavuti in drugih sredstev. Zvočna signalizacija najpogosteje služi za znotrajvrstne odnose, na primer za orientacijo v šoli, privabljanje posameznikov nasprotnega spola itd., Še posebej pa je razvita pri prebivalcih motnih voda in velikih globin, ki živijo v temi.

Številni hidrobionti najdejo hrano in uporabljajo navigacijo eholokacija– zaznavanje odbitih zvočnih valov (kiti). Mnogi zaznavanje odbitih električnih impulzov, med plavanjem proizvajajo izpuste različnih frekvenc. Znanih je približno 300 vrst rib, ki proizvajajo elektriko in jo uporabljajo za orientacijo in signalizacijo. Sladkovodna riba slon (Mormyrus kannume) pošlje do 30 impulzov na sekundo in zazna nevretenčarje, ki jih išče v tekočem blatu brez pomoči vida. Pogostost odvajanja za nekatere morske ribe doseže 2000 impulzov na sekundo. Številne ribe uporabljajo električna polja tudi za obrambo in napad (električni ožigalkar, električna jegulja itd.).

Za orientacijo v globino se uporablja zaznavanje hidrostatičnega tlaka. Izvaja se s pomočjo statocist, plinskih komor in drugih organov.

Najstarejši način orientacije, značilen za vse vodne živali, je dojemanje kemije okolja. Kemoreceptorji mnogih vodnih organizmov so izjemno občutljivi. V tisoč kilometrskih selitvah, ki so značilne za mnoge vrste rib, se gibljejo predvsem po vonju, z neverjetno natančnostjo najdejo drstišča ali prehranjevala. Eksperimentalno je bilo na primer dokazano, da lososi, ki jim je bil umetno odvzet voh, ob vrnitvi v drst ne najdejo ustja svoje reke, vendar se nikoli ne zmotijo, če zaznavajo vonjave. Subtilnost voha je izjemno visoka pri ribah, ki opravljajo posebej dolge selitve.

Posebnosti prilagoditev na življenje v presihajočih vodnih telesih. Na Zemlji je veliko začasnih, plitvih rezervoarjev, ki se pojavijo po poplavah rek, močnem deževju, taljenju snega itd. V teh rezervoarjih se kljub kratkosti njihovega obstoja naselijo različni vodni organizmi.

Skupne lastnosti prebivalcev presihajočih bazenov so sposobnost skotitve številnih potomcev v kratkem času in dolgo časa brez vode. Predstavniki mnogih vrst se zakopljejo v mulj in preidejo v stanje zmanjšane vitalne aktivnosti - hipobioza. Tako se vedejo luskavci, kladoceri, planarije, črvi oligochaete, mehkužci in celo ribe, kot so lešniki, afriški protopterusi in južnoameriški lepidosiren iz pljučnih rib. Številne majhne vrste tvorijo ciste, ki lahko prenesejo sušo, kot so sončnice, migetalkarji, korenonožci, številni kopepodi, turbelariji in nematode iz rodu Rhabditis. Drugi doživljajo neugodno obdobje v fazi zelo odpornega jajčeca. Nazadnje, nekateri majhni prebivalci sušečih rezervoarjev imajo edinstveno sposobnost, da se izsušijo do stanja filma in ko se navlažijo, nadaljujejo z rastjo in razvojem. Sposobnost prenašanja popolne dehidracije telesa so odkrili pri kolobarjih iz rodov Callidina, Philodina itd., Tardigradih Macrobiotus, Echiniscus, ogorčicah iz rodov Tylenchus, Plectus, Cephalobus itd. Te živali naseljujejo mikro rezervoarje v blazinah. mahov in lišajev ter so prilagojeni nenadnim spremembam vlažnosti.

Filtracija kot vrsta prehrane. Mnogi hidrobionti imajo poseben vzorec hranjenja - to je filtriranje ali usedanje delcev organskega izvora, suspendiranih v vodi in številnih majhnih organizmov (slika 41).

riž. 41. Sestava planktonske hrane ascidijev iz Barentsovega morja (po S. A. Zernovu, 1949)

Takšen način prehranjevanja, ki ne zahteva velikih količin energije za iskanje plena, je značilen za mehkužce, sedeče iglokožce, mnogoščetine, mahovnjake, ascidije, planktonske rake itd. (slika 42). Živali, ki se hranijo s filtrom, imajo ključno vlogo pri biološkem čiščenju vodnih teles. Školjke, ki živijo na površini 1 m2, lahko skozi plaščno votlino poganjajo 150–280 m3 vode na dan, pri čemer oborijo suspendirane delce. Sladkovodna vodna bolha, kiklop ali najpogostejši rak v oceanu, Calanus finmarchicus, filtrira do 1,5 litra vode na osebka na dan. Obalno območje oceana, še posebej bogato s kopičenjem organizmov, ki se hranijo s filtri, deluje kot učinkovit čistilni sistem.

riž. 42. Filtrirne naprave hidrobiontov (po S. A. Zernovu, 1949):

1 – ličinke simulijske mušice na kamnu (a) in njihovi filtrski priveski (b);

2 – filtrirna noga raka Diaphanosoma brachyurum;

3 – škržne reže ascidije Phasullia;

4 – rak Bosmina s filtrirano črevesno vsebino;

5 – prehranjevalni tok migetalke Bursaria

Lastnosti okolja v veliki meri določajo načine prilagajanja njegovih prebivalcev, njihov življenjski slog in načine uporabe virov, ustvarjajo verige vzročno-posledičnih odvisnosti. Visoka gostota vode torej omogoča obstoj planktona, prisotnost organizmov, ki lebdijo v vodi, pa je predpogoj za razvoj filtracijskega načina prehranjevanja, pri katerem je možen tudi sedeči način življenja živali. Posledično se oblikuje močan mehanizem samočiščenja vodnih teles biosferskega pomena. Vključuje ogromno hidrobiontov, tako bentoških kot pelagičnih, od enoceličnih praživali do vretenčarjev. Po izračunih gre vsa voda v jezerih zmernega pasu skozi filtrirne aparate živali od nekaj do desetkrat v rastni sezoni, celoten volumen Svetovnega oceana pa se filtrira v nekaj dneh. Motnje delovanja filtrirnih napajalnikov zaradi različnih antropogenih vplivov resno ogrožajo ohranjanje čistosti vode.

4.2. Prizemno-zračno okolje življenja

Okolje zemlja-zrak– najtežje glede okoljskih razmer. Življenje na kopnem je zahtevalo prilagoditve, ki so se izkazale za možne le z dovolj visoko stopnjo organiziranosti rastlin in živali.

4.2.1. Zrak kot dejavnik okolja za kopenske organizme

Nizka gostota zraka določa njegovo majhno dvižno silo in majhno mobilnost zraka. Prebivalci zraka 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 zraku je nemogoče.

Resda so v zraku redno prisotni številni mikroorganizmi in živali, trosi, semena, plodovi in ​​cvetni prah rastlin, ki jih prenašajo zračni tokovi (slika 43), številne živali so sposobne aktivnega letenja, vendar je pri vseh teh vrstah glavna funkcija njihovega življenjskega cikla – razmnoževanje – poteka na površju zemlje. Za večino jih je bivanje v zraku povezano le z usedanjem ali iskanjem plena.

riž. 43. Porazdelitev členonožcev zračnega planktona po višini (po Dajo, 1975)

Nizka gostota zraka povzroča nizek upor pri gibanju. Zato so med evolucijo številne kopenske živali izkoristile ekološke prednosti te lastnosti zračnega okolja in pridobile sposobnost letenja. 75% vrst vseh kopenskih živali je sposobnih aktivnega letenja, predvsem žuželk in ptic, letalci pa so tudi med sesalci in plazilci. Kopenske živali letijo predvsem s pomočjo mišičnih naporov, nekatere pa lahko drsijo tudi z zračnimi tokovi.

Zahvaljujoč mobilnosti zraka ter vertikalnim in horizontalnim gibanjem zračnih mas, ki obstajajo v nižjih plasteh ozračja, je možno pasivno letenje številnih organizmov.

Anemofilija - najstarejši način opraševanja rastlin. Vse golosemenke se oprašujejo z vetrom, med kritosemenkami pa anemofilne rastline predstavljajo približno 10 % vseh vrst.

Anemofilijo opazimo v družinah bukve, breze, oreha, bresta, konoplje, koprive, kazuarine, gosje noge, šaša, žitaric, palm in mnogih drugih. Rastline, oprašene z vetrom, imajo številne prilagoditve, ki izboljšajo aerodinamične lastnosti njihovega cvetnega prahu, ter morfološke in biološke lastnosti, ki zagotavljajo učinkovitost opraševanja.

Življenje mnogih rastlin je popolnoma odvisno od vetra in z njegovo pomočjo se razprši. Takšno dvojno odvisnost opazimo pri smreki, boru, topolu, brezi, brestu, jesenu, bombažni travi, mačjem repu, saksaulu, džuzgunu itd.

Razvile so se številne vrste anemohorija– poravnava z uporabo 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 po analogiji s planktonskimi prebivalci vodnega okolja. Posebne prilagoditve za pasivno letenje so zelo majhne velikosti telesa, povečanje njegove površine zaradi izrastkov, močna disekcija, velika relativna površina kril, uporaba mreže itd. (slika 44). Anemohorna semena in plodovi rastlin imajo tudi zelo majhne velikosti (na primer semena orhidej) ali različne krilate in padalu podobne dodatke, ki povečujejo njihovo sposobnost načrtovanja (slika 45).

riž. 44. Prilagoditve za transport z zračnimi tokovi pri žuželkah:

1 – komar Cardiocrepis brevirostris;

2 – žolčnik Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 – ličinka maškega molja Lymantria dispar

riž. 45. Prilagoditve na prenos vetra v plodovih in semenih rastlin:

1 – lipa Tilia intermedia;

2 – javor Acer monspessulanum;

3 – breza Betula pendula;

4 – bombažna trava Eriophorum;

5 – regrat Taraxacum officinale;

6 – mačji rep Typha scuttbeworhii

Pri razširjanju mikroorganizmov, živali in rastlin imajo glavno vlogo navpični konvekcijski zračni tokovi in ​​šibki vetrovi. Močni vetrovi, nevihte in orkani prav tako pomembno vplivajo na okolje na kopenske organizme.

Nizka gostota zraka povzroča razmeroma nizek pritisk na kopno. Običajno je 760 mmHg. Umetnost. 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, saj običajna nihanja tlaka v njihovem okolju znašajo delčke atmosfere in tudi pri pticah, ki se dvigajo v velike višine, ne presegajo 1/3 običajnega.

Plinska sestava zraka. Poleg fizikalnih lastnosti zraka za obstoj kopenski organizmi Njegove kemične lastnosti so izjemno pomembne. Plinska sestava zraka v površinski plasti atmosfere je precej homogena glede na vsebnost glavnih komponent (dušik - 78,1%, kisik - 21,0, argon - 0,9, ogljikov dioksid - 0,035% po prostornini) zaradi visoke difuzivnost plinov in stalno mešanje konvekcijskih in vetrnih tokov. Vendar imajo lahko različne nečistoče plinastih, kapljično-tekočih in trdnih (prašnih) delcev, ki vstopajo v ozračje iz lokalnih virov, pomemben okoljski pomen.

Visoka vsebnost kisika je prispevala k povečanju metabolizma kopenskih organizmov v primerjavi s primarnimi vodnimi. Prav 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 dokaj pomembnih mejah. Na primer, v odsotnosti vetra v središču velikih mest se njegova koncentracija poveča desetkrat. Obstaja redna dnevna sprememba vsebnosti ogljikovega dioksida v talne plasti povezana z ritmom rastlinske fotosinteze. Sezonske so posledica sprememb v intenzivnosti dihanja živih organizmov, predvsem mikroskopsko majhne populacije tal. Povečana nasičenost zraka z ogljikovim dioksidom se pojavi 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.

V naravi je glavni vir ogljikovega dioksida tako imenovano dihanje tal. Talni mikroorganizmi in živali dihajo zelo intenzivno. Ogljikov dioksid difundira iz tal v ozračje, še posebej močno med dežjem. Veliko ga je v tleh, ki so zmerno vlažna, dobro ogrevana in bogata z organskimi ostanki. Tla bukovega gozda izpuščajo CO 2 od 15 do 22 kg/ha na uro, negnojena peščena tla pa le 2 kg/ha.

IN sodobne razmereČlovekova dejavnost pri izgorevanju zalog fosilnih goriv je postala močan vir dodatnih količin CO 2 , ki vstopa v ozračje.

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

riž. 46. Pobočje z uničeno vegetacijo zaradi emisij žveplovega dioksida iz okoliških industrijskih podjetij

Tudi lokalna onesnaževala, ki vstopajo v zrak, lahko pomembno vplivajo na žive organizme. To še posebej velja za strupene plinaste snovi - metan, žveplov oksid, ogljikov monoksid, dušikov oksid, vodikov sulfid, klorove spojine, pa tudi prašne delce, saje itd., ki onesnažujejo zrak v industrijskih območjih. Glavni sodobni vir kemičnega in fizikalnega onesnaževanja ozračja je antropogeno: delo različnih industrijskih podjetij in prometa, erozija tal itd. Žveplov oksid (SO 2) je na primer strupen za rastline že v koncentracijah od ena petdeset do tisočinka do milijoninka volumna zraka. Okoli industrijskih središč, ki s tem plinom onesnažujejo ozračje, odmre skoraj vsa vegetacija (slika 46). Nekatere rastlinske vrste so še posebej občutljive na SO 2 in služijo kot občutljiv indikator njegovega kopičenja v zraku. Na primer, veliko lišajev umre tudi s sledovi žveplovega oksida v okoliški atmosferi. Njihova prisotnost v gozdovih okoli velikih mest kaže na visoko čistost zraka. Pri izbiri vrst za ozelenitev poseljenih območij se upošteva odpornost rastlin na nečistoče v zraku. Občutljiv na dim, npr. navadna smreka in bor, javor, lipa, breza. Najbolj odporni so tuja, kanadski topol, ameriški javor, bezeg in nekateri drugi.

4.2.2. Tla in relief. Vremenske in podnebne značilnosti prizemno-zračnega okolja

Edafski dejavniki okolja. Lastnosti tal in relief vplivajo tudi na življenjske razmere kopenskih organizmov, predvsem rastlin. Lastnosti zemeljsko površje ki imajo okoljski vpliv na njene prebivalce, se skupaj imenujejo edafski dejavniki okolja (iz grškega "edaphos" - temelj, tla).

Narava koreninskega sistema rastlin je odvisna od hidrotermalnega režima, prezračevanja, sestave, sestave in strukture tal. Na primer, koreninski sistemi drevesnih vrst (breza, macesen) na območjih s permafrostom se nahajajo na majhnih globinah in se široko razprostirajo. Kjer ni permafrost, so koreninski sistemi teh istih rastlin manj razširjeni in prodirajo globlje. Pri mnogih stepskih rastlinah lahko korenine dosežejo vodo iz velike globine, hkrati pa imajo veliko površinskih korenin v humusnem talnem obzorju, od koder rastline absorbirajo elemente mineralne prehrane. Na namočenih, slabo zračnih tleh v mangrovah imajo številne vrste posebne dihalne korenine - pnevmatofore.

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 manj kot 6,7 (rastline sphagnum barja, bela trava); 2) nevtrofilni – gravitirajo k tlom s pH 6,7–7,0 (večina gojenih rastlin); 3) bazofilni– rastejo pri pH nad 7,0 (mordovnik, gozdna vetrnica); 4) enak - lahko raste na tleh z različnimi pH vrednostmi (šmarnica, ovčja bilnica).

Glede na bruto sestavo tal obstajajo: 1) oligotrofni rastline, ki so zadovoljne z majhno količino elementov pepela (borov); 2) evtrofna, tiste, ki potrebujejo veliko količino elementov pepela (hrast, navadna kosmulja, večletni lesni plevel); 3) mezotrofni, zahtevajo zmerno količino pepelov (smreka).

Nitrofili– rastline, ki imajo raje tla, bogata z dušikom (kopriva).

Rastline slanih tal tvorijo skupino halofiti(soleros, sarsazan, kokpek).

Nekatere vrste rastlin so omejene na različne substrate: petrofiti rastejo na kamnitih tleh in psamofiti naseljujejo premikajoče se peske.

Teren in narava tal vplivata na specifično gibanje živali. Na primer, parkljarji, noji in droplje, ki živijo na odprtem, potrebujejo trdo podlago za povečanje odbojnosti pri hitrem teku. Pri kuščarjih, ki živijo na premikajočem se pesku, so prsti obrobljeni z robom poroženelih lusk, ki povečuje oporno površino (slika 47). Za kopenske prebivalce, ki kopljejo luknje, so gosta tla neugodna. Narava tal v nekaterih primerih vpliva na razporeditev kopenskih živali, ki kopljejo rove, se zarijejo v zemljo, da se izognejo vročini ali plenilcem, ali odlagajo jajčeca v zemljo itd.

riž. 47. Pahljačasti gekon - prebivalec saharskega peska: A - pahljačasti gekon; B – gekonova noga

Vremenske značilnosti.Življenjske razmere v prizemno-zračnem okolju so zapletene, poleg tega vremenske spremembe. Vreme - to je nenehno spreminjajoče se stanje atmosfere na zemeljski površini do nadmorske višine približno 20 km (meja troposfere). Spremenljivost vremena se kaže v nenehnih variacijah kombinacije okoljskih dejavnikov, kot so temperatura in vlažnost, oblačnost, padavine, moč in smer vetra itd. Za vremenske spremembe, skupaj z njihovim naravnim menjavanjem v letni cikel značilna so neperiodična nihanja, kar bistveno otežuje pogoje za obstoj kopenskih organizmov. Vreme vpliva na življenje vodnih prebivalcev v precej manjši meri in le na naseljenost površinskih plasti.

Podnebje območja. Značilen je dolgoročni vremenski režim podnebje območja. Pojem podnebje ne vključuje le povprečnih vrednosti meteoroloških pojavov, temveč tudi njihov letni in dnevni cikel, odstopanja od njega in njihovo pogostost. Podnebje je odvisno od geografskih razmer območja.

Conska raznolikost podnebja je zapletena zaradi delovanja monsunskih vetrov, porazdelitve ciklonov in anticiklonov, vpliva gorskih verig na gibanje zračnih mas, stopnje oddaljenosti od oceana (kontinentalnost) in številnih drugih lokalnih dejavnikov. V gorah je podnebna cona, ki je zelo podobna spremembi con od nizkih zemljepisnih širin do visokih zemljepisnih širin. Vse to ustvarja izjemno pestrost življenjskih pogojev na kopnem.

Za večino kopenskih organizmov, zlasti majhnih, ni toliko pomembno podnebje območja, kot razmere njihovega neposrednega habitata. Zelo pogosto lokalni okoljski elementi (relief, izpostavljenost, vegetacija itd.) spremenijo režim temperature, vlažnosti, svetlobe, gibanja zraka na določenem območju tako, da se bistveno razlikuje od podnebnih razmer območja. Takšne lokalne podnebne spremembe, ki se razvijejo v površinski plasti zraka, imenujemo mikroklimo. Vsako območje ima zelo raznoliko mikroklimo. Določimo lahko mikroklime poljubno majhnih površin. Na primer, v venčkih cvetov se ustvari poseben režim, ki ga uporabljajo tam živeče žuželke. Razlike v temperaturi, zračni vlagi in moči vetra so splošno znane na odprtem prostoru in v gozdovih, v travnatih sestojih in na golih tleh, na pobočjih severne in južne lege itd. Posebna stabilna mikroklima nastane v rovih, gnezdih, duplih. , jamah in drugih zaprtih prostorih.

Padavine. Poleg zagotavljanja vode in ustvarjanja zalog vlage lahko igrajo tudi druge ekološke vloge. Tako močne padavine ali toča včasih mehansko vplivajo na rastline ali živali.

Posebno pestra je ekološka vloga snežne odeje. Dnevna temperaturna nihanja prodrejo v globino snega le do 25 cm, globlje ostane temperatura skoraj nespremenjena. Pri zmrzali -20-30 °C pod plastjo snega 30-40 cm je temperatura le malo pod ničlo. Globoka snežna odeja varuje obnovitvene popke in ščiti zelene dele rastlin pred zmrzovanjem; številne vrste gredo pod sneg, ne da bi odvrgle listje, na primer dlakavca, veronica officinalis, parkelj itd.

riž. 48. Shema telemetrične študije temperaturnega režima jerebov, ki se nahajajo v snežni luknji (po A. V. Andreevu, A. V. Krechmarju, 1976)

Majhne kopenske živali tudi pozimi vodijo aktiven življenjski slog in ustvarjajo cele galerije rovov pod snegom in v njegovi debelini. Za številne vrste, ki se prehranjujejo s snežno vegetacijo, je značilno celo zimsko razmnoževanje, kar opažamo na primer pri lemingih, lesnih in rumenogrli miših, številnih voluharjih, vodnih podganah itd. , ruševec, tundra jerebica - zakopajte se v sneg za noč (slika 48).

Zimska snežna odeja velikim živalim otežuje pridobivanje hrane. Številni parkljarji (severni jeleni, divji prašiči, muškatni govedi) se pozimi prehranjujejo izključno s snežno vegetacijo, globoka snežna odeja, predvsem pa trda skorja na njeni površini, ki nastane ob žledu, jih obsoja na lakoto. Med nomadsko živinorejo v predrevolucionarni Rusiji je v južnih regijah prišlo do velike katastrofe. juta – množična smrt živine zaradi ledenih razmer, ki živalim prikrajšajo hrano. Tudi gibanje po ohlapnem globokem snegu je za živali oteženo. Lisice, na primer, v snežnih zimah imajo raje območja v gozdu pod gostimi smrekami, kjer je plast snega tanjša, in skoraj nikoli ne gredo ven na odprte jase in gozdne robove. Višina snega lahko omeji geografsko porazdelitev vrst. Na primer, pravi jeleni ne prodrejo proti severu v tista območja, kjer je debelina snega pozimi večja od 40–50 cm.

Belina snežne odeje razkriva temne živali. Izbira kamuflaže, ki se ujema z barvo ozadja, je očitno igrala pomembno vlogo pri pojavu sezonskih barvnih sprememb pri ptarmiganu in tundri, gorskem zajcu, hermelinu, podlasici in polarni lisici. Na poveljniških otokih je poleg belih lisic veliko modrih lisic. Po opažanjih zoologov se slednji zadržujejo predvsem ob temnih skalah in progah za deskanje brez ledu, medtem ko imajo beli raje območja s snežno odejo.

4.3. Tla kot življenjski prostor

4.3.1. Značilnosti tal

Tla so rahla tanka površinska plast zemlje v stiku z zrakom. Kljub neznatni debelini ima ta lupina Zemlje ključno vlogo pri širjenju življenja. Tla niso samo trdno telo, kot je večina kamnin litosfere, temveč kompleksen trifazni sistem, v katerem so trdni delci obdani z zrakom in vodo. Prežeta je z votlinami, napolnjenimi z mešanico plinov in vodnih raztopin, zato se v njej razvijejo izjemno raznolike razmere, ugodne za življenje številnih mikro- in makroorganizmov (slika 49). V tleh so temperaturna nihanja izravnana v primerjavi s površinsko plastjo zraka, prisotnost podzemne vode in prodiranje padavin pa ustvarjata zaloge vlage in zagotavljata vmesni režim vlažnosti med vodnim in kopenskim okoljem. V prsti so koncentrirane zaloge organskih in mineralnih snovi, dobavljene z odmirajočo vegetacijo in živalskimi trupli. Vse to določa večjo nasičenost tal z življenjem.

Koreninski sistemi kopenskih rastlin so skoncentrirani v tleh (slika 50).

riž. 49. Podzemni prehodi Brandtove voluharice: A – pogled od zgoraj; B – stranski pogled

riž. 50. Postavitev korenin v stepsko černozemsko zemljo (po M. S. Shalyt, 1950)

V povprečju je na 1 m 2 talne plasti več kot 100 milijard celic praživali, na milijone kolobarjev in tardigradk, na desetine milijonov ogorčic, na desetine in stotisoče pršic in skakačev, na tisoče drugih členonožcev, na desettisoče enhitreje, desetine in stotine deževnikov, mehkužcev in drugih nevretenčarjev. Poleg tega 1 cm 2 zemlje vsebuje na desetine in stotine milijonov bakterij, mikroskopskih gliv, aktinomicet in drugih mikroorganizmov. V osvetljenih površinskih plasteh živi v vsakem gramu več sto tisoč fotosintetskih celic zelenih, rumenozelenih, diatomej in modrozelenih alg. Živi organizmi so prav tako značilni za prst kot njene nežive sestavine. Zato je V. I. Vernadsky zemljo razvrstil kot bioinertno telo narave, pri čemer je poudaril njeno nasičenost z življenjem in njeno neločljivo povezanost z njim.

Heterogenost talnih razmer je najbolj izrazita v navpični smeri. Z globino se vrsta najpomembnejših okoljskih dejavnikov, ki vplivajo na življenje prebivalcev tal, močno spremeni. Najprej se to nanaša na strukturo tal. Vsebuje tri glavne horizonte, ki se med seboj razlikujejo po morfoloških in kemijskih lastnostih: 1) zgornji humusno-akumulativni horizont A, v katerem se kopiči in preoblikuje organska snov in iz katerega del spojin odnašajo izpiralne vode; 2) naplavni horizont ali iluvialni B, kjer se usedejo in preoblikujejo od zgoraj izprane snovi, in 3) matična kamnina ali horizont C, katerega material se spremeni v prst.

Znotraj vsakega horizonta ločimo več razčlenjenih plasti, ki se tudi po lastnostih zelo razlikujejo. Na primer na območju zmerno podnebje pod iglavci oz mešani gozdovi obzorje A sestoji iz legla (A 0)– plast rahle akumulacije rastlinskih ostankov, temno obarvana humusna plast (A 1), v kateri so delci organskega izvora pomešani z mineralnimi, in podzolna plast (A 2)– pepelnato sive barve, v kateri prevladujejo silicijeve spojine, vse topne snovi pa se izpirajo v globino talnega profila. Tako struktura kot kemija teh plasti sta zelo različni, zato se korenine rastlin in prebivalci tal, ki se premaknejo le nekaj centimetrov navzgor ali navzdol, znajdejo v različnih pogojih.

Velikosti votlin med delci prsti, ki so primerne za bivanje živali, se običajno z globino hitro zmanjšujejo. Na primer, v travniških tleh je povprečni premer votlin na globini 0–1 cm 3 mm, na 1–2 cm – 2 mm, na globini 2–3 cm pa le 1 mm; globlje so pore v tleh še manjše. Z globino se spreminja tudi gostota tal. Najbolj rahle plasti so tiste, ki vsebujejo organske snovi. Poroznost teh plasti je določena z dejstvom, da organske snovi lepijo mineralne delce v večje agregate, prostornina votlin med katerimi se povečuje. Iluvialni horizont je običajno najgostejši IN, cementiran s koloidnimi delci, ki so spirani vanjo.

Vlaga v tleh je prisotna v različnih stanjih: 1) vezana (higroskopna in filmska), ki jo trdno drži površina delcev zemlje; 2) kapilara zaseda majhne pore in se lahko premika vzdolž njih v različnih smereh; 3) gravitacijska zapolni večje praznine in pod vplivom gravitacije počasi pronica navzdol; 4) paro je v zraku tal.

Vsebnost vode se razlikuje v različnih tleh in ob različnih časih. Če je gravitacijske vlage preveč, je režim tal blizu režimu rezervoarjev. V suhi zemlji ostane samo vezana voda in razmere so podobne tistim na kopnem. Vendar pa je tudi v najbolj suhih tleh zrak bolj vlažen od prizemnega, zato so prebivalci tal veliko manj dovzetni za nevarnost izsušitve kot na površini.

Sestava talnega zraka je spremenljiva. Z globino se vsebnost kisika v njem močno zmanjša, koncentracija ogljikovega dioksida pa poveča. Zaradi prisotnosti razpadajočih organskih snovi v tleh lahko talni zrak vsebuje visoko koncentracijo strupenih plinov, kot so amoniak, vodikov sulfid, metan itd. Pri poplavljanju tal ali intenzivnem gnitju rastlinskih ostankov lahko nastanejo popolnoma anaerobne razmere. pojavljajo ponekod.

Nihanje temperature rezanja samo na površini tal. Tu so lahko še močnejši kot v površinski plasti zraka. Z vsakim centimetrom globine pa so dnevne in sezonske spremembe temperature vedno manjše in jih na globini 1–1,5 m praktično ni več zaslediti (slika 51).

riž. 51. Zmanjšanje letnih nihanj temperature tal z globino (po K. Schmidt-Nilsson, 1972). Osenčen del je razpon letnih temperaturnih nihanj

Vse te značilnosti vodijo k dejstvu, da kljub veliki heterogenosti okoljskih razmer v tleh deluje kot dokaj stabilno okolje, zlasti za mobilne organizme. Strm gradient temperature in vlažnosti v talnem profilu omogoča talnim živalim, da si z manjšimi premiki zagotovijo primerno ekološko okolje.

4.3.2. Prebivalci tal

Heterogenost tal vodi v dejstvo, da za organizme različnih velikosti deluje kot različno okolje. Za mikroorganizme je ogromna skupna površina talnih delcev še posebej pomembna, saj je na njih adsorbirana velika večina mikrobne populacije. Kompleksnost talnega okolja ustvarja najrazličnejše pogoje za najrazličnejše funkcionalne skupine: aerobi in anaerobi, porabniki organskih in mineralnih spojin. Za porazdelitev mikroorganizmov v tleh je značilna fina žariščnost, saj se že v nekaj milimetrih lahko zamenjajo različne ekološke cone.

Za majhne talne živali (sl. 52, 53), ki so združene pod imenom mikrofavna (praživali, kolobarji, tardigradke, ogorčice itd.), so tla sistem mikro rezervoarjev. V bistvu so to vodni organizmi. Živijo v porah prsti, napolnjenih z gravitacijsko ali kapilarno vodo, del življenja pa je lahko, tako kot mikroorganizmi, v adsorbiranem stanju na površini delcev v tankih slojih filmske vlage. Mnoge od teh vrst živijo tudi v običajnih vodnih telesih. Vendar pa so oblike tal veliko manjše od sladkovodnih in se poleg tega odlikujejo po sposobnosti, da ostanejo v zaprtem stanju dolgo časa in čakajo na neugodna obdobja. Medtem ko so sladkovodne amebe velike 50-100 mikronov, so talne amebe le 10-15. Predstavniki flagelatov so še posebej majhni, pogosto le 2–5 mikronov. Talni ciliati imajo tudi pritlikave velikosti in poleg tega lahko močno spremenijo svojo obliko telesa.

riž. 52. Testate amebe, ki se hranijo z bakterijami na propadajočih listih gozdnih tal

riž. 53. Mikrofavna tal (po W. Dungerju, 1974):

1–4 – flagele; 5–8 – gole amebe; 9-10 – testate amebe; 11–13 – migetalke; 14–16 – okrogli črvi; 17–18 – kolobarji; 19–20 – tardigradke

Nekoliko večjim živalim, ki dihajo zrak, se prst zdi kot sistem majhnih jam. Takšne živali so združene pod imenom mezofavna (Slika 54). Velikosti predstavnikov talne mezofavne se gibljejo od desetin do 2–3 mm. Ta skupina vključuje predvsem členonožce: številne skupine pršic, primarne brezkrilne žuželke (kollembole, proturusi, dvorepe žuželke), majhne vrste krilatih žuželk, simfilne stonoge itd. Nimajo posebnih prilagoditev za kopanje. Po stenah talnih votlin se plazijo s svojimi okončinami ali se zvijajo kot črvi. Talni zrak, nasičen z vodno paro, omogoča dihanje skozi pokrove. Mnoge vrste nimajo trahealnega sistema. Takšne živali so zelo občutljive na izsušitev. Glavni način pobega pred nihanji zračne vlage je pomik globlje. Toda možnost globoke selitve skozi talne votline je omejena s hitrim zmanjšanjem premera por, zato je gibanje skozi talne luknje dostopno le najmanjšim vrstam. Večji predstavniki mezofavne imajo nekaj prilagoditev, ki jim omogočajo, da prenašajo začasno zmanjšanje vlažnosti zraka v tleh: zaščitne luske na telesu, delna neprepustnost ovojnice, trdna debelostenska lupina z epikutikulo v kombinaciji s primitivnim trahealnim sistemom, ki zagotavlja dihanje.

riž. 54. Mezofavna tal (brez W. Danger, 1974):

1 – lažni skorjon; 2 – gama nov zvonec; 3–4 oribatidne pršice; 5 – stonoga pauroioda; 6 – ličinka komarja chironomid; 7 - hrošč iz te družine. Ptiliidae; 8–9 springtails

Predstavniki mezofavne preživijo obdobja poplavljanja tal v zračnih mehurčkih. Zrak se zadržuje okoli telesa živali zaradi njihove nemočljive ovojnice, ki je opremljena tudi z dlakami, luskami itd. Zračni mehurček služi majhni živali kot nekakšna "fizična škrga". Dihanje poteka zaradi difundiranja kisika v plast zraka iz okoliške vode.

Predstavniki mikro- in mezofavne so sposobni prenašati zimsko zmrzovanje tal, saj se večina vrst ne more premakniti iz plasti, ki so izpostavljene negativnim temperaturam.

Večje talne živali, katerih telesna velikost je od 2 do 20 mm, imenujemo predstavniki makrofavna (Slika 55). To so ličinke žuželk, stonoge, enhitreidi, deževniki itd. Zanje so tla gost medij, ki zagotavlja znatno mehansko odpornost pri premikanju. Te razmeroma velike oblike se premikajo v tleh bodisi s širjenjem naravnih vodnjakov s potiskanjem delcev zemlje bodisi s kopanjem novih rovov. Oba načina gibanja pustita svoj pečat zunanja strukturaživali.

riž. 55. Makrofavna tal (brez W. Danger, 1974):

1 - deževnik; 2 – lesna uši; 3 – stonoga; 4 – dvonožna stonoga; 5 – ličinka hrošča; 6 – ličinka hrošča kliknika; 7 – krt čriček; 8 - ličinka Hruščov

Sposobnost premikanja skozi tanke luknje, skoraj brez zatekanja k kopanju, je lastna samo vrstam, ki imajo telo z majhnim prečnim prerezom, ki se lahko močno upogne v vijugastih prehodih (stonoge - drupi in geofili). Z odrivanjem delcev zemlje zaradi pritiska telesnih sten se premikajo deževniki, ličinke dolgonogih komarjev itd.. Ko pritrdijo zadnji del, stanjšajo in podaljšajo sprednji, prodrejo v ozke razpoke zemlje, nato pa pritrdijo sprednji del telesa in povečati njegov premer. V tem primeru se v razširjenem območju zaradi dela mišic ustvari močan hidravlični tlak nestisljive intrakavitarne tekočine: v črvih - vsebina kolomičnih vrečk in v tipulidah - hemolimfa. Pritisk se preko telesnih sten prenaša na tla in tako žival razširi vodnjak. Hkrati ostane zadnji prehod odprt, kar ogroža povečanje izhlapevanja in preganjanje plenilcev. Številne vrste so razvile prilagoditve na ekološko ugodnejši način gibanja v tleh – kopanje in zapiranje prehoda za sabo. Prekopavanje poteka z rahljanjem in grabljenjem zemeljskih delcev. Ličinke različnih žuželk za to uporabljajo sprednji del glave, mandibule in prednje okončine, razširjene in okrepljene z debelo plastjo hitina, bodic in izrastkov. Na zadnjem koncu telesa se razvijejo naprave za močno fiksacijo - zložljivi nosilci, zobje, kavlji. Za zapiranje prehoda na zadnjih segmentih imajo številne vrste posebno depresivno ploščad, uokvirjeno s hitinastimi stranicami ali zobmi, nekakšno samokolnico. Podobna območja nastanejo na zadnji strani elitre in pri podlubnikih, ki jih uporabljajo tudi za zamašitev prehodov s svedrovo moko. Ko zaprejo prehod za seboj, so živali, ki živijo v tleh, nenehno v zaprti komori, nasičeni s hlapi lastnih teles.

Izmenjava plinov pri večini vrst te ekološke skupine poteka s pomočjo specializiranih dihalnih organov, hkrati pa se dopolnjuje z izmenjavo plinov skozi ovojnico. Možno je celo, da je možno izključno kožno dihanje, na primer pri deževnikih in enhitrejih.

Rovne živali se lahko odmaknejo od plasti, kjer se pojavlja neugodno okolje. V sušnem in zimskem času se koncentrirajo v globljih plasteh, običajno več deset centimetrov od površine.

Megafavna tla so velike rovke, predvsem sesalci. Številne vrste preživijo vse življenje v zemlji (sleparji, sleparji, zokore, evroazijski krti, zlati krti

Afriki, vrečarji v Avstraliji itd.). Ustvarjajo celotne sisteme prehodov in vdolbin v tleh. Videz in anatomske značilnosti teh živali odražajo njihovo prilagoditev na podzemni način življenja. Imajo nerazvite oči, kompaktno, grebenasto telo s kratkim vratom, kratko gosto dlako, močne kopljejoče okončine z močnimi kremplji. Krti in sleparji s sekalci rahljajo zemljo. Talna megafavna mora vključevati tudi velike oligohete, zlasti predstavnike družine Megascolecidae, ki živijo v tropih in Južna polobla. Največji med njimi, avstralski Megascolides australis, doseže dolžino 2,5 in celo 3 m.

Poleg stalnih prebivalcev tal lahko med velikimi živalmi ločimo veliko ekološko skupino prebivalci rovov (srači, svizci, jerboi, zajci, jazbeci itd.). Prehranjujejo se na površini, vendar se razmnožujejo, prezimujejo, počivajo in ubežijo nevarnosti v tleh. Številne druge živali uporabljajo njihove rove, v njih najdejo ugodno mikroklimo in zavetje pred sovražniki. Burrowers imajo strukturne značilnosti, značilne za kopenske živali, vendar imajo številne prilagoditve, povezane z življenjskim slogom vrtanja. Na primer, jazbeci imajo dolge kremplje in močne mišice na sprednjih okončinah, ozko glavo in majhna ušesa. V primerjavi z zajci, ki ne kopljejo lukenj, imajo zajci opazno skrajšana ušesa in zadnje noge, trpežnejšo lobanjo, bolj razvite kosti in mišice podlahti itd.

Po številnih ekoloških značilnostih so tla vmesna točka med vodnimi in kopenskimi. Tla so podobna vodnemu okolju zaradi temperaturnega režima, nizke vsebnosti kisika v talnem zraku, nasičenosti z vodno paro in prisotnostjo vode v drugih oblikah, prisotnosti soli in organskih snovi v talnih raztopinah ter sposobnosti premikati v treh dimenzijah.

Tla se približajo zračnemu okolju zaradi prisotnosti talnega zraka, nevarnosti izsušitve v zgornjih obzorjih in precej ostrih sprememb temperaturnega režima površinskih plasti.

Vmesne ekološke lastnosti tal kot življenjskega prostora za živali nakazujejo, da so imela tla posebno vlogo v evoluciji živalskega sveta. Mnogim skupinam, zlasti členonožcem, je prst služila kot medij, prek katerega so sprva vodni prebivalci lahko prešli na kopenski način življenja in osvojili kopno. To pot evolucije členonožcev so dokazala dela M. S. Gilyarova (1912–1985).

4.4. Živi organizmi kot življenjski prostor

Mnoge vrste heterotrofnih organizmov skozi celotno življenje ali del življenjskega cikla živijo v drugih živih bitjih, katerih telo jim služi kot okolje, ki se po lastnostih bistveno razlikuje od zunanjega.

riž. 56. Listne uši, ki okužijo listne uši

riž. 57. Na bukov list izrežemo žolco z ličinko žolčnika Mikiola fagi

Predavanje 2. HABITATI IN NJIHOVE ZNAČILNOSTI

V procesu zgodovinskega razvoja so živi organizmi obvladali štiri habitate. Prva je voda. Življenje je nastalo in se razvijalo v vodi več milijonov let. Drugi - zemlja-zrak - rastline in živali so nastale na kopnem in v ozračju ter se hitro prilagodile novim razmeram. S postopnim preoblikovanjem zgornje plasti zemlje - litosfere, so ustvarili tretji habitat - prst, sami pa so postali četrti habitat.

Vodni habitat

Voda pokriva 71% površine Zemlje. Večina vode je koncentrirana v morjih in oceanih - 94-98%, polarni led vsebuje približno 1,2% vode in zelo majhen delež - manj kot 0,5%, v sladkih vodah rek, jezer in močvirij.

V vodnem okolju živi približno 150.000 vrst živali in 10.000 rastlin, kar predstavlja le 7 oziroma 8 % celotnega števila vrst na Zemlji.

V morjih-oceanih je tako kot v gorah izražena vertikalna conalnost. Pelagični - celoten vodni stolpec - in bentoški - dno - se ekološko še posebej močno razlikujeta. Vodni stolpec, pelagično območje, je navpično razdeljen na več con: epipeligalni, batipeligalni, abisopeligalni in ultraabisopeligalni(slika 2).

Glede na strmino spusta in globino dna ločimo tudi več con, ki ustrezajo navedenim pelagičnim conam:

Primorje - rob obale, ki je ob visoki plimi poplavljen.

Supralitoral - del obale nad zgornjo mejo plime in oseke, kamor segajo pljuski valov.

Sublitoral - postopno zmanjševanje kopnega do 200 m.

Bathial - strma depresija kopnega (kontinentalno pobočje),

Brezno - postopno zmanjševanje dna oceanskega dna; globina obeh con skupaj doseže 3-6 km.

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

Ekološke skupine hidrobiontov. Za topla morja in oceane (40.000 vrst živali) v ekvatorju in tropih je značilna največja raznolikost življenja, na severu in jugu sta flora in favna morij stokrat osiromašena. Kar zadeva porazdelitev organizmov neposredno v morju, jih je večina skoncentrirana v površinskih plasteh (epipelagiku) in v sublitoralnem območju. Glede na način gibanja in zadrževanja v določenih plasteh morske prebivalce delimo v tri ekološke skupine: nekton, plankton in bentos.

Nekton (nektos - plavajoče) - aktivno premikajoče se velike živali, ki lahko premagajo velike razdalje in močne tokove: ribe, lignji, plavutonožci, kiti. V sladkovodnih telesih nekton vključuje dvoživke in številne žuželke.

Plankton (planktos - tavajoči, lebdeči) - zbirka rastlin (fitoplankton: diatomeje, zelene in modrozelene (samo sladkovodna telesa) alge, rastlinski bičkarji, peridineji itd.) in majhnih živalskih organizmov (zooplankton: mali raki, večji - pteropodi, mehkužci, meduze, ctenofores, nekateri črvi), ki živijo na različnih globinah, vendar niso sposobni aktivnega gibanja in odpornosti na tokove. Plankton vključuje tudi živalske ličinke, ki tvorijo posebno skupino - Neuston . To je pasivno lebdeča »začasna« populacija najvišjega sloja vode, ki jo predstavljajo različne živali (deseteronožci, ranonožci in kopenožci, iglokožci, mnogoščetine, ribe, mehkužci itd.) v fazi ličink. Ličinke, ki odraščajo, se premaknejo v spodnje plasti pelagela. Nad neustonom se nahaja plaiston - to so organizmi, pri katerih zgornji del telesa raste nad vodo, spodnji del pa v vodi (vodna leča - Lemma, sifonoforji itd.). Plankton igra pomembno vlogo v trofičnih odnosih biosfere, ker je hrana za številne vodne prebivalce, vključno z glavno hrano za usate kite (Myatcoceti).

Bentos (bentos – globina) – pridneni hidrobionti. Predstavljajo ga predvsem pritrjene ali počasi premikajoče se živali (zoobentosi: foramineforji, ribe, spužve, koelenterati, črvi, mehkužci, ascidije itd.), ki so pogostejše v plitvi vodi. V plitvih vodah bentos vključuje tudi rastline (fitobentos: diatomeje, zelene, rjave, rdeče alge, bakterije). V globinah, kjer ni svetlobe, fitobentosa ni. S fitobentosom so najbolj bogati kamniti predeli dna.

V jezerih je zoobentos manj bogat in raznolik kot v morju. Tvorijo ga praživali (ciliati, bolhe), pijavke, mehkužci, ličinke žuželk itd. Fitobentos jezer tvorijo prosto plavajoče diatomeje, zelene in modrozelene alge; rjave in rdeče alge so odsotne.

Visoka gostota vodnega okolja določa posebno sestavo in naravo sprememb dejavnikov, ki podpirajo življenje. Nekateri so enaki kot na kopnem - toplota, svetloba, drugi so specifični: pritisk vode (narašča z globino za 1 atm na vsakih 10 m), vsebnost kisika, sestava soli, kislost. Zaradi velike gostote okolja se vrednosti toplote in svetlobe z višinskim gradientom spreminjajo veliko hitreje kot na kopnem.

Toplotni način. Za vodno okolje je značilno manjše pridobivanje toplote, saj pomemben del se odbije, prav tako pomemben del pa se porabi za izhlapevanje. Skladno z dinamiko temperatur kopnega izkazujejo tudi temperature vode manjša nihanja dnevnih in sezonskih temperatur. Poleg tega rezervoarji bistveno izenačijo temperaturo v ozračju obalnih območij. V odsotnosti ledene lupine imajo morja v hladni sezoni učinek segrevanja sosednjih kopenskih površin, poleti pa učinek hlajenja in vlaženja.

Razpon temperatur vode v Svetovnem oceanu je 38 ° (od -2 do +36 ° C), v sladkovodnih telesih - 26 ° (od -0,9 do +25 ° C). Z globino temperatura vode močno pada. Do 50 m so dnevna nihanja temperature, do 400 - sezonska, globlje pa postanejo konstantna in padejo na +1-3°C. Ker je temperaturni režim v rezervoarjih razmeroma stabilen, se njihovi prebivalci nagibajo k stenotermnost.

Zaradi različne stopnje segrevanja zgornjih in spodnjih plasti skozi vse leto, oseke in oseke, tokov in neviht prihaja do stalnega mešanja vodnih plasti. Vloga mešanja vode za vodne prebivalce je izjemno pomembna, saj s tem se izenači porazdelitev kisika in hranila znotraj rezervoarjev, ki zagotavljajo presnovne procese med organizmi in okoljem.

V stoječih rezervoarjih (jezerih) zmernih zemljepisnih širin poteka navpično mešanje spomladi in jeseni, v teh sezonah pa temperatura v celotnem rezervoarju postane enakomerna, tj. prihaja homotermijo. Poleti in pozimi se zaradi močnega povečanja segrevanja ali hlajenja zgornjih plasti mešanje vode ustavi. Ta pojav se imenuje temperaturna dihotomija, obdobje začasne stagnacije pa je stagnacijo(poletje ali zima). Poleti na površini ostanejo lažje tople plasti, ki se nahajajo nad težkimi hladnimi (slika 3). Pozimi, nasprotno, v spodnji plasti je več topla voda, saj je neposredno pod ledom temperatura površinskih voda nižja od +4°C in zaradi fizikalno-kemijskih lastnosti vode postanejo lažje od vode s temperaturo nad +4°C.

V obdobjih stagnacije se jasno ločijo tri plasti: zgornja (epilimnion) z najbolj dramatičnimi sezonskimi nihanji temperature vode, srednja (metalimnion oz. termoklin), v kateri pride do močnega skoka temperature, in spodaj ( hipolimnij), kjer se temperatura skozi vse leto malo spreminja. V obdobjih stagnacije pride do pomanjkanja kisika v vodnem stolpcu – poleti v spodnjem delu, pozimi pa v zgornjem delu, zaradi česar pozimi pogosto prihaja do pomorov rib.

Svetlobni način. Intenzivnost svetlobe v vodi je močno oslabljena zaradi njenega odboja od površine in absorpcije v vodi sami. To močno vpliva na razvoj fotosintetskih rastlin.

Absorpcija svetlobe je tem močnejša, čim manjša je prosojnost vode, ki je odvisna od števila v njej suspendiranih delcev (mineralne suspenzije, plankton). Zmanjšuje se s hitrim razvojem majhnih organizmov poleti, v zmernih in severnih širinah pa tudi pozimi, po vzpostavitvi ledene odeje in prekrivanju s snegom na vrhu.

Za prosojnost je značilna največja globina, pri kateri je še viden posebej spuščen bel disk s premerom približno 20 cm (Secchijev disk). Najbolj čiste vode so v Sargaškem morju: disk je viden do globine 66,5 m, v Tihem oceanu je disk Secchi viden do 59 m, v Indijskem oceanu - do 50, v plitvih morjih - do 5-15 m. Prozornost rek je v povprečju 1-1,5 m, v najbolj kalnih rekah pa le nekaj centimetrov.

V oceane, kjer je voda zelo prozorna, prodre do globine 140 m 1 % svetlobnega sevanja, v majhna jezera na globini 2 m pa le desetinke odstotka. Žarki iz različnih delov spektra se v vodi različno absorbirajo, najprej se absorbirajo rdeči žarki. Z globino postaja temnejša, barva vode pa postane najprej zelena, nato modra, indigo in na koncu modro-vijolična ter preide v popolno temo. Hidrobionti ustrezno spreminjajo tudi barvo, pri čemer se prilagajajo ne le sestavi svetlobe, ampak tudi njenemu pomanjkanju – kromatska prilagoditev. V svetlih conah v plitvih vodah prevladujejo zelene alge (Chlorophyta), katerih klorofil absorbira rdeče žarke, z globino jih zamenjajo rjave (Phaephyta) in nato rdeče (Rhodophyta). Na velikih globinah fitobentosa ni.

Rastline so se prilagodile na pomanjkanje svetlobe z razvojem velikih kromatoforjev, pa tudi s povečanjem površine asimilacijskih organov (indeks listne površine). Za globokomorske alge so značilni močno razrezani listi, listne plošče so tanke in prosojne. Za napol potopljene in plavajoče rastline je značilna heterofilija - listi nad vodo so enaki kot pri kopenskih rastlinah, imajo trdno rezilo, stomatalni aparat je razvit, v vodi pa so listi zelo tanki, sestavljeni iz ozkih nitasti režnji.

Živali, tako kot rastline, naravno spreminjajo svojo barvo z globino. V zgornjih plasteh so svetlo obarvani v različnih barvah, v območju somraka (brancin, korale, raki) so pobarvani v barvah z rdečim odtenkom - bolj priročno se je skriti pred sovražniki. Globokomorske vrste nimajo pigmentov. V temnih globinah oceana organizmi uporabljajo svetlobo, ki jo oddajajo živa bitja, kot vir vizualnih informacij. bioluminiscenca.

Visoka gostota(1 g/cm3, kar je 800-kratna gostota zraka) in viskoznost vode ( 55-krat višja kot v zraku) je privedlo do razvoja posebnih prilagoditev vodnih organizmov :

1) Rastline imajo zelo slabo razvita ali popolnoma odsotna mehanska tkiva - podpira jih sama voda. Za večino je značilen vzgon zaradi medceličnih votlin, ki prenašajo zrak. Zanj je značilno aktivno vegetativno razmnoževanje, razvoj hidrohorije - odstranjevanje cvetnih stebel nad vodo in porazdelitev cvetnega prahu, semen in spor s površinskimi tokovi.

2) Pri živalih, ki živijo v vodnem stolpcu in aktivno plavajo, ima telo poenostavljeno obliko in je mazano s sluzjo, kar zmanjšuje trenje pri gibanju. Razvite naprave za povečanje plovnosti: kopičenje maščobe v tkivih, plavalni mehurji pri ribah, zračne votline v sifonoforjih. Pri pasivno plavajočih živalih se specifična površina telesa poveča zaradi izrastkov, bodic in dodatkov; telo je sploščeno, skeletni organi pa reducirani. Različni načini gibanja: upogibanje telesa, s pomočjo bičkov, cilij, curkovni način gibanja (glavonožci).

Pri bentoških živalih okostje izgine ali je slabo razvito, telesna velikost se poveča, pogosto se zmanjša vid, razvijejo se taktilni organi.

Tokovi. Značilnost vodnega okolja je mobilnost. Povzročajo ga plime in oseke, morski tokovi, neurja in različne višine rečnih strug. Prilagoditve hidrobiontov:

1) V tekočih rezervoarjih so rastline trdno pritrjene na nepremične podvodne predmete. Spodnja površina je zanje predvsem podlaga. To so zelene in diatomejske alge, vodni mahovi. Mahovi celo tvorijo gosto odejo na hitrih valovih rek. V območju plimovanja morij imajo številne živali pripomočke za pritrditev na dno (polži, morski raki) ali pa se skrivajo v razpokah.

2) Pri ribah v tekočih vodah je telo okroglega premera, pri ribah, ki živijo blizu dna, kot pri bentoških nevretenčarjih, pa je telo ravno. Mnogi imajo pritrdilne organe na podvodne predmete na trebušni strani.

Slanost vode.

Za naravne rezervoarje je značilna določena kemična sestava. Prevladujejo karbonati, sulfati in kloridi. V sladkih vodnih telesih koncentracija soli ni večja od 0,5 ‰ (in približno 80% so karbonati), v morjih - od 12 do 35 ‰ (predvsem kloridi in sulfati). Ko je slanost večja od 40 ppm, se vodno telo imenuje hiperslano ali nadslano.

1) V sladki vodi (hipotonično okolje) so procesi osmoregulacije dobro izraženi. Hidrobionti so prisiljeni nenehno odstranjevati vodo, ki prodira vanje, so homojosmotični (ciliati vsake 2-3 minute skozi sebe "črpajo" količino vode, ki je enaka njihovi teži). V slani vodi (izotonično okolje) je koncentracija soli v telesih in tkivih hidrobiontov enaka (izotonična) koncentraciji soli, raztopljenih v vodi – so poikiloosmotski. Zato prebivalci slanih vodnih teles nimajo razvitih osmoregulacijskih funkcij in niso mogli naseliti sladkih vodnih teles.

2) Vodne rastline so sposobne vsrkavati vodo in hranila iz vode – “juhe” s celotno površino, zato so njihovi listi močno razčlenjeni, prevodna tkiva in korenine pa slabo razviti. Korenine služijo predvsem za pritrditev na podvodni substrat. Večina sladkovodnih rastlin ima korenine.

Tipično morske in tipično sladkovodne vrste, stenohaline, ne prenašajo večjih sprememb slanosti vode. Evrihalinskih vrst je malo. Pogosti so v brakičnih vodah (sladkovodni ostriž, ščuka, orada, cipal, obmorski losos).

Sestava plinov v vodi.

V vodi je kisik najpomembnejši okoljski dejavnik. V vodi, nasičeni s kisikom, njegova vsebnost ne presega 10 ml na 1 liter, kar je 21-krat manj kot v atmosferi. Ko se voda meša, zlasti v tekočih rezervoarjih, in ko se temperatura zniža, se vsebnost kisika poveča. Nekatere ribe so zelo občutljive na pomanjkanje kisika (postrvi, ribice, lipani) in imajo zato raje mrzle gorske reke in potoke. Druge ribe (kras, krap, ščurka) so nezahtevne za vsebnost kisika in lahko živijo na dnu globokih rezervoarjev. Številne vodne žuželke, ličinke komarjev in pljučni mehkužci so tudi tolerantne na vsebnost kisika v vodi, saj se občasno dvignejo na površje in pogoltnejo svež zrak.

V vodi je dovolj ogljikovega dioksida (40-50 cm 3 /l - skoraj 150-krat več kot v zraku. Uporablja se pri fotosintezi rastlin in gre za tvorbo apnenčastih skeletnih tvorb živali (lupine mehkužcev, ovojnice rakov, radiolarij). okvirji itd.).

Kislost. V sladkovodnih vodnih telesih se kislost vode oziroma koncentracija vodikovih ionov razlikuje veliko bolj kot v morskih vodah - od pH = 3,7-4,7 (kislo) do pH = 7,8 (alkalno). Kislost vode v veliki meri določa vrstna sestava vodnih rastlin. V kislih vodah močvirij rastejo mahovi sphagnum in korenike školjk živijo v izobilju, vendar brezzobih mehkužcev (Unio) ni, redko najdemo druge mehkužce. Številne vrste ribnikov in elodej se razvijejo v alkalnem okolju. Večina sladkovodnih rib živi v območju pH od 5 do 9 in pogine v velikem številu zunaj teh vrednosti. Najbolj produktivne so vode s pH 6,5-8,5.

Kislost morske vode z globino pada.

Kislost lahko služi kot pokazatelj celotne presnovne stopnje skupnosti. Vode z nizkim pH vsebujejo malo hranil, zato je produktivnost izjemno nizka.

Hidrostatični tlak v oceanu je zelo pomembna. Pri potopitvi v vodo 10 m se tlak poveča za 1 atmosfero. V najglobljem delu oceana tlak doseže 1000 atmosfer. Mnoge živali lahko prenesejo nenadna nihanja tlaka, zlasti če v telesu nimajo prostega zraka. V nasprotnem primeru se lahko razvije plinska embolija. Visoki pritiski, značilne za velike globine, praviloma zavirajo vitalne procese.

Glede na razpoložljivo količino za hidrobionte organska snov vodna telesa lahko razdelimo na: - oligotrofni (modra in prozorna) – ni bogata s hrano, globoka, hladna; - evtrofna (zeleno) – bogato s hrano, toplo; distrofični (rjava) – hranilno revna, kisla zaradi velike količine huminskih kislin v tleh.

Evtrofikacija– obogatitev rezervoarjev z organskimi hranili pod vplivom antropogenih dejavnikov (na primer izpust odpadne vode).

Ekološka plastičnost vodnih organizmov. Sladkovodne rastline in živali so ekološko bolj plastične (evritermne, evrihaline) od morskih, prebivalci obalnih območij pa so bolj plastični (evritermni) kot globokomorski. Obstajajo vrste, ki imajo ozko ekološko plastičnost glede na en dejavnik (lotos je stenotermna vrsta, morska kozica (Artimia solina) je stenotermna) in široko – glede na druge. Organizmi so bolj plastični glede na tiste dejavnike, ki so bolj spremenljivi. In so tiste, ki so bolj razširjene (elodea, korenike Cyphoderia ampulla). Plastičnost je odvisna tudi od starosti in faze razvoja.

Zvok potuje hitreje v vodi kot v zraku. Zvočna orientacija je pri vodnih organizmih na splošno bolje razvita kot vidna orientacija. Številne vrste zaznajo celo zelo nizkofrekvenčne vibracije (infrazvoke), ki se pojavijo, ko se ritem valovanja spremeni. Številni vodni organizmi iščejo hrano in se orientirajo s pomočjo eholokacije – zaznavanja odbitih zvočnih valov (kiti). Mnogi med plavanjem zaznavajo odbite električne impulze, ki povzročajo razelektritve različnih frekvenc.

Najstarejši način orientacije, značilen za vse vodne živali, je zaznavanje kemije okolja. Kemoreceptorji mnogih vodnih organizmov so izjemno občutljivi.

Prizemno-zračni habitat

V procesu evolucije se je to okolje razvilo pozneje kot vodno. Ekološki dejavniki prizemno-zračnega okolja se od drugih habitatov razlikujejo po visoki intenziteti svetlobe, izrazitih nihanjih temperature in zračne vlažnosti ter korelaciji vseh dejavnikov z geografska lega, spreminjanje letnih časov in časa dneva. Okolje je plinasto, zato so zanj značilni nizka vlažnost, gostota in pritisk ter visoka vsebnost kisika.

Značilno abiotski dejavniki okolje svetlobe, temperature, vlage - 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.

Visoka vsebnost kisika je prispevala k povečanju metabolizma kopenskih organizmov v primerjavi s primarnimi vodnimi. 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 dokaj pomembnih mejah. Na primer, v odsotnosti vetra v središču velikih mest se njegova koncentracija poveča desetkrat. Obstajajo redne dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida v površinskih 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, saje itd., ki zamašijo zrak v industrijskih prostorih. področja. Glavni sodobni vir kemičnega in fizikalnega onesnaževanja ozračja je antropogeno: delo različnih industrijskih podjetij in prometa, erozija tal itd. Žveplov oksid (SO 2) je na primer strupen za rastline že v koncentracijah od ena petdeset do tisočinko do milijoninko volumna zraka.Nekatere rastlinske vrste so še posebej občutljive na S0 2 in služijo kot občutljiv indikator njegovega kopičenja v zraku (npr. 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 - razmnoževanje - se izvaja 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 lahko celo spremeni videz rastlin, zlasti v tistih habitatih, na primer v alpskih pasovih, 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.

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

Značilnost prizemno-zračnega okolja je, da so tu živeči organizmi obdani z zrak– plinasto okolje, za katerega so značilni nizka vlažnost, gostota, tlak in visoka vsebnost kisika.

Večina živali se giblje po trdnem substratu – prsti, rastline pa se v njej ukoreninijo.

Prebivalci prizemno-zračnega okolja so razvili prilagoditve:

1) organi, ki zagotavljajo absorpcijo atmosferskega kisika (stomata v rastlinah, pljuča in sapnik pri živalih);

2) močan razvoj skeletnih tvorb, ki podpirajo telo v zraku (mehanska tkiva pri rastlinah, okostje pri živalih);

3) kompleksne naprave za zaščito pred neugodnimi dejavniki (periodičnost in ritem življenjskih ciklov, mehanizmi termoregulacije itd.);

4) vzpostavljena je tesna povezava s tlemi (korenine pri rastlinah in udi pri živalih);

5) za katere je značilna visoka mobilnost živali pri iskanju hrane;

6) pojavile so se leteče živali (žuželke, ptice) in semena, plodovi in ​​cvetni prah, ki jih prenaša veter.

Ekološke dejavnike prizemno-zračnega okolja uravnava makroklima (ekoklima). Ekoklima (makroklima)– podnebje velikih območij, za katero so značilne določene lastnosti prizemne plasti zraka. Mikroklima– podnebje posameznih habitatov (drevesno deblo, živalski rov itd.).

41.Ekološki dejavniki prizemno-zračnega okolja.

1) Zrak:

Zanj je značilna stalna sestava (21 % kisika, 78 % dušika, 0,03 % CO 2 in inertni plini). Je pomemben okoljski dejavnik, saj Brez atmosferskega kisika je obstoj večine organizmov nemogoč, CO 2 se uporablja za fotosintezo.

Gibanje organizmov v okolju zemlja-zrak poteka predvsem vodoravno, le nekatere žuželke, ptice in sesalci se gibljejo navpično.

Zrak ima velik vpliv na življenje živih organizmov skozi veter– gibanje zračnih mas zaradi neenakomernega segrevanja ozračja s Soncem. Vpliv vetra:

1) izsuši zrak, kar povzroči zmanjšanje intenzivnosti presnove vode v rastlinah in živalih;

2) sodeluje pri opraševanju rastlin, nosi cvetni prah;

3) zmanjšuje pestrost letečih živalskih vrst (močan veter moti let);

4) povzroči spremembe v strukturi ovoja (nastane gosta ovojnica, ki ščiti rastline in živali pred hipotermijo in izgubo vlage);

5) sodeluje pri razširjanju živali in rastlin (razdaja plodove, semena, male živali).

2) Atmosferske padavine:

Pomemben okoljski dejavnik, saj Vodni režim okolja je odvisen od prisotnosti padavin:

1) padavine spremenijo vlažnost zraka in tal;

2) zagotoviti dostopno vodo za vodno prehrano rastlin in živali.

a) Dež:

Najpomembnejši dejavniki so čas izgube, pogostost izgube in trajanje.

Primer: obilica dežja v hladnem obdobju ne zagotavlja rastlinam potrebne vlage.

Narava dežja:

- meteorne vode– neugodno, saj rastline nimajo časa absorbirati vode, nastajajo pa tudi potoki, ki odnašajo zgornjo rodovitno plast zemlje, rastline in male živali.

- deževanje– ugodno, saj zagotavlja vlago v tleh in prehrano za rastline in živali.

- dolgotrajno– neugodno, saj povzročajo poplave, poplave in poplave.

b) Sneg:

Pozimi blagodejno vpliva na organizem, saj:

a) ustvarja ugoden temperaturni režim v tleh, ščiti organizme pred hipotermijo.

Primer: pri temperaturi zraka -15 0 C temperatura tal pod 20 cm plastjo snega ni nižja od +0,2 0 C.

b) pozimi ustvarja okolje za življenje organizmov (glodalci, piščančje ptice itd.)

Prilagoditveživali v zimskih razmerah:

a) poveča se podporna površina nog za hojo po snegu;

b) selitev in hibernacija (anabioza);

c) prehod na uživanje določene hrane;

d) menjava pokrovov itd.

Negativni učinki snega:

a) obilica snega povzroči mehanske poškodbe rastlin, navlaževanje rastlin in njihovo namočenje, ko se sneg spomladi tali.

b) nastanek skorje in ledu (ovira izmenjavo plinov živali in rastlin pod snegom, povzroča težave pri pridobivanju hrane).

42. Vlažnost tal.

Glavni dejavnik vodne prehrane primarnih proizvajalcev – zelenih rastlin.

Vrste talne vode:

1) Gravitacijska voda – zavzema široke prostore med delci zemlje in pod vplivom gravitacije prehaja v globlje plasti. Rastline ga zlahka absorbirajo, ko je v območju koreninskega sistema. Zaloge v tleh se polnijo s padavinami.

2) Kapilarna voda – zapolni najmanjše prostore med zemeljskimi delci (kapilare). Ne premika se navzdol, drži se s silo oprijema. Zaradi izhlapevanja s površine tal nastane tok vode navzgor. Rastline dobro absorbirajo.

1) in 2) voda, ki je na voljo rastlinam.

3) Kemično vezana voda – kristalizacijska voda (sadra, glina itd.). Nedostopno rastlinam.

4) Fizično vezana voda – nedostopna tudi rastlinam.

A) film(ohlapno povezani) – vrste dipolov, ki se zaporedno ovijajo drug drugega. Na površini delcev zemlje jih drži sila od 1 do 10 atm.

b) higroskopski(močno vezan) - ovije delce zemlje s tanko plastjo in ga drži na mestu sila od 10.000 do 20.000 atm.

Če je v zemlji le nedostopna voda, bo rastlina ovenela in odmrla.

Za pesek KZ = 0,9 %, za glino = 16,3 %.

Skupna količina vode – KZ = stopnja oskrbe naprave z vodo.

43.Geografska conacija prizemno-zračnega okolja.

Za okolje zemlja-zrak je značilna navpična in horizontalna conskost. Za vsako cono je značilna posebna ekoklima, sestava živali in rastlin ter ozemlje.

Podnebne cone→ podnebne podcone → podnebne province.

Walterjeva klasifikacija:

1) Ekvatorialno območje – se nahaja med 10 0 severne zemljepisne širine in 10 0 južne zemljepisne širine. Ima 2 deževni sezoni, ki ustrezata položaju Sonca v zenitu. Letne količine padavin in vlažnosti so visoke, mesečna temperaturna nihanja pa majhna.

2) tropski pas – nahaja se severno in južno od ekvatoriala, do 30 0 severne in južne zemljepisne širine. Zanj so značilna poletna deževna obdobja in zimska suša. Količina padavin in vlaga se zmanjšujeta z oddaljenostjo od ekvatorja.

3) Suho subtropsko območje – nahaja se do 35 0 zemljepisne širine. Količina padavin in vlaga sta neznatni, letna in dnevna temperaturna nihanja so zelo velika. Redko so zmrzali.

4) Prehodno območje – značilna so zimska deževna obdobja in vroča poletja. Zmrzali se pojavljajo pogosteje. Sredozemlje, Kalifornija, južna in jugozahodna Avstralija, jugozahodna Južna Amerika.

5) Zmerni pas – za katero so značilne ciklonske padavine, katerih količina se zmanjšuje z oddaljenostjo od oceana. Letna temperaturna nihanja so ostra, poletja vroča, zime mrazne. Razdeljen na podcone:

A) toplo zmerno podobmočje– zimsko obdobje praktično ne izstopa, vsi letni časi so bolj ali manj vlažni. Južna Afrika.

b) značilno zmerno podnebno podobmočje– hladna kratka zima, hladno poletje. Srednja Evropa.

V) podobmočje sušnega zmernega podnebja celinskega tipa– za katero so značilni ostri temperaturni kontrasti, malo padavin in nizka vlažnost zraka. Srednja Azija.

G) podobmočje borealnega ali hladno zmernega podnebja– poletja so hladna in vlažna, zima traja pol leta. sever Severna Amerika in severna Evrazija.

6) Arktično (Antarktično) območje – za katero je značilna majhna količina padavin v obliki snega. Poletje (polarni dan) je kratko in hladno. To območje prehaja v polarno regijo, v kateri je obstoj rastlin nemogoč.

Zmerno tipično za Belorusijo celinsko podnebje z dodatno vlago. Negativni vidiki beloruskega podnebja:

Nestabilno vreme spomladi in jeseni;

Blaga pomlad z dolgotrajnimi otoplitvami;

Deževno poletje;

Pozno spomladanske in zgodnje jesenske zmrzali.

Kljub temu v Belorusiji raste približno 10.000 rastlinskih vrst, živi 430 vrst vretenčarjev in približno 20.000 vrst nevretenčarjev.

Navpično coniranje– od nižin in vznožij gora do vrhov gora. Podobno vodoravni z nekaj odstopanji.

44. Tla kot življenjsko okolje. Splošne značilnosti.

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- življenjsko okolje - vodno okolje - okolje zemlja-zrak - okolje prst - 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, ekoloških niš 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 določeno naravno območje, vodi do prilagajanja organizmov na življenje v teh razmerah, raznolikosti življenjskih oblik. Visoka vsebnost kisika v ozračju (približno 21%) določa možnost oblikovanja visoke (energijske) stopnje metabolizma. Za atmosferski zrak 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), nekontinuirana vodna lupina Zemlje, 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 hidrosfere 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 vodnega okolja so dnevna in sezonska temperaturna nihanja. 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 čutila, orientacijo v prostoru in med vodni 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.

Za kopensko-zračno okolje so značilne posebnosti ekoloških razmer, ki so oblikovale specifične prilagoditve kopenskih rastlin in živali, kar se odraža v različnih morfoloških, anatomskih, fizioloških, biokemičnih in vedenjskih prilagoditvah.

Majhna gostota atmosferskega zraka otežuje ohranjanje telesne oblike, zato so nastale rastline in živali podporni sistem. V rastlinah so to mehanska tkiva (ličje in lesna vlakna), ki zagotavljajo odpornost na statične in dinamične obremenitve: veter, dež, snežna odeja. Napeto stanje celične stene (turgor), ki ga povzroča kopičenje tekočine z visokim osmotskim tlakom v vakuolah celic, določa elastičnost listov, stebel trav in cvetov. Pri živalih telo podpira hidroskelet (pri valjastih črvih), eksoskelet (pri žuželkah) in notranji skelet (pri sesalcih).

Nizka gostota okolja olajša gibanje živali. Številne kopenske vrste so sposobne leteti (aktivno ali jadralno) - ptice in žuželke, obstajajo tudi predstavniki sesalcev, dvoživk in plazilcev. Letenje je povezano z gibanjem in iskanjem plena.Aktivno letenje je možno zaradi spremenjenih sprednjih okončin in razvitih prsnih mišic. Pri jadralnih živalih so med prednjimi in zadnjimi okončinami nastale kožne gube, ki se raztezajo in igrajo vlogo padala.

Visoka mobilnost zračnih mas je oblikovala najstarejšo metodo opraševanja rastlin z vetrom (anemofilijo), ki je značilna za številne rastline. srednji trak in širjenje z vetrom. Ta ekološka skupina organizmov (aeroplankton) se je prilagodila zaradi svoje velike relativne površine zaradi padal, kril, izboklin in celo mrež ali zaradi svoje zelo majhne velikosti.

Nizek atmosferski tlak, ki je običajno 760 mmHg (ali 101.325 Pa), in majhne razlike v tlaku so pri skoraj vseh kopenskih prebivalcih ustvarile občutljivost na močne spremembe tlaka. Zgornja meja življenja za večino vretenčarjev je približno 6000 m zračni tlak Z naraščanjem nadmorske višine se topnost kisika v krvi zmanjšuje. To poveča hitrost dihanja, posledično pa pogosto dihanje povzroči dehidracijo. Ta preprosta odvisnost ni značilna le za redke vrste ptic in nekatere nevretenčarje.

Za plinsko sestavo okolja kopno-zrak je značilna visoka vsebnost kisika (več kot 20-krat večja kot v vodnem okolju). To omogoča živalim zelo visoko stopnjo presnove. Zato je le na kopnem lahko nastala homeotermija (sposobnost vzdrževanja stalne telesne temperature, predvsem zaradi notranje energije).

Pomen temperature v življenju organizmov je določen z njenim vplivom na hitrost biokemičnih reakcij. Zvišanje temperature (do 60 ° C) okolju povzroča denaturacijo beljakovin v organizmih. Močno znižanje temperature povzroči zmanjšanje hitrosti presnove in, kot kritično stanje, zmrzovanje vode v celicah (ledeni kristali v celicah kršijo celovitost znotrajceličnih struktur). V bistvu lahko na kopnem živi organizmi obstajajo le v območju od 0 ° - +50 °, ker te temperature so združljive s potekom osnovnih življenjskih procesov. Vendar pa ima vsaka vrsta svojo zgornjo in spodnjo vrednost letalne temperature, vrednost za zatiranje temperature in temperaturni optimum.

Organizmi, katerih življenje in delovanje sta odvisna od zunanje toplote (mikroorganizmi, glive, rastline, nevretenčarji, koloroti, ribe, dvoživke, plazilci), imenujemo poikilotermi. Med njimi so stenotermi (kriofili - prilagojeni majhnim razlikam nizke temperature in termofili – prilagojeni majhnim razlikam v visokih temperaturah) in evritermi, ki lahko obstajajo znotraj velike temperaturne amplitude. Prilagoditve na prenašanje nizkih temperatur, ki omogočajo dolgotrajno uravnavanje metabolizma, potekajo v organizmih na dva načina: a) zmožnost biokemičnih in fizioloških sprememb – kopičenje antifriza, ki znižuje zmrzišče tekočin v. celic in tkiv ter tako preprečuje nastajanje ledu; sprememba nabora, koncentracije in aktivnosti encimov, sprememba; b) toleranca na zmrzovanje (odpornost na mraz) je začasno prenehanje aktivnega stanja (hipobioza ali kriptobioza) ali kopičenje glicerola, sorbitola, manitola v celicah, ki preprečujejo kristalizacijo tekočine.

Evritermi imajo dobro razvito sposobnost prehoda v latentno stanje, ko pride do znatnih temperaturnih odstopanj od optimalne vrednosti. Po zatiranju z mrazom organizmi pri določeni temperaturi vzpostavijo normalno presnovo in to temperaturno vrednost imenujemo temperaturni prag razvoja ali biološka ničla razvoja.

Osnova sezonskih sprememb pri evritermnih vrstah, ki so zelo razširjene, je aklimatizacija (premik temperaturnega optimuma), ko se inaktivirajo nekateri geni in vklopijo drugi, odgovorni za zamenjavo enih encimov z drugimi. Ta pojav najdemo v različne dele obseg.

Pri rastlinah je presnovna toplota izjemno majhna, zato njihov obstoj določa temperatura zraka v habitatu. Rastline se prilagajajo prenašanju precej velikih temperaturnih nihanj. Glavna stvar v tem primeru je transpiracija, ki ohladi površino listov, ko se pregreje; zmanjšanje listne plošče, mobilnost listov, pubescenca, voskast premaz. Rastline se prilagajajo hladnim razmeram z rastno obliko (pritlikavost, blazinasta rast, rešetka) in barvo. Vse to je povezano s telesno termoregulacijo. Fiziološka termoregulacija je odpadanje listov, odmiranje prizemnega dela, prehod proste vode v vezano stanje, kopičenje antifriza itd.).

Poikilotermne živali imajo možnost evaporativne termoregulacije, povezane z njihovim gibanjem v prostoru (dvoživke, plazilci). Izbirajo najbolj optimalne pogoje, proizvajajo veliko notranje (endogene) toplote v procesu mišičnega krčenja ali mišičnega tremorja (segrejejo mišice med gibanjem). Živali imajo vedenjske prilagoditve (drža, zavetišča, rovi, gnezda).

Homeotermne živali (ptice in sesalci) imajo stalno telesno temperaturo in so malo odvisne od temperature okolja. Zanje so značilne prilagoditve, ki temeljijo na močnem povečanju oksidativnih procesov kot posledica popolnosti živčnega, krvnega obtoka, dihal in drugih organskih sistemov. Imajo biokemično termoregulacijo (pri znižanju temperature zraka se poveča metabolizem lipidov; povečajo se oksidativni procesi, zlasti v skeletnih mišicah; obstaja specializirano rjavo maščobno tkivo, v katerem gre vsa sproščena kemična energija za tvorbo ATP in za ogrevanje telesa; poveča se količina zaužite hrane). Toda takšna termoregulacija ima podnebne omejitve (nedonosna pozimi, v polarnih razmerah, poleti v tropskih in ekvatorialnih območjih).

Fizična termoregulacija je okolju koristna (refleksno krčenje in širjenje krvnih žil v koži, učinek toplotne izolacije dlake in perja, protitočna izmenjava toplote), saj poteka z zadrževanjem toplote v telesu (Chernova, Bylova, 2004).

Za vedenjsko termoregulacijo homeotermov je značilna raznolikost: spremembe drže, iskanje zavetja, gradnja kompleksnih rovov, gnezd, selitev, skupinsko vedenje itd.

Najpomembnejši dejavnik okolja za organizme je svetloba. Procesi, ki se odvijajo pod vplivom svetlobe so fotosinteza (izkoristi se 1-5% vpadne svetlobe), transpiracija (75% vpadne svetlobe se porabi za izhlapevanje vode), sinhronizacija vitalnih funkcij, gibanje, vid, sinteza. vitaminov.

Morfologija rastlin in struktura rastlinskih združb sta organizirani tako, da najbolj učinkovito absorbirata sončno energijo. Svetlobna površina rastlin Globus 4-krat večja od površine planeta (Akimova, Haskin, 2000). Za žive organizme je pomembna valovna dolžina, saj žarki različne dolžine imajo različen biološki pomen: infrardeče sevanje (780 - 400 nm) deluje na toplotne centre živčni sistem, ki uravnavajo oksidativne procese, motorične reakcije itd., ultravijolični žarki (60 - 390 nm), ki delujejo na prekrivna tkiva, spodbujajo proizvodnjo različnih vitaminov, spodbujajo rast in razmnoževanje celic.

Vidna svetloba je še posebej pomembna, ker... pomembna za rastline visokokakovostna sestava Sveta. V spektru žarkov ločimo fotosintetično aktivno sevanje (PAR). Valovna dolžina tega spektra je v območju 380 – 710 (370 – 720 nm).

Sezonska dinamika osvetlitve je povezana z astronomskimi vzorci, sezonskim podnebnim ritmom določenega območja in je različno izražena na različnih zemljepisnih širinah. Pri nižjih nivojih se ti vzorci prekrivajo tudi s fenološkim stanjem vegetacije. Dnevni ritem spreminjanja osvetlitve je velikega pomena. Potek sevanja motijo ​​spremembe stanja ozračja, oblačnost itd. (Goryshina, 1979).

Rastlina je neprozorno telo, ki delno odbija, absorbira in prepušča svetlobo. V celicah in tkivih listov so različne formacije, ki zagotavljajo absorpcijo in prenos svetlobe.Za povečanje produktivnosti rastlin se poveča skupna površina in število fotosintetskih elementov, kar dosežemo z večnadstropno razporeditvijo listov na rastlini. ; plastna razporeditev rastlin v združbi.

Glede na intenzivnost osvetlitve ločimo tri skupine: svetloljubne, sencoljubne, sencoodporne, ki se razlikujejo po anatomskih in morfoloških prilagoditvah (pri svetloljubnih rastlinah so listi manjši, mobilni, pubescentni, imajo voskasta prevleka, debela povrhnjica, kristalni vključki itd. pri sencoljubnih rastlinah so listi veliki, kloroplasti veliki in številni); fiziološke prilagoditve ( različne pomene kompenzacija svetlobe).

Odziv na dolžino dneva (trajanje osvetlitve) se imenuje fotoperiodizem. V rastlinah so tako pomembni procesi, kot so cvetenje, nastajanje semen, rast, prehod v stanje mirovanja in padec listov, povezani s sezonskimi spremembami dolžine dneva in temperature. Za cvetenje nekaterih rastlin je potreben dan daljši od 14 ur, za druge je dovolj 7 ur, tretje pa cvetijo ne glede na dolžino dneva.

Za živali ima svetloba informacijsko vrednost. Prvič, glede na dnevno aktivnost so živali razdeljene na dnevne, krepuskularne in nočne. Organ, ki pomaga pri navigaciji v prostoru, so oči. Različni organizmi imajo različen stereoskopski vid - oseba ima splošni vid 180 ° - stereoskopski - 140 °, zajec ima splošni vid 360 °, stereoskopski 20 °. Binokularni vid je značilen predvsem za plenilske živali (mačke in ptice). Poleg tega reakcija na svetlobo določa fototaksijo (gibanje proti svetlobi),

reprodukcija, navigacija (orientacija glede na položaj Sonca), bioluminiscenca. Svetloba je signal za privabljanje posameznikov nasprotnega spola.

Najpomembnejši okoljski dejavnik v življenju kopenskih organizmov je voda. Treba je ohraniti strukturno celovitost celic, tkiv in celotnega organizma, saj je glavni del protoplazme celic, tkiv, rastlinskih in živalskih sokov. Zahvaljujoč vodi se izvajajo biokemične reakcije, oskrba s hranili, izmenjava plinov, izločanje itd.. Vsebnost vode v telesu rastlin in živali je precej visoka (v listih trave - 83-86%, listih dreves - 79 -82%, drevesna debla 40-55%, v telesih žuželk - 46-92%, dvoživk - do 93%, sesalcev - 62-83%).

Obstoj v okolju kopno-zrak predstavlja za organizme pomemben problem ohranjanja vode v telesu. Zato so oblika in funkcije kopenskih rastlin in živali prilagojene za zaščito pred izsušitvijo. V življenju rastlin je pomembna oskrba z vodo, njeno prevajanje in transpiracija, vodna bilanca (Walter, 1031, 1937, Shafer, 1956). Spremembe vodne bilance se najbolje odražajo v sesalni moči korenin.

Rastlina lahko absorbira vodo iz tal, dokler lahko sesalna sila korenin tekmuje s sesalno silo tal. Zelo razvejan koreninski sistem zagotavlja veliko območje stika med vpojnim delom korenine in talnimi raztopinami. Skupna dolžina korenin lahko doseže 60 km. Sesalna moč korenin je odvisna od vremena in lastnosti okolja. Večja kot je sesalna površina korenin, več vode se absorbira.

Glede na uravnavanje vodnega ravnovesja delimo rastline na poikilohidrične (alge, mahovi, praproti, nekatere cvetnice) in homohidrične (večina višjih rastlin).

Proti vodni režim ločiti ekološke skupine rastlin.

1. Higrofiti so kopenske rastline, ki živijo v vlažnih habitatih z visoko zračno vlažnostjo in oskrbo tal z vodo. Značilnosti higrofitov so debele, šibko razvejane korenine, zračne votline v tkivih in odprta stomata.

2. Mezofiti - rastline zmerno vlažnih rastišč. Njihova sposobnost prenašanja talne in atmosferske suše je omejena. Najdemo ga v sušnih habitatih - hitro se razvije v kratkem času. Zanj je značilen dobro razvit koreninski sistem s številnimi koreninskimi dlakami in uravnavanje intenzivnosti transpiracije.

3. Kserofiti - rastline suhih rastišč. To so rastline, odporne na sušo, suhe rastline. Stepski kserofiti lahko brez škode izgubijo do 25% vode, puščavski kserofiti - do 50% vode, ki jo vsebujejo (za primerjavo, gozdni mezofiti ovenijo z izgubo 1% vode, ki jo vsebujejo listi). Glede na naravo anatomskih, morfoloških in fizioloških prilagoditev, ki zagotavljajo aktivno življenje teh rastlin v pogojih pomanjkanja vlage, se kserofiti delijo na sukulente (imajo mesnate in sočne liste in stebla, lahko akumulirajo velike količine vode v njihova tkiva, razvijejo majhno sesalno silo in absorbirajo vlago iz padavin) in sklerofiti (suhe rastline, ki intenzivno izhlapevajo vlago, imajo ozke in majhne liste, ki se včasih zvijejo v cev, prenesejo močno dehidracijo, sesalno silo korenine lahko do nekaj deset atmosfer).

Pri različnih skupinah živali je bilo v procesu prilagajanja na razmere kopenskega obstoja glavna stvar preprečiti izgubo vode. Živali dobijo vodo različne poti– s pitjem, s sočno hrano, kot posledica metabolizma (zaradi oksidacije in razgradnje maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov). Nekatere živali lahko absorbirajo vodo skozi pokrove vlažne podlage ali zraka. Izguba vode nastane zaradi izhlapevanja iz ovojnice, izhlapevanja iz sluznice dihalnih poti, izločanja urina in neprebavljenih ostankov hrane. Živali, ki dobijo vodo s pitjem, so odvisne od lokacije vodnih teles (veliki sesalci, številne ptice).

Za živali je pomemben dejavnik zračna vlaga, saj... ta indikator določa količino izhlapevanja s površine telesa. Zato je za vodno ravnovesje živalskega telesa pomembna struktura telesnih ovojnic. Pri žuželkah za zmanjšanje izhlapevanja vode s telesne površine poskrbijo skoraj neprepustna povrhnjica in specializirani izločevalni organi (malpigijevi tubuli), ki izločajo skoraj netopen presnovni produkt, in spirale, ki zmanjšujejo izgubo vode po sistemu izmenjave plinov – preko traheje in traheole.

Pri dvoživkah večina vode vstopi v telo skozi prepustno kožo. Prepustnost kože uravnava hormon, ki ga izloča zadnja hipofiza. Dvoživke izločajo zelo velike količine razredčenega urina, ki je hipotoničen glede na telesne tekočine. V sušnih razmerah lahko dvoživke zmanjšajo izgubo vode z urinom. Poleg tega lahko te živali kopičijo vodo v mehur in podkožnih limfnih prostorih.

Plazilci imajo številne prilagoditve na različnih ravneh – morfoloških (izgubo vode preprečuje keratinizirana koža), fizioloških (pljuča, ki se nahajajo v notranjosti telesa, kar zmanjša izgubo vode), biokemičnih (v tkivih nastaja sečna kislina, ki se brez večjih količin izloči). zaradi izgube vlage so tkiva sposobna prenašati povečane koncentracije soli za 50%).

Pri pticah je stopnja izhlapevanja majhna (koža je relativno neprepustna za vodo, ni znojnic in perja). Ptice izgubijo vodo (do 35 % telesne teže na dan) pri dihanju zaradi visoke ventilacije v pljučih in visoke telesne temperature. Ptice imajo proces ponovne absorpcije vode iz nekaj vode v urinu in blatu. nekaj morske ptice(pingvini, ganeti, kormorani, albatrosi), ki jedo ribe in pijejo morska voda, v očesnih votlinah se nahajajo solne žleze, s pomočjo katerih se odstranjujejo odvečne soli iz telesa.

Pri sesalcih so organi izločanja in osmoregulacije parne, kompleksne ledvice, ki se oskrbujejo s krvjo in uravnavajo sestavo krvi. To zagotavlja konstantno sestavo znotrajcelične in intersticijske tekočine. Relativno stabilen osmotski tlak krvi se vzdržuje zaradi ravnovesja med dovajanjem vode s pitjem in izgubo vode z izdihanim zrakom, znojem, blatom in urinom. Za fino uravnavanje osmotskega tlaka je odgovoren antidiuretični hormon (ADH), ki se izloča iz zadnjega režnja hipofize.

Med živalmi obstajajo skupine: higrofili, pri katerih so mehanizmi za uravnavanje metabolizma vode slabo razviti ali sploh odsotni (to so vlagoljubne živali, ki potrebujejo visoko vlažnost okolja - skočniki, lesni uši, komarji, drugi členonožci, kopenski mehkužci in dvoživke) ; kserofili, ki imajo dobro razvite mehanizme za uravnavanje metabolizma vode in prilagajanje zadrževanju vode v telesu, ki živijo v sušnih razmerah; mezofili, ki živijo v pogojih zmerne vlažnosti.

Posredno delujoč okoljski dejavnik v prizemno-zračnem okolju je relief. Vse oblike reliefa vplivajo na razširjenost rastlin in živali s spremembo hidrotermalnega režima ali talno-talne vlage.

V gorah na različnih nadmorskih višinah se podnebne razmere spreminjajo, kar povzroči višinsko cono. Geografska izolacija v gorah prispeva k nastanku endemitov in ohranjanju reliktnih vrst rastlin in živali. Rečne poplavne ravnice omogočajo gibanje južnejših skupin rastlin in živali proti severu. Izpostavljenost pobočij je zelo pomembna, kar ustvarja pogoje za širjenje toploljubnih skupnosti proti severu vzdolž južnih pobočij in hladnoljubnih skupnosti proti jugu vzdolž severnih pobočij ("predhodno pravilo", V. V. Alekhina) .

Tla obstajajo le v prizemno-zračnem okolju in nastanejo kot posledica interakcije starosti ozemlja, matične kamnine, podnebja, reliefa, rastlin in živali ter človekove dejavnosti. Ekološko pomembna je mehanska sestava (velikost mineralnih delcev), kemična sestava (pH vodne raztopine), slanost tal in bogastvo tal. Lastnosti tal delujejo na žive organizme tudi kot posredni dejavniki, ki spreminjajo termohidrološki režim, povzročajo (predvsem) prilagajanje rastlin na dinamiko teh razmer in vplivajo na prostorsko diferenciacijo organizmov.