4.1. Su habitatı. Suda yaşayan organizmaların adaptasyonunun özellikleri

Bir yaşam alanı olarak suyun birçok özelliği vardır. belirli özellikler yüksek yoğunluk, güçlü basınç düşüşleri, nispeten düşük oksijen içeriği, güçlü güneş ışığı emilimi vb. gibi. Rezervuarlar ve bunların bireysel bölümleri ayrıca tuz rejimleri, yatay hareketlerin hızı (akıntılar) ve asılı parçacıkların içeriği bakımından da farklılık gösterir. Bentik organizmaların yaşamı için toprağın özellikleri, organik kalıntıların ayrışma şekli vb. önemlidir.Bu nedenle, su ortamının genel özelliklerine uyum sağlamanın yanı sıra, burada yaşayanların da çeşitli koşullara uyum sağlamaları gerekir. Özel koşullar. Su ortamının sakinleri ekolojide ortak bir isim aldı hidrobiyontlar. Dünya Okyanusunda, kıtasal rezervuarlarda ve yeraltı sularında yaşarlar. Herhangi bir su kütlesinde farklı koşullara sahip bölgeler ayırt edilebilir.

4.1.1. Dünya Okyanusunun ekolojik bölgeleri

Okyanuslarda ve denizlerinde öncelikle iki ekolojik alan vardır: su sütunu. pelajik ve alt - bental (Şek. 38). Derinliğe bağlı olarak benthal ikiye ayrılır kıyı altı bölge - yaklaşık 200 m derinliğe kadar arazinin kademeli olarak azaldığı bir alan, batiyal– dik eğim alanı ve Abisal bölge– ortalama 3-6 km derinliğe sahip okyanus tabanı alanı. Okyanus tabanının çöküntülerine karşılık gelen daha derin bentik bölgelere bile denir. ultra abisal. Gelgit sırasında sular altında kalan kıyı kenarına denir kıyısal Gelgit seviyesinin üzerinde, kıyının dalgaların püskürttüğü sularla nemlenen kısmına denir. supralittoral.

Pirinç. 38. Dünya Okyanusunun ekolojik bölgeleri

Doğal olarak, örneğin, sublittoral bölgenin sakinleri nispeten düşük basınç, gündüz güneş ışığı ve çoğu zaman oldukça düşük koşullar altında yaşarlar. önemli değişiklikler sıcaklık koşulları. Abisal ve ultra abisal derinliklerin sakinleri karanlıkta, sabit bir sıcaklıkta ve birkaç yüz, bazen de yaklaşık bin atmosferlik korkunç bir basınçta yaşarlar. Bu nedenle, belirli bir organizma türünün yaşadığı bentik bölgenin sadece bir göstergesi, zaten onun hangi genel ekolojik özelliklere sahip olması gerektiğini gösterir. Okyanus tabanındaki nüfusun tamamına isim verildi bentos.

Su sütununda veya pelajik bölgede yaşayan organizmalar şu şekilde sınıflandırılır: Pelagos. Pelajik bölge ayrıca derinlik olarak bentik bölgelere karşılık gelen dikey bölgelere bölünmüştür: epipelajik, batipelajik, abisopelajik. Epipelajik bölgenin alt sınırı (en fazla 200 m), güneş ışığının fotosentez için yeterli miktarda nüfuz etmesiyle belirlenir. Fotosentetik bitkiler bu bölgelerden daha derinde bulunamaz. Alacakaranlık batyal ve karanlık abisal derinliklerde sadece mikroorganizmalar ve hayvanlar yaşar. Diğer tüm rezervuar türlerinde de farklı ekolojik bölgeler ayırt edilir: göller, bataklıklar, göletler, nehirler vb. Tüm bu habitatlara hakim olan suda yaşayan organizmaların çeşitliliği çok büyüktür.

4.1.2. Su ortamının temel özellikleri

Suyun yoğunluğu suda yaşayan organizmaların hareket koşullarını ve farklı derinliklerdeki basıncı belirleyen bir faktördür. Damıtılmış su için yoğunluk 4 °C'de 1 g/cm3'tür. Çözünmüş tuzlar içeren doğal suların yoğunluğu 1,35 g/cm3'e kadar daha yüksek olabilir. Basınç derinlikle birlikte her 10 m'de ortalama 1 × 10 5 Pa (1 atm) artar.

Su kütlelerindeki keskin basınç farkından dolayı suda yaşayan organizmalar kara organizmalarına kıyasla genellikle çok daha eurybatiktir. Farklı derinliklerde dağılmış olan bazı türler, birkaç ila yüzlerce atmosfer arasındaki basıncı tolere edebilir. Örneğin, Elpidia cinsinin holothurianları ve Priapulus caudatus solucanları kıyı bölgesinden ultra dipsiz bölgeye kadar yaşarlar. Terlik siliatları, suvoikalar, yüzen böcekler vb. gibi tatlı su sakinleri bile deneylerde 6 x 10 7 Pa'ya (600 atm) kadar dayanabilirler.

Bununla birlikte, denizlerin ve okyanusların pek çok sakini nispeten stenobatiktir ve belirli derinliklerle sınırlıdır. Stenobacy çoğunlukla sığ ve derin deniz türlerinin karakteristik özelliğidir. Yalnızca kıyı bölgesinde annelidler Arenicola ve deniz salyangozu yumuşakçaları (Patella) yaşar. Pek çok balık, örneğin balıkçılar, kafadanbacaklılar, kabuklular, pogonoforlar grubundan, deniz yıldızları vb. yalnızca şuralarda bulunur: büyük derinlikler ah en az 4 10 7 – 5 10 7 Pa (400–500 atm) basınçta.

Suyun yoğunluğu ona yaslanma yeteneği sağlar ve bu özellikle iskeletsiz formlar için önemlidir. Çevrenin yoğunluğu, suda yüzmek için bir koşul görevi görür ve birçok suda yaşayan organizma, özellikle bu yaşam tarzına uyarlanmıştır. Suda yüzen asılı organizmalar, suda yaşayan organizmaların özel bir ekolojik grubunda birleştirilir - plankton (“planktos” – süzülen).

Pirinç. 39. Planktonik organizmaların göreceli vücut yüzeyindeki artış (S.A. Zernov, 1949'a göre):

A - çubuk şeklinde:

1 – diatom Synedra;

2 – siyanobakteri Aphanizomenon;

3 – peridin alg Amphisolenia;

4 – Euglena acus;

5 – kafadanbacaklı Doratopsis vermicularis;

6 – kopepod Setella;

7 – Porcellana larvası (Decapoda)

B – disseke formlar:

1 – yumuşakça Glaucus atlanticus;

2 – solucan Tomopetris euchaeta;

3 – Palinurus kerevitinin larvası;

4 – maymunbalığı Lophius'un larva balıkları;

5 – kopepod Calocalanus pavo

Plankton, tek hücreli ve kolonyal algleri, tek hücrelileri, denizanasını, sifonoforları, ktenoforları, pteropodları ve omurga ayaklı yumuşakçaları, çeşitli küçük kabukluları, dip hayvanlarının larvalarını, balık yumurtalarını ve yavrularını ve daha birçoklarını içerir (Şekil 39). Planktonik organizmalar, kaldırma kuvvetlerini artıran ve dibe batmalarını önleyen birçok benzer adaptasyona sahiptir. Bu tür adaptasyonlar şunları içerir: 1) boyutun küçülmesi, düzleşme, uzama, su ile sürtünmeyi artıran çok sayıda çıkıntı veya kılların gelişmesi nedeniyle vücudun göreceli yüzeyinde genel bir artış; 2) iskeletin azalması, vücutta yağ birikmesi, gaz kabarcıkları vb. nedeniyle yoğunlukta azalma Diatomlarda rezerv maddeleri ağır nişasta şeklinde değil, yağ damlaları şeklinde biriktirilir. . Gece lambası Noctiluca, hücredeki o kadar çok gaz vakuolleri ve yağ damlacıkları ile ayırt edilir ki, içindeki sitoplazma, yalnızca çekirdeğin etrafında birleşen iplikçikler görünümüne sahiptir. Sifonoforlar, bazı denizanaları, planktonik karındanbacaklılar vb. de hava odacıklarına sahiptir.

Deniz yosunu (fitoplankton) Suda pasif olarak yüzerler, ancak çoğu planktonik hayvan sınırlı bir ölçüde aktif olarak yüzebilir. Planktonik organizmalar akıntıların üstesinden gelemezler ve onlar tarafından uzun mesafelere taşınırlar. Birçok çeşit zooplankton Ancak hem aktif hareket nedeniyle hem de vücutlarının kaldırma kuvvetini düzenleyerek su sütununda onlarca ve yüzlerce metre boyunca dikey göç etme yeteneğine sahiptirler. Özel bir plankton türü ekolojik bir gruptur Neuston (“nein” - yüzmek) - hava sınırındaki suyun yüzey filminin sakinleri.

Suyun yoğunluğu ve viskozitesi aktif yüzme olasılığını büyük ölçüde etkiler. Hızlı yüzebilen ve akıntıların gücünü yenebilen hayvanlar ekolojik bir grupta birleşiyor nekton (“nektos” – yüzen). Nektonun temsilcileri balık, kalamar ve yunuslardır. Su sütununda hızlı hareket, yalnızca düzenli bir vücut şekliniz ve oldukça gelişmiş kaslarınız varsa mümkündür. Torpido şeklindeki şekil, sistematik bağlılıklarına ve sudaki hareket yöntemlerine bakılmaksızın tüm iyi yüzücülerde geliştirilmiştir: vücudun uzuvların yardımıyla bükülmesi nedeniyle reaktif.

Oksijen rejimi. Oksijenle doymuş suda içeriği 1 litre başına 10 ml'yi geçmez, bu da atmosferdekinden 21 kat daha düşüktür. Bu nedenle suda yaşayan organizmaların nefes alma koşulları önemli ölçüde karmaşıktır. Oksijen suya esas olarak alglerin fotosentetik aktivitesi ve havadan difüzyon yoluyla girer. Bu nedenle, su kolonunun üst katmanları kural olarak bu gaz açısından alt katmanlara göre daha zengindir. Suyun sıcaklığı ve tuzluluğu arttıkça içindeki oksijen konsantrasyonu azalır. Hayvanların ve bakterilerin yoğun olarak yaşadığı katmanlarda, tüketimin artması nedeniyle keskin bir O2 eksikliği yaratılabilir. Örneğin, Dünya Okyanusunda, 50 ila 1000 m arasındaki yaşam açısından zengin derinlikler, havalandırmada keskin bir bozulma ile karakterize edilir - fitoplanktonun yaşadığı yüzey sularından 7-10 kat daha düşüktür. Su kütlelerinin tabanına yakın koşullar anaerobiklere yakın olabilir.

Suda yaşayanlar arasında, sudaki oksijen içeriğindeki geniş dalgalanmaları neredeyse tamamen yokluğuna kadar tolere edebilen birçok tür vardır. (euryoxybionts – “oksi” – oksijen, “biont” – yerleşik). Bunlar arasında örneğin tatlı su oligochaete Tubifex tubifex ve gastropod Viviparus viviparus yer alır. Balıklar arasında sazan, kadife balığı ve havuz sazanı suyun çok düşük oksijen doygunluğuna dayanabilir. Ancak bir takım türler Stenoksibiyont – yalnızca suyun yeterince yüksek oksijen doygunluğu ile var olabilirler (gökkuşağı alabalığı, kahverengi alabalık, minnow, kirpik kurdu Planaria alpina, mayıs sineği larvaları, taş sinekleri, vb.). Pek çok tür, oksijen eksikliği olduğunda aktif olmayan bir duruma düşme yeteneğine sahiptir. anoksibiyoz - ve dolayısıyla olumsuz bir dönem yaşıyoruz.

Suda yaşayan organizmaların solunumu ya vücudun yüzeyinden ya da solungaçlar, akciğerler, trakea gibi özel organlar yoluyla gerçekleşir. Bu durumda bütünlük ek bir solunum organı görevi görebilir. Örneğin çoprabalığı oksijenin ortalama %63'ünü deri yoluyla tüketir. Gaz alışverişi vücudun kabukları aracılığıyla gerçekleşirse, bunlar çok incedir. Yüzey alanı arttırılarak nefes alma da kolaylaşır. Bu, türlerin evrimi sırasında çeşitli çıkıntıların oluşması, düzleşme, uzama, genel düşüş vücut boyutları. Bazı türler, oksijen eksikliği olduğunda solunum yüzeyinin boyutunu aktif olarak değiştirir. Tubifex tubifex solucanları vücutlarını büyük ölçüde uzatır; hidra ve deniz anemonu - dokunaçlar; derisi dikenliler - ambulakral bacaklar. Birçok sabit ve hareketsiz hayvan, ya yönlendirilmiş bir akım yaratarak ya da salınım hareketleri yaparak etraflarındaki suyu yeniler ve karışmasını sağlar. Çift kabuklu yumuşakçalar bu amaçla manto boşluğunun duvarlarını kaplayan kirpikleri kullanır; kabuklular - karın veya göğüs bacaklarının çalışması. Sülükler, çan sivrisinek larvaları (kan kurtları) ve birçok oligoket, yerden dışarı çıkarak vücutlarını sallar.

Bazı türlerde su ve hava solunumunun birleşimi meydana gelir. Bunlar arasında akciğerli balıklar, sifonoforlar diskophantlar, birçok akciğer yumuşakçaları, kabuklular Gammarus lacustris vb. yer alır. İkincil suda yaşayan hayvanlar, enerji açısından daha uygun olduğundan genellikle atmosferik solunum tipini korurlar ve bu nedenle örneğin yüzgeçayaklılar, deniz memelileri, su böcekleri gibi havayla temasa ihtiyaç duyarlar. , sivrisinek larvaları vb.

Sudaki oksijen eksikliği bazen felaket olaylarına yol açar - Ölüyorum, birçok suda yaşayan organizmanın ölümüyle birlikte. Kış donuyor genellikle su kütlelerinin yüzeyinde buz oluşması ve havayla temasın kesilmesinden kaynaklanır; yaz– su sıcaklığında bir artış ve bunun sonucunda oksijen çözünürlüğünde bir azalma.

Balıkların ve birçok omurgasızın kışın sık sık ölmesi, örneğin Batı Sibirya Ovası'nın sulak alanlarından akan suları çözünmüş oksijen açısından son derece zayıf olan Ob Nehri havzasının alt kısmının karakteristik özelliğidir. Bazen denizlerde ölüm meydana gelir.

Oksijen eksikliğine ek olarak, rezervuarların dibindeki organik maddelerin ayrışması sonucu oluşan sudaki - metan, hidrojen sülfür, CO 2 vb. - toksik gazların konsantrasyonundaki artış ölümlere neden olabilir. .

Tuz rejimi. Suda yaşayan organizmaların su dengesini korumanın kendine has özellikleri vardır. Karasal hayvanlar ve bitkiler için eksiklik koşullarında vücuda su sağlamak en önemli şeyse, o zaman hidrobiyontlar için ortamda fazla olduğunda vücutta belirli bir miktarda su tutmak daha az önemli değildir. Hücrelerde aşırı miktarda su bulunması, ozmotik basınçta değişikliklere ve en önemli hayati fonksiyonların bozulmasına neden olur.

Sudaki yaşamın çoğu poikilosmotik: vücutlarındaki ozmotik basınç çevredeki suyun tuzluluğuna bağlıdır. Bu nedenle suda yaşayan organizmaların tuz dengesini korumalarının temel yolu, uygun olmayan tuzluluğa sahip habitatlardan kaçınmaktır. Tatlı su formları denizlerde bulunamaz ve deniz formları tuzdan arınmayı tolere edemez. Suyun tuzluluğu değişirse hayvanlar uygun bir ortam arayışı içinde hareket ederler. Örneğin şiddetli yağışlardan sonra denizin yüzey katmanları tuzdan arındırıldığında radyolaryanlar, deniz kabukluları Calanus ve diğerleri 100 m derinliğe inerler.Omurgalılar, yüksek kabuklular, böcekler ve suda yaşayan larvaları bu gruba girer. homoiosmotik sudaki tuz konsantrasyonuna bakılmaksızın vücutta sabit ozmotik basıncı koruyan türler.

Tatlı su türlerinde vücut sıvıları çevredeki suya göre hipertoniktir. Suyun akışı engellenmezse veya fazla su vücuttan atılmazsa aşırı sulanma riskiyle karşı karşıya kalırlar. Tek hücrelilerde bu, boşaltım boşluklarının çalışmasıyla, çok hücreli organizmalarda ise suyun boşaltım sistemi aracılığıyla uzaklaştırılmasıyla elde edilir. Bazı siliatlar her 2-2,5 dakikada bir vücut hacimlerine eşit miktarda su salgılarlar. Hücre fazla suyu “dışarı pompalamak” için çok fazla enerji harcar. Tuzluluğun artmasıyla birlikte vakuollerin çalışması yavaşlar. Böylece Paramecium terliklerinde, %0.2,5 su tuzluluğunda, vakuol 9 sn aralıklarla, %5 - 18 saniyede, %7.5 - 25 saniyede titreşir. % 17,5'lik bir tuz konsantrasyonunda, hücre ile dış ortam arasındaki ozmotik basınç farkı ortadan kalktığı için vakuol çalışmayı durdurur.

Su, suda yaşayan organizmaların vücut sıvılarına göre hipertonikse, ozmotik kayıpların bir sonucu olarak dehidrasyon riskiyle karşı karşıyadırlar. Sudaki organizmaların vücudundaki tuz konsantrasyonunun arttırılmasıyla dehidrasyona karşı koruma sağlanır. Dehidrasyon, homoiosmotik organizmaların (memeliler, balıklar, yüksek kerevitler, suda yaşayan böcekler ve bunların larvaları) su geçirmez kabukları ile önlenir.

Pek çok poikilosmotik tür, artan tuzlulukla birlikte vücuttaki su eksikliğinin bir sonucu olarak aktif olmayan bir duruma - askıya alınmış animasyona geçiş yapar. Bu, deniz suyu havuzlarında ve kıyı bölgesinde yaşayan türlerin karakteristiğidir: rotiferler, flagellatlar, siliatlar, bazı kabuklular, Karadeniz poliketi Nereis divesicolor, vb. Tuz askıya alınmış animasyon– suyun değişken tuzluluk koşullarında olumsuz dönemlerde hayatta kalmanın bir yolu.

Tamamen örhalin Suda yaşayanlar arasında hem tatlı hem de tuzlu suda aktif olarak yaşayabilen çok fazla tür yoktur. Bunlar esas olarak nehir ağızlarında, haliçlerde ve diğer acı su kütlelerinde yaşayan türlerdir.

Sıcaklık Rezervuarlar karadakilere göre daha stabildir. Bunun nedeni, suyun fiziksel özelliklerinden, özellikle de yüksek özgül ısı kapasitesinden kaynaklanmaktadır; bu nedenle, önemli miktarda ısının alınması veya salınması, sıcaklıkta çok ani değişikliklere neden olmaz. Yaklaşık 2263,8 J/g tüketen rezervuarların yüzeyinden suyun buharlaşması alt katmanların aşırı ısınmasını önlerken, füzyon ısısını (333,48 J/g) açığa çıkaran buz oluşumu da soğumalarını yavaşlatır.

Okyanusun üst katmanlarındaki yıllık sıcaklık dalgalanmalarının büyüklüğü 10-15 °C'yi, kıtasal sularda ise 30-35 °C'yi geçmez. Derin su katmanları sabit sıcaklıkla karakterize edilir. Ekvator sularında yıllık ortalama sıcaklık yüzey katmanları +(26–27) °С, kutup katmanlarında – yaklaşık 0 °C ve altı. Kara kökenli sıcak kaynaklarda su sıcaklığı +100 °C'ye yaklaşabilir ve okyanus tabanındaki yüksek basınçtaki su altı gayzerlerinde +380 °C sıcaklıklar kaydedilmiştir.

Bu nedenle, rezervuarlarda oldukça önemli sıcaklık koşulları çeşitliliği vardır. Mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarının ifade edildiği suyun üst katmanları ile termal rejimin sabit olduğu alt katmanlar arasında bir sıcaklık sıçraması veya termoklin bölgesi vardır. Termoklin, dış ve derin sular arasındaki sıcaklık farkının daha fazla olduğu sıcak denizlerde daha belirgindir.

Suyun daha stabil sıcaklık rejimi nedeniyle stenothermi, suda yaşayan organizmalar arasında kara popülasyonuna göre çok daha yaygındır. Eurythermal türleri esas olarak sığ kıtasal rezervuarlarda ve günlük ve mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarının önemli olduğu yüksek ve ılıman enlemlerdeki denizlerin kıyı bölgelerinde bulunur.

Işık modu. Suda havaya göre çok daha az ışık vardır. Bir rezervuarın yüzeyine gelen ışınların bir kısmı havaya yansır. Güneş'in konumu ne kadar alçaksa yansıma o kadar güçlü olur, dolayısıyla su altında geçirilen gün karadakinden daha kısadır. Örneğin Madeira adası yakınlarında 30 m derinlikte bir yaz günü 5 saat, 40 m derinlikte ise sadece 15 dakikadır. Derinlik arttıkça ışık miktarındaki hızlı azalma, ışığın su tarafından emilmesiyle ilişkilidir. Farklı dalga boylarına sahip ışınlar farklı şekilde emilir: Kırmızı olanlar yüzeye yakın yerlerde kaybolur, mavi-yeşil olanlar ise çok daha derinlere nüfuz eder. Okyanusta derinleşen alacakaranlık önce yeşil, ardından mavi, mavi ve mavi-mor renklerine bürünüyor ve sonunda yerini sürekli karanlığa bırakıyor. Buna göre, farklı dalga boylarındaki ışığı yakalama konusunda uzmanlaşmış yeşil, kahverengi ve kırmızı algler derinlikle birbirinin yerini alıyor.

Hayvanların rengi de aynı doğallıkla derinliğe göre değişir. Kıyı ve kıyı altı bölgelerin sakinleri en parlak ve çeşitli renklere sahiptir. Mağara organizmaları gibi birçok derin organizmanın pigmentleri yoktur. Alacakaranlık kuşağında, bu derinliklerdeki mavi-mor ışığın tamamlayıcısı olan kırmızı renk yaygındır. Ek renk ışınları vücut tarafından neredeyse tamamen emilir. Bu, mavi-mor ışınlardaki kırmızı renkleri görsel olarak siyah olarak algılandığı için hayvanların düşmanlardan saklanmasına olanak tanır. Kırmızı renk, levrek, kırmızı mercan, çeşitli kabuklular vb. gibi alacakaranlık bölgesindeki hayvanlar için tipiktir.

Su kütlelerinin yüzeyine yakın yaşayan bazı türlerde gözler, ışınları kırma konusunda farklı yeteneklere sahip iki kısma bölünmüştür. Gözün bir yarısı havada, diğer yarısı ise suda görür. Böyle bir "dört gözlülük", blennies Dialommus fuscus'un tropik türlerinden biri olan Amerikan balığı Anableps tetraftalmus olan dönen böceklerin karakteristiğidir. Gelgit zamanlarında bu balık girintilerde oturur ve kafasının bir kısmı sudan açığa çıkar (bkz. Şekil 26).

Işığın emilimi daha güçlüdür, suyun şeffaflığı o kadar düşük olur ki bu, içinde asılı olan parçacıkların sayısına bağlıdır.

Şeffaflık, yaklaşık 20 cm çapında özel olarak alçaltılmış beyaz bir diskin (Secchi diski) hala görülebildiği maksimum derinlik ile karakterize edilir. En şeffaf sular Sargasso Denizi'ndedir: disk 66,5 m derinliğe kadar görülebilir Pasifik Okyanusu'nda Secchi diski Hint Okyanusu'nda 59 m'ye kadar - 50'ye kadar, sığ denizlerde - görülebilir 5-15 m'ye kadar Nehirlerin şeffaflığı ortalama 1–1,5 m'dir ve en çamurlu nehirlerde, örneğin Orta Asya Amu Darya ve Syr Darya'da sadece birkaç santimetredir. Bu nedenle fotosentetik bölgenin sınırı farklı su kütlelerinde büyük ölçüde değişiklik gösterir. En berrak sularda coşkulu zon veya fotosentez zonu, 200 m'yi aşmayan derinliklere kadar uzanır, alacakaranlık veya disfotik, bölge 1000-1500 m'ye kadar derinlikleri kaplar ve daha derinlerde kör bölge, güneş ışığı hiç nüfuz etmez.

Rezervuarların üst katmanlarındaki ışık miktarı, bölgenin enlemine ve yılın zamanına bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Uzun kutup geceleri, Kuzey Kutbu ve Antarktika havzalarında fotosentez için mevcut süreyi ciddi şekilde sınırlıyor ve buz örtüsü, kışın ışığın tüm donmuş su kütlelerine ulaşmasını zorlaştırıyor.

Okyanusun karanlık derinliklerinde organizmalar, canlıların yaydığı ışığı görsel bilgi kaynağı olarak kullanırlar. Canlı bir organizmanın ışıltısına denir biyolüminesans. Işık saçan türler, bakteriler, alt bitkiler ve mantarların yanı sıra tek hücrelilerden balıklara kadar hemen hemen tüm suda yaşayan hayvan sınıflarında bulunur. Biyolüminesans, farklı gruplarda, evrimin farklı aşamalarında birçok kez ortaya çıkmış gibi görünüyor.

Biyolüminesansın kimyası artık oldukça iyi anlaşılmıştır. Işık üretmek için kullanılan reaksiyonlar çeşitlidir. Ancak her durumda bu, karmaşık organik bileşiklerin oksidasyonudur. (lusiferinler) protein katalizörleri kullanma (lusiferaz). Lusiferinler ve lusiferazlar farklı organizmalarda farklı yapılara sahiptir. Reaksiyon sırasında uyarılan lusiferin molekülünün fazla enerjisi ışık kuantumu şeklinde salınır. Canlı organizmalar, genellikle dış ortamdan gelen uyaranlara yanıt olarak dürtülerle ışık yayarlar.

Parıltı, bir türün yaşamında özel bir ekolojik rol oynamayabilir, ancak örneğin bakterilerde veya alt bitkilerde olduğu gibi hücrelerin hayati aktivitesinin bir yan ürünü olabilir. Yalnızca yeterince gelişmiş sinir sistemi ve görme organları olan hayvanlarda ekolojik önem kazanır. Pek çok türde ışıldayan organlar, radyasyonu artıran bir reflektör ve mercek sistemi ile çok karmaşık bir yapı kazanır (Şekil 40). Işık üretemeyen bazı balıklar ve kafadanbacaklılar, bu hayvanların özel organlarında çoğalan simbiyotik bakterileri kullanır.

Pirinç. 40. Suda yaşayan hayvanların ışıldayan organları (S.A. Zernov, 1949'a göre):

1 - dişli ağzının üzerinde bir el feneri bulunan bir derin deniz fener balığı;

2 – Ailenin balıklarında ışıklı organların dağılımı. Mystophidae;

3 – Argyropelecus affinis balığının ışıklı organı:

a – pigment, b – reflektör, c – ışıklı gövde, d – mercek

Biyolüminesansın esas olarak hayvanların yaşamında bir sinyal değeri vardır. Işık sinyalleri, bir sürüde yönlendirmeye, karşı cinsten bireyleri çekmeye, kurbanları cezbetmeye, kamuflaj veya dikkat dağıtmaya hizmet edebilir. Bir ışık parlaması, yırtıcı hayvanı kör ederek veya yönünü şaşırtarak ona karşı bir savunma görevi görebilir. Örneğin, düşmandan kaçan derin deniz mürekkep balığı, parlak bir salgı bulutu salgılarken, ışıklı sularda yaşayan türler bu amaçla koyu renkli sıvı kullanır. Bazı dip solucanlarında - poliketler - üreme ürünlerinin olgunlaşması döneminde parlak organlar gelişir ve dişiler daha parlak parlar ve erkeklerde gözler daha iyi gelişir. Etoburlarda derin deniz balığı Fener balığının ayrılmasından itibaren, sırt yüzgecinin ilk ışını üst çeneye kaydırılır ve esnek bir "çubuğa" dönüştürülür ve sonunda solucan benzeri bir "yem" - parlak bakterilerle mukusla dolu bir bez - taşır. Balık, beze giden kan akışını ve dolayısıyla bakteriye oksijen tedarikini düzenleyerek, solucanın hareketlerini taklit ederek ve avı cezbederek gönüllü olarak "yemin" parlamasına neden olabilir.

Karasal ortamlarda, biyolüminesans yalnızca birkaç türde, en önemlisi de alacakaranlıkta veya geceleri karşı cinsten bireyleri çekmek için ışık sinyallerini kullanan ateş böceği familyasından böceklerde geliştirilir.

4.1.3. Suda yaşayan organizmaların bazı spesifik adaptasyonları

Hayvanları yönlendirmenin yolları su ortamı. Sürekli alacakaranlık veya karanlıkta yaşamak seçeneklerinizi büyük ölçüde sınırlandırır görsel yönelim hidrobiyontlar. Sudaki ışık ışınlarının hızla zayıflamasıyla bağlantılı olarak, iyi gelişmiş görme organlarına sahip olanlar bile, onların yardımıyla yalnızca yakın mesafeden yönlendirilirler.

Ses suda havaya göre daha hızlı yayılır. Sese odaklanın Genellikle suda yaşayan organizmalarda görsel olandan daha iyi gelişmiştir. Bazı türler çok düşük frekanslı titreşimleri bile algılar (infrases), dalgaların ritmi değiştiğinde ortaya çıkar ve fırtınadan önce yüzey katmanlarından daha derin katmanlara (örneğin denizanası) doğru alçalır. Su kütlelerinin pek çok sakini - memeliler, balıklar, yumuşakçalar, kabuklular - kendileri ses çıkarır. Kabuklular bunu vücutlarının çeşitli kısımlarını birbirine sürterek yaparlar; balık - yüzme kesesi, faringeal dişler, çeneler, göğüs yüzgeçlerinin ışınları ve başka yollarla. Ses sinyali çoğunlukla, örneğin bir sürüde yönlendirme, karşı cinsten bireyleri çekme vb. gibi tür içi ilişkiler için kullanılır ve özellikle karanlıkta yaşayan çamurlu sularda ve büyük derinliklerde yaşayanlarda gelişir.

Bir dizi hidrobiyont yiyecek bulur ve kullanarak yön bulur. ekolokasyon– yansıyan ses dalgalarının algılanması (cetaceanlar). Birçok yansıyan elektriksel darbeleri algılar, Yüzerken farklı frekanslarda deşarjlar üretir. Yaklaşık 300 balık türünün elektrik üretebildiği ve bunu yönlendirme ve sinyal verme amacıyla kullanabildiği bilinmektedir. Tatlı su fil balığı (Mormyrus kannume), görme yardımı olmadan sıvı çamur üzerinde avladığı omurgasızları tespit etmek için saniyede 30'a kadar darbe gönderir. Bazıları için deşarj sıklığı deniz balığı Saniyede 2000 darbeye ulaşır. Bazı balıklar da savunma ve saldırı amacıyla elektrik alanlarını kullanır (elektrikli vatoz, elektrikli yılan balığı vb.).

Derinlemesine yönlendirme için kullanılır Hidrostatik basıncın algılanması. Statokistler, gaz odaları ve diğer organlar kullanılarak gerçekleştirilir.

Tüm suda yaşayan hayvanların özelliği olan en eski yönlendirme yöntemi çevrenin kimyasının algılanması. Birçok suda yaşayan organizmanın kemoreseptörleri son derece hassastır. Birçok balık türünün karakteristik özelliği olan bin kilometrelik göçlerde, esas olarak koku yoluyla, yumurtlama veya beslenme alanlarını inanılmaz bir doğrulukla bularak yön değiştirirler. Örneğin koku alma duyusundan yapay olarak mahrum bırakılan somon balığının, nehrin ağzını bulamayarak yumurtlamaya geri döndüğü ancak kokuları algılayabiliyorlarsa asla yanılmadıkları deneysel olarak kanıtlanmıştır. Özellikle uzak göçler yapan balıklarda koku alma duyusunun inceliği son derece fazladır.

Kuruyan rezervuarlarda yaşama adaptasyonların özellikleri. Dünya'da nehir taşkınlarından, şiddetli yağmurlardan, kar erimesinden vb. Sonra ortaya çıkan çok sayıda geçici, sığ rezervuar vardır. Varlıklarının kısa olmasına rağmen bu rezervuarlara çeşitli su organizmaları yerleşir.

Kurutma havuzlarında yaşayanların ortak özellikleri, kısa sürede çok sayıda yavru doğurabilmeleri ve uzun süre susuzluğa dayanabilmeleridir. Pek çok türün temsilcisi, hayati aktivitenin azaldığı bir duruma girerek kendilerini alüvyona gömüyor - hipobiyoz. Pul böcekleri, cladoceranlar, planaryanlar, oligochaete solucanları, yumuşakçalar ve hatta balıklar, çopra balıkları, Afrika protopterusları ve akciğerli balıklardan Güney Amerika lepidosirenleri gibi davranırlar. Ayçiçeği, siliatlar, rizopodlar, bazı kopepodlar, turbellarianlar ve Rhabditis cinsinin nematodları gibi birçok küçük tür kuraklığa dayanabilen kistler oluşturur. Bazıları ise yüksek dirençli yumurtalar aşamasında olumsuz bir dönem yaşarlar. Son olarak, kuruyan su kütlelerinin bazı küçük sakinleri, bir film durumuna kadar kuruma ve nemlendirildiğinde büyüme ve gelişmeye devam etme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptir. Vücudun tamamen dehidrasyonunu tolere etme yeteneği, Callidina, Philodina vb. cinslerinin rotiferlerinde, Macrobiotus, Echiniscus tardigradlarında, Tylenchus, Plectus, Cephalobus vb. cinslerinin nematodlarında bulunmuştur. Bu hayvanlar yosun ve likenlerdeki mikro rezervuarlarda yaşarlar. yastıklar ve nem rejimindeki ani değişikliklere uyarlanmıştır.

Bir beslenme türü olarak filtreleme. Birçok suda yaşayan organizmanın özel bir beslenme yapısı vardır; bu, suda asılı duran organik kökenli parçacıkların ve çok sayıda küçük organizmanın elenmesi veya çökeltilmesidir (Şekil 41).

Pirinç. 41. Barents Denizi'ndeki ascidianların planktonik yiyeceklerinin bileşimi (S.A. Zernov'a göre, 1949)

Av aramak için fazla enerji gerektirmeyen bu beslenme yöntemi, laminabranch yumuşakçaların, sapsız ekinodermlerin, poliketlerin, bryozoanların, ascidianların, planktonik kabukluların vb. karakteristiğidir (Şekil 42). Filtreyle beslenen hayvanlar, su kütlelerinin biyolojik arıtımında önemli bir rol oynar. 1 m2'lik bir alanda yaşayan midye, manto boşluğundan günde 150-280 m3 su geçirerek asılı parçacıkları çökeltebilir. Tatlı su daphnia'sı, tepegöz veya okyanustaki en büyük kabuklu hayvan olan Calanus finmarchicus, kişi başına günde 1,5 litreye kadar suyu filtreler. Okyanusun özellikle filtreleyen organizmaların birikimi bakımından zengin olan kıyı bölgesi, etkili bir temizleme sistemi olarak çalışır.

Pirinç. 42. Hidrobiyontların filtreleme cihazları (S.A. Zernov, 1949'a göre):

1 – Bir taşın üzerindeki Simulium tatarcık larvaları (a) ve bunların filtreleyici uzantıları (b);

2 – kabuklu Diaphanosoma brachyurum'un filtreleme ayağı;

3 - ascidian Phasullia'nın solungaç yarıkları;

4 – filtrelenmiş bağırsak içeriğine sahip kabuklu Bosmina;

5 – Bursaria siliatlarının besin akımı

Çevrenin özellikleri büyük ölçüde, içinde yaşayanların uyum sağlama yollarını, yaşam tarzlarını ve kaynakları kullanma yollarını belirleyerek sebep-sonuç bağımlılık zincirleri oluşturur. Bu nedenle, suyun yüksek yoğunluğu planktonun varlığını mümkün kılar ve suda yüzen organizmaların varlığı, hayvanların hareketsiz bir yaşam tarzının da mümkün olduğu filtreleme tipi bir beslenmenin geliştirilmesi için bir ön koşuldur. Sonuç olarak, biyosfer açısından önem taşıyan su kütlelerinin kendi kendini temizlemesi için güçlü bir mekanizma oluşur. Tek hücreli protozoalardan omurgalılara kadar hem bentik hem de pelajik çok sayıda hidrobiyont içerir. Hesaplamalara göre, ılıman bölgedeki göllerdeki tüm su, büyüme mevsimi boyunca hayvanların filtreleme aparatlarından birkaç ila onlarca kez geçirilmekte ve birkaç gün boyunca Dünya Okyanusunun tüm hacmi filtrelenmektedir. Filtre besleyicilerinin aktivitesinin çeşitli antropojenik etkiler nedeniyle bozulması, suların saflığının korunmasına ciddi bir tehdit oluşturmaktadır.

4.2. Yaşamın yer-hava ortamı

Yer-hava ortamı– Çevre koşulları açısından en zoru. Karadaki yaşam, yalnızca bitki ve hayvanların yeterince yüksek düzeyde örgütlenmesiyle mümkün olabilecek bu tür adaptasyonları gerektiriyordu.

4.2.1. Karasal organizmalar için çevresel bir faktör olarak hava

Havanın düşük yoğunluğu, düşük kaldırma kuvvetine ve ihmal edilebilir tartışmaya neden olur. Hava ortamının sakinleri, vücudu destekleyen kendi destek sistemlerine sahip olmalıdır: bitkiler - çeşitli mekanik dokular, hayvanlar - katı veya çok daha az sıklıkla hidrostatik bir iskelet. Ek olarak, havanın tüm sakinleri, onlara bağlanma ve destek için hizmet eden dünya yüzeyiyle yakından bağlantılıdır. Hayatın havada asılı kalması imkansızdır.

Doğru, birçok mikroorganizma ve hayvan, sporlar, tohumlar, meyveler ve bitki polenleri havada düzenli olarak bulunur ve hava akımları tarafından taşınır (Şekil 43), birçok hayvan aktif uçuş yeteneğine sahiptir, ancak tüm bu türlerde, yaşam döngülerinin ana işlevi - üreme - dünya yüzeyinde gerçekleştirilir. Çoğu için havada kalmak yalnızca yerleşmek veya av aramakla ilişkilidir.

Pirinç. 43. Havadaki plankton eklembacaklılarının boya göre dağılımı (Dajo, 1975'e göre)

Hava yoğunluğunun düşük olması harekete karşı direncin düşük olmasına neden olur. Bu nedenle, evrim sürecinde birçok karasal hayvan, hava ortamının bu özelliğinin ekolojik faydalarından yararlanarak uçma yeteneği kazanmıştır. Başta böcekler ve kuşlar olmak üzere karada yaşayan tüm hayvan türlerinin %75'i aktif uçuş yeteneğine sahiptir, ancak memeliler ve sürüngenler arasında da uçuculara rastlanır. Kara hayvanları esas olarak kas çabalarının yardımıyla uçarlar, ancak bazıları hava akımlarını kullanarak da süzülebilirler.

Havanın hareketliliği ve atmosferin alt katmanlarında bulunan hava kütlelerinin dikey ve yatay hareketleri sayesinde birçok canlının pasif uçuşu mümkün olmaktadır.

Anemofili bitkileri tozlaştırmanın en eski yoludur. Tüm gymnospermler rüzgarla tozlaşır ve kapalı tohumlular arasında anemofil bitkiler tüm türlerin yaklaşık %10'unu oluşturur.

Kayın, huş ağacı, ceviz, karaağaç, kenevir, ısırgan otu, casuarina, kaz ayağı, saz, tahıllar, palmiye ağaçları ve daha birçok familyada anemofili görülür. Rüzgarla tozlaşan bitkiler, polenlerinin aerodinamik özelliklerini geliştiren bir takım adaptasyonların yanı sıra, tozlaşma verimliliğini sağlayan morfolojik ve biyolojik özelliklere de sahiptir.

Birçok bitkinin yaşamı tamamen rüzgâra bağlıdır ve onun yardımıyla dağılma meydana gelir. Ladin, çam, kavak, huş ağacı, karaağaç, dişbudak, pamuk otu, at kuyruğu, saksaul, dzhuzgun vb.'de böyle bir çifte bağımlılık görülür.

Birçok tür gelişti hatıra- hava akımlarının yardımıyla yerleşme. Anemokory, bitki sporlarının, tohumlarının ve meyvelerinin, tek hücreli kistlerin, küçük böceklerin, örümceklerin vb. karakteristik özelliğidir. Hava akımları tarafından pasif olarak taşınan organizmalara topluca denir. aeroplankton su ortamının planktonik sakinlerine benzetilerek. Pasif uçuş için özel uyarlamalar, çok küçük vücut boyutları, büyüme nedeniyle alanında artış, güçlü diseksiyon, kanatların geniş göreceli yüzeyi, örümcek ağlarının kullanımı vb.'dir (Şekil 44). Bitkilerin anemochore tohumları ve meyveleri de ya çok küçük boyutlara (örneğin orkide tohumları) ya da planlama yeteneklerini artıran çeşitli pterygoid ve paraşüt şeklindeki uzantılara sahiptir (Şekil 45).

Pirinç. 44. Böceklerde hava akımlarıyla taşınmaya yönelik uyarlamalar:

1 – Cardiocrepis brevirostris sivrisinek;

2 – safra tatarcıkları Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 - çingene güvesi larvası Lymantria dispar

Pirinç. 45. Bitkilerin meyve ve tohumlarında rüzgar transferine adaptasyonlar:

1 – ıhlamur Tilia intermedia;

2 – akçaağaç Acer monspessulanum;

3 – huş ağacı Betula pendula;

4 – pamuk otu Eriophorum;

5 – karahindiba Taraxacum officinale;

6 - uzun kuyruklu Typha scuttbeworhii

Mikroorganizmaların, hayvanların ve bitkilerin yayılmasında ana rolü dikey konveksiyon hava akımları ve zayıf rüzgarlar oynar. Güçlü rüzgarlar, fırtınalar ve kasırgaların da karasal organizmalar üzerinde önemli çevresel etkileri vardır.

Düşük hava yoğunluğu karada nispeten düşük basınca neden olur. Normalde 760 mmHg'dir. Sanat. Yükseklik arttıkça basınç azalır. 5800 m yükseklikte bu sadece yarı normaldir. Düşük basınç, türlerin dağlardaki dağılımını sınırlayabilir. Çoğu omurgalı için yaşamın üst sınırı yaklaşık 6000 m'dir.Basınçtaki bir azalma, solunum hızındaki artışa bağlı olarak oksijen arzında bir azalmaya ve hayvanların dehidrasyonuna neden olur. Yüksek bitkilerin dağlara doğru ilerleyiş sınırları yaklaşık olarak aynıdır. Bitki örtüsü sınırının üzerindeki buzullarda bulunabilen eklembacaklılar (ilk kuyruklular, akarlar, örümcekler) biraz daha dayanıklıdır.

Genel olarak, tüm karasal organizmalar suda yaşayanlardan çok daha stenobatiktir, çünkü çevrelerindeki normal basınç dalgalanmaları atmosferin küçük bir kısmına tekabül eder ve çok yükseklere çıkan kuşlar için bile normalin 1/3'ünü aşmaz.

Havanın gaz bileşimi. Havanın fiziksel özelliklerinin yanı sıra varlığı için karasal organizmalar Kimyasal özellikleri son derece önemlidir. Atmosferin yüzey katmanındaki havanın gaz bileşimi, ana bileşenlerin içeriği (hacimce nitrojen - %78,1, oksijen - 21,0, argon - 0,9, karbondioksit - %0,035) açısından oldukça homojendir. gazların yayılımı ve sürekli karışan konveksiyon ve rüzgar akımları. Bununla birlikte, yerel kaynaklardan atmosfere giren gaz, damlacık-sıvı ve katı (toz) parçacıkların çeşitli safsızlıkları, önemli çevresel öneme sahip olabilir.

Yüksek oksijen içeriği, birincil suda yaşayanlara kıyasla karasal organizmaların metabolizmasında artışa katkıda bulundu. Hayvan homoiothermisi, vücuttaki oksidatif süreçlerin yüksek verimliliğine dayanarak karasal ortamda ortaya çıktı. Oksijen, havadaki sürekli yüksek içeriği nedeniyle karasal ortamda yaşamı sınırlayan bir faktör değildir. Yalnızca belirli yerlerde, belirli koşullar altında, örneğin çürüyen bitki artıklarının, tahıl stoklarının, un vb. birikimlerinde geçici bir açık yaratılır.

Karbondioksit içeriği, havanın yüzey katmanının belirli bölgelerinde oldukça önemli sınırlar dahilinde değişebilir. Örneğin büyük şehirlerin merkezinde rüzgarın olmaması durumunda konsantrasyonu onlarca kat artar. Karbondioksit içeriğinde düzenli günlük değişiklikler vardır. zemin katmanları bitki fotosentezinin ritmi ile ilişkilidir. Mevsimsel değişiklikler, başta toprağın mikroskobik popülasyonu olmak üzere canlı organizmaların solunum yoğunluğundaki değişikliklerden kaynaklanır. Volkanik aktivite alanlarında, kaplıcaların yakınında ve bu gazın diğer yer altı çıkışlarında havanın karbondioksit ile doygunluğunun artması meydana gelir. Yüksek konsantrasyonlarda karbondioksit toksiktir. Doğada bu tür konsantrasyonlar nadirdir.

Doğada karbondioksitin ana kaynağı toprak solunumudur. Toprak mikroorganizmaları ve hayvanlar çok yoğun nefes alır. Özellikle yağmur sırasında karbondioksit topraktan atmosfere hızla yayılır. Orta derecede nemli, iyi ısıtılmış, organik kalıntılarca zengin topraklarda bol miktarda bulunur. Örneğin, kayın ormanının toprağı saatte 15 ila 22 kg/ha arasında CO2 yayar ve gübrelenmemiş kumlu toprak yalnızca 2 kg/ha kadar CO2 yayar.

İÇİNDE modern koşullar Fosil yakıt rezervlerinin yakılmasındaki insan faaliyetleri, atmosfere giren ilave miktarda CO2'nin güçlü bir kaynağı haline geldi.

Hava nitrojeni, karasal çevrenin çoğu sakini için inert bir gazdır, ancak bazı prokaryotik organizmalar (nodül bakterileri, Azotobacter, clostridia, mavi-yeşil algler vb.) onu bağlama ve biyolojik döngüye dahil etme yeteneğine sahiptir.

Pirinç. 46. Çevredeki sanayi kuruluşlarından kaynaklanan kükürt dioksit emisyonları nedeniyle bitki örtüsünün tahrip olduğu bir dağ yamacı

Havaya giren yerel kirleticiler de canlı organizmaları önemli ölçüde etkileyebilir. Bu özellikle endüstriyel alanlarda havayı kirleten metan, kükürt oksit, karbon monoksit, nitrojen oksit, hidrojen sülfür, klor bileşikleri ve ayrıca toz parçacıkları, kurum vb. gibi zehirli gazlı maddeler için geçerlidir. Atmosferdeki kimyasal ve fiziksel kirliliğin ana modern kaynağı antropojeniktir: çeşitli endüstriyel işletmelerin ve taşımacılığın çalışmaları, toprak erozyonu vb. Örneğin kükürt oksit (SO2), elliden elliye kadar konsantrasyonlarda bile bitkiler için toksiktir. hava hacminin binde biri ila milyonda biri. Atmosferi bu gazla kirleten sanayi merkezlerinin çevresinde neredeyse tüm bitki örtüsü ölüyor (Şek. 46). Bazı bitki türleri SO2'ye karşı özellikle hassastır ve havadaki birikiminin hassas bir göstergesi olarak hizmet eder. Örneğin birçok liken, çevredeki atmosferde eser miktarda kükürt oksit bulunmasına rağmen ölür. Büyük şehirlerin çevresindeki ormanlarda bulunmaları, yüksek hava saflığının göstergesidir. Nüfuslu alanlarda peyzaj için türler seçilirken bitkilerin havadaki yabancı maddelere karşı direnci dikkate alınır. Sigaraya karşı hassas, ör. ortak ladin ve çam, akçaağaç, ıhlamur, huş ağacı. En dayanıklı olanları mazı, Kanada kavağı, Amerikan akçaağacı, mürver ve diğerleridir.

4.2.2. Toprak ve rahatlama. Yer-hava ortamının hava ve iklim özellikleri

Edafik çevresel faktörler. Toprak özellikleri ve arazi, başta bitkiler olmak üzere karasal organizmaların yaşam koşullarını da etkiler. Özellikler yeryüzü sakinleri üzerinde çevresel etkiye sahip olanlara topluca denir edafik çevresel faktörler (Yunanca “edaphos”tan - temel, toprak).

Bitki kök sisteminin doğası hidrotermal rejime, havalandırmaya, bileşime, bileşime ve toprağın yapısına bağlıdır. Örneğin permafrostlu bölgelerdeki ağaç türlerinin (huş, karaçam) kök sistemleri sığ derinliklerde bulunur ve geniş bir alana yayılır. nerede yok sürekli donmuş toprak Aynı bitkilerin kök sistemleri daha az yayılır ve daha derinlere nüfuz eder. Birçok bozkır bitkisinde kökler büyük derinliklerden suya ulaşabilir; aynı zamanda humus bakımından zengin toprak ufkunda bitkilerin mineral besin elementlerini emdiği birçok yüzey köküne de sahiptirler. Mangrovlardaki su dolu, az havalandırılmış toprakta, birçok türün özel solunum kökleri vardır - pnömatoforlar.

Farklı toprak özelliklerine göre çok sayıda ekolojik bitki grubu ayırt edilebilir.

Yani toprağın asitliğine verilen tepkiye göre şunları ayırt ederler: 1) asidofilik türler - pH'ı 6,7'den düşük olan asidik topraklarda büyür (sphagnum bataklık bitkileri, beyaz çimen); 2) nötrofilik – pH'ı 6,7-7,0 olan topraklara yönelin (çoğu ekili bitki); 3) bazofilik– pH değeri 7,0'ın üzerinde büyür (mordovnik, orman anemonu); 4) kayıtsız - farklı pH değerlerine sahip topraklarda (vadi zambağı, koyun fescue) yetişebilir.

Toprağın brüt bileşimi ile ilgili olarak aşağıdakiler vardır: 1) oligotrofik az miktarda dişbudak elementi içeren bitkiler (Sarıçam); 2) ötrofik,çok miktarda kül elementine ihtiyaç duyanlar (meşe, bektaşi üzümü, çok yıllık ağaç otu); 3) mezotrofik, orta miktarda kül elementi gerektirir (ortak ladin).

nitrofiller– nitrojen bakımından zengin toprakları (ısırgan otu) tercih eden bitkiler.

Tuzlu topraklardaki bitkiler bir grup oluşturur halofitler(soleros, sarsazan, kokpek).

Bazı bitki türleri farklı substratlarla sınırlıdır: petofitler kayalık topraklarda yetişir ve psammofitler değişen kumlarda yaşarlar.

Arazi ve toprağın doğası hayvanların spesifik hareketlerini etkiler. Örneğin, açık alanlarda yaşayan toynaklılar, devekuşları ve toy kuşları hızlı koşarken itmeyi artırmak için sert zemine ihtiyaç duyarlar. Değişen kumlar üzerinde yaşayan kertenkelelerde, ayak parmaklarının kenarları azgın pullardan oluşan bir saçakla çevrelenmiştir, bu da destek yüzeyini arttırır (Şek. 47). Çukur kazan karada yaşayanlar için yoğun topraklar elverişsizdir. Bazı durumlarda toprağın doğası, yuva kazan, sıcaktan veya yırtıcı hayvanlardan kaçmak için toprağa giren veya toprağa yumurta bırakan vb. kara hayvanlarının dağılımını etkiler.

Pirinç. 47. Yelpaze parmaklı kertenkele - Sahra'nın kumlarının sakini: A - yelpaze parmaklı kertenkele; B – geko bacağı

Hava durumu özellikleri. Yer-hava ortamındaki yaşam koşulları karmaşıktır, ayrıca Hava değişiklikleri. Hava durumu - Bu, dünya yüzeyinde yaklaşık 20 km yüksekliğe (troposfer sınırı) kadar atmosferin sürekli değişen durumudur. Hava durumu değişkenliği, sıcaklık ve nem, bulutluluk, yağış, rüzgar gücü ve yönü gibi çevresel faktörlerin kombinasyonundaki sürekli değişikliklerle kendini gösterir. Hava değişiklikleri için, havadaki doğal değişimlerle birlikte yıllık döngü karasal organizmaların varoluş koşullarını önemli ölçüde zorlaştıran periyodik olmayan dalgalanmalarla karakterize edilir. Hava, suda yaşayanların yaşamını çok daha az etkiler ve yalnızca yüzey katmanlarının popülasyonunu etkiler.

Bölgenin iklimi. Uzun vadeli hava rejimi karakterize eder bölgenin iklimi. İklim kavramı sadece meteorolojik olayların ortalama değerlerini değil aynı zamanda yıllık ve günlük döngülerini, ondan sapmaları ve sıklıklarını da içerir. İklim, bölgenin coğrafi koşullarına göre belirlenir.

İklimlerin bölgesel çeşitliliği, muson rüzgarlarının etkisi, siklonların ve antisiklonların dağılımı, dağ sıralarının hava kütlelerinin hareketi üzerindeki etkisi, okyanustan uzaklık derecesi (kıtasallık) ve diğer birçok yerel faktör nedeniyle karmaşık hale gelir. Dağlarda, bölgelerin alçak enlemlerden yüksek enlemlere değişmesine çok benzeyen bir iklim bölgesi vardır. Bütün bunlar karada olağanüstü bir yaşam koşulları çeşitliliği yaratıyor.

Çoğu karasal organizma için, özellikle de küçük olanlar için, bölgenin iklimi kadar yakın yaşam alanlarının koşulları da önemli değildir. Çoğu zaman, yerel çevresel unsurlar (rahatlama, maruz kalma, bitki örtüsü vb.), belirli bir bölgedeki sıcaklık, nem, ışık, hava hareketi rejimini, bölgenin iklim koşullarından önemli ölçüde farklı olacak şekilde değiştirir. Havanın yüzey katmanında gelişen bu tür yerel iklim değişikliklerine denir. mikro iklim. Her bölge çok çeşitli mikro iklimlere sahiptir. İsteğe göre küçük alanların mikro iklimleri tanımlanabilir. Örneğin çiçeklerin taçlarında, orada yaşayan böceklerin kullandığı özel bir rejim yaratılır. Sıcaklık, hava nemi ve rüzgar kuvvetindeki farklılıklar, açık alanlarda ve ormanlarda, çimenliklerde ve toprağın çıplak alanlarında, kuzey ve güneye bakan yamaçlarda vb. yaygın olarak bilinmektedir. Yuvalarda, yuvalarda, oyuklarda özel bir sabit mikro iklim oluşur. , mağaralar ve diğer kapalı yerler.

Yağış. Su sağlamanın ve nem rezervleri oluşturmanın yanı sıra başka ekolojik roller de oynayabilirler. Bu nedenle şiddetli yağış veya dolu bazen bitkiler veya hayvanlar üzerinde mekanik bir etkiye neden olur.

Kar örtüsünün ekolojik rolü özellikle çeşitlidir. Günlük sıcaklık dalgalanmaları kar derinliğine yalnızca 25 cm'ye kadar nüfuz eder, daha derinlerde sıcaklık neredeyse değişmeden kalır. 30-40 cm'lik kar tabakasının altında -20-30 °C'lik don olaylarında sıcaklık sıfırın çok az altındadır. Derin kar örtüsü, yenilenen tomurcukları korur ve bitkilerin yeşil kısımlarını donmaya karşı korur; tüylü çimen, Veronica officinalis, toynaklı çimen vb. gibi pek çok tür yapraklarını dökmeden kar altına girer.

Pirinç. 48. Bir kar deliğinde bulunan ela orman tavuğunun sıcaklık rejiminin telemetrik çalışma şeması (A.V. Andreev, A.V. Krechmar, 1976'ya göre)

Küçük kara hayvanları da kışın aktif bir yaşam tarzı sürdürerek kar altında ve kalınlığında tünel galerileri oluştururlar. Karla kaplı bitki örtüsüyle beslenen bazı türler, örneğin lemmings, odun ve sarı boğazlı fareler, bazı tarla fareleri, su fareleri vb.'de belirtilen kış üremesiyle bile karakterize edilir. Orman tavuğu kuşları - ela orman tavuğu , kara orman tavuğu, tundra kekliği - gece karda yuva yapın ( Şek. 48).

Kışın kar örtüsü büyük hayvanların yiyecek bulmasını zorlaştırır. Pek çok toynaklı hayvan (ren geyiği, yaban domuzu, misk öküzü) kışın yalnızca karla kaplı bitki örtüsüyle beslenir ve derin kar örtüsü ve özellikle buzlu koşullarda yüzeyinde oluşan sert kabuk onları açlığa mahkum eder. Devrim öncesi Rusya'da göçebe sığır yetiştiriciliği sırasında güney bölgelerde büyük bir felaket yaşandı. jüt – Hayvanların yiyecekten yoksun kalmasına neden olan buzlu koşullar nedeniyle büyükbaş hayvanların kitlesel ölümü. Gevşek derin karda hareket etmek hayvanlar için de zordur. Örneğin karlı kışlarda tilkiler, ormandaki yoğun ladin ağaçlarının altındaki, kar tabakasının daha ince olduğu ve neredeyse hiçbir zaman açık çayırlara ve orman kenarlarına çıkmadığı bölgeleri tercih eder. Kar derinliği türlerin coğrafi dağılımını sınırlayabilir. Örneğin gerçek geyikler, kışın kar kalınlığının 40-50 cm'den fazla olduğu bölgelere kuzeye nüfuz etmez.

Kar örtüsünün beyazlığı karanlık hayvanları ortaya çıkarıyor. Arka plan rengiyle uyumlu kamuflaj seçiminin, karpuz ve tundra kekliği, dağ tavşanı, ermin, gelincik ve kutup tilkisinde mevsimsel renk değişikliklerinin ortaya çıkmasında önemli bir rol oynadığı anlaşılıyor. Komutan Adaları'nda beyaz tilkilerin yanı sıra çok sayıda mavi tilki de var. Zoologların gözlemlerine göre, ikincisi çoğunlukla koyu renkli kayaların ve buzsuz sörf şeritlerinin yakınında kalırken, beyaz olanlar karla kaplı bölgeleri tercih ediyor.

4.3. Yaşam alanı olarak toprak

4.3.1. Toprak Özellikleri

Toprak, havayla temas halinde olan gevşek ince yüzeyli bir toprak tabakasıdır. Dünya'nın bu kabuğu, önemsiz kalınlığına rağmen yaşamın yayılmasında hayati bir rol oynuyor. Toprak, litosferdeki çoğu kaya gibi yalnızca katı bir gövde değil, aynı zamanda katı parçacıkların hava ve su ile çevrelendiği karmaşık üç fazlı bir sistemdir. Gazların ve sulu çözeltilerin karışımıyla dolu boşluklarla doludur ve bu nedenle içinde birçok mikro ve makroorganizmanın yaşamı için uygun olan son derece çeşitli koşullar gelişir (Şekil 49). Toprakta, havanın yüzey katmanına kıyasla sıcaklık dalgalanmaları yumuşatılır ve yeraltı suyunun varlığı ve yağışların nüfuz etmesi nem rezervleri oluşturur ve su ve kara ortamları arasında bir nem rejimi sağlar. Toprak, ölmekte olan bitki örtüsü ve hayvan cesetlerinden sağlanan organik ve mineral madde rezervlerini yoğunlaştırır. Bütün bunlar toprağın yaşamla yüksek doygunluğunu belirler.

Karasal bitkilerin kök sistemleri toprakta yoğunlaşmıştır (Şekil 50).

Pirinç. 49. Brandt'ın tarla faresinin yer altı geçitleri: A - üstten görünüm; B - yandan görünüm

Pirinç. 50. Köklerin bozkır çernozem toprağına yerleştirilmesi (M. S. Shalyt'e göre, 1950)

Ortalama olarak, 1 m2 toprak katmanı başına 100 milyardan fazla tek hücreli hücre, milyonlarca rotifer ve tardigrad, on milyonlarca nematod, on ve yüzbinlerce akar ve yay kuyruklu böcek, binlerce diğer eklembacaklı, onbinlerce enchytraeidler, onlarca ve yüzlerce solucan, yumuşakça ve diğer omurgasızlar. Ayrıca 1 cm2 toprakta onlarca, yüz milyonlarca bakteri, mikroskobik mantar, aktinomiset ve diğer mikroorganizmalar bulunur. Aydınlatılmış yüzey katmanları, her gramda yüzbinlerce yeşil, sarı-yeşil, diatom ve mavi-yeşil alg fotosentetik hücre içerir. Canlı organizmalar, cansız bileşenleri kadar toprağın karakteristik özelliğidir. Bu nedenle V.I. Vernadsky, toprağı biyo-atıl bir doğa gövdesi olarak sınıflandırarak, onun yaşamla doygunluğunu ve onunla ayrılmaz bağlantısını vurguladı.

Toprak koşullarının heterojenliği en çok dikey yönde belirgindir. Derinlikle birlikte, toprakta yaşayanların yaşamını etkileyen en önemli çevresel faktörlerden bazıları önemli ölçüde değişmektedir. Bu öncelikle toprağın yapısıyla ilgilidir. Morfolojik ve kimyasal özellikleri bakımından farklılık gösteren üç ana ufuk içerir: 1) organik maddenin biriktiği ve dönüştürüldüğü ve bazı bileşiklerin yıkama suları tarafından taşındığı üst humus-birikimli ufuk A; 2) yukarıdan yıkanan maddelerin çökeldiği ve dönüştüğü iç yıkama ufku veya illuviyal B ve 3) malzemesi toprağa dönüşen ana kaya veya ufuk C.

Her ufukta, özellikleri bakımından da büyük farklılık gösteren daha fazla alt bölümlere ayrılmış katmanlar ayırt edilir. Örneğin, bölgede ılıman iklim kozalaklı ağaçların altında veya karışık ormanlar ufuk Açöplerden oluşuyor (Bir 0)– gevşek bitki artıkları birikimi tabakası, koyu renkli humus tabakası (A1), organik kökenli parçacıkların mineral olanlarla karıştırıldığı ve podzolik bir tabakanın olduğu (A2)– Silisyum bileşiklerinin hakim olduğu ve tüm çözünebilir maddelerin toprak profilinin derinliklerine doğru yıkandığı kül grisi rengi. Bu katmanların hem yapısı hem de kimyası çok farklıdır ve bu nedenle bitki kökleri ve toprak sakinleri, yalnızca birkaç santimetre yukarı veya aşağı hareket ederek kendilerini farklı koşullar altında bulurlar.

Hayvanların yaşamasına uygun toprak parçacıkları arasındaki boşlukların boyutları genellikle derinlikle birlikte hızla azalır. Örneğin, çayır topraklarında oyukların ortalama çapı 0-1 cm derinlikte 3 mm, 1-2 cm - 2 mm ve 2-3 cm derinlikte - sadece 1 mm'dir; derinlerde toprak gözenekleri daha da küçüktür. Toprak yoğunluğu da derinlikle birlikte değişir. En gevşek katmanlar organik madde içeren katmanlardır. Bu katmanların gözenekliliği, organik maddelerin mineral parçacıklarını daha büyük agregatlara yapıştırması ve aralarındaki boşlukların hacminin artmasıyla belirlenir. Ilüvial ufuk genellikle en yoğun olanıdır. İÇİNDE, içine yıkanan kolloidal parçacıklar tarafından çimentolanır.

Toprakta nem çeşitli hallerde bulunur: 1) toprak parçacıklarının yüzeyi tarafından sıkı bir şekilde tutulan (higroskopik ve ince tabaka); 2) kılcal küçük gözenekleri kaplar ve bunlar boyunca farklı yönlerde hareket edebilir; 3) Yerçekimi daha büyük boşlukları doldurur ve yerçekiminin etkisi altında yavaşça aşağı doğru sızar; 4) toprak havasında buhar bulunur.

Su içeriği farklı topraklarda ve farklı zamanlarda değişir. Çok fazla yerçekimi nemi varsa, o zaman toprak rejimi rezervuar rejimine yakındır. Kuru toprakta yalnızca bağlı su kalır ve koşullar karadakilere yaklaşır. Bununla birlikte, en kuru topraklarda bile hava yerdeki havadan daha nemli olduğundan, toprakta yaşayanlar kuruma tehlikesine karşı yüzeydekilere göre çok daha az duyarlıdır.

Toprak havasının bileşimi değişkendir. Derinlikle birlikte içindeki oksijen içeriği büyük ölçüde azalır ve karbondioksit konsantrasyonu artar. Toprakta ayrışan organik maddelerin varlığı nedeniyle toprak havası, amonyak, hidrojen sülfür, metan vb. gibi yüksek konsantrasyonda toksik gazlar içerebilir. Toprak sular altında kaldığında veya bitki kalıntılarının yoğun şekilde çürümesi durumunda, tamamen anaerobik koşullar oluşabilir. bazı yerlerde meydana gelir.

Kesme sıcaklığındaki dalgalanmalar yalnızca toprak yüzeyindedir. Burada havanın yüzey katmanından bile daha güçlü olabilirler. Ancak her santimetre derinlikte günlük ve mevsimsel sıcaklık değişiklikleri giderek azalmakta ve 1-1,5 m derinlikte bunlar pratikte artık takip edilememektedir (Şekil 51).

Pirinç. 51. Toprak sıcaklığındaki yıllık dalgalanmaların derinlikle birlikte azalması (K. Schmidt-Nilsson, 1972'ye göre). Gölgeli kısım yıllık sıcaklık dalgalanmalarının aralığıdır

Tüm bu özellikler, topraktaki çevresel koşulların büyük heterojenliğine rağmen, özellikle hareketli organizmalar için oldukça istikrarlı bir ortam görevi görmesine yol açmaktadır. Toprak profilindeki dik sıcaklık ve nem değişimi, toprak hayvanlarının küçük hareketlerle kendilerine uygun bir ekolojik ortam sağlamalarına olanak tanır.

4.3.2. Toprak sakinleri

Toprağın heterojenliği, farklı büyüklükteki organizmalar için farklı bir ortam görevi görmesine yol açmaktadır. Mikroorganizmalar için, toprak parçacıklarının büyük toplam yüzeyi özellikle önemlidir, çünkü mikrobiyal popülasyonun büyük çoğunluğu bunlar tarafından emilir. Toprak ortamının karmaşıklığı, çok çeşitli fonksiyonel gruplar için çok çeşitli koşullar yaratır: aeroblar ve anaeroblar, organik ve mineral bileşiklerin tüketicileri. Mikroorganizmaların topraktaki dağılımı, birkaç milimetre içinde bile farklı ekolojik bölgeler değişebildiğinden, hassas odaklama ile karakterize edilir.

Adı altında birleştirilen küçük toprak hayvanları için (Şekil 52, 53) mikrofauna (protozoa, rotiferler, tardigratlar, nematodlar vb.), toprak bir mikro rezervuar sistemidir. Esasen bunlar suda yaşayan organizmalardır. Yerçekimi veya kılcal su ile dolu toprak gözeneklerinde yaşarlar ve yaşamın bir kısmı, mikroorganizmalar gibi, ince film nemi katmanlarındaki parçacıkların yüzeyinde adsorbe edilmiş bir durumda olabilir. Bu türlerin birçoğu aynı zamanda sıradan su kütlelerinde de yaşar. Bununla birlikte, toprak formları tatlı sudakilerden çok daha küçüktür ve ayrıca, uygunsuz dönemleri bekleyerek uzun süre kist halinde kalabilme yetenekleriyle de farklılık gösterir. Tatlı su amipleri 50-100 mikron büyüklüğündeyken, toprak amipleri sadece 10-15 mikrondur. Kamçılıların temsilcileri özellikle küçüktür, genellikle yalnızca 2-5 mikrondur. Toprak siliatları da cüce boyutlara sahiptir ve ayrıca vücut şekillerini büyük ölçüde değiştirebilirler.

Pirinç. 52. Orman zemininin çürüyen yapraklarındaki bakterilerle beslenen vasiyet amipleri

Pirinç. 53. Toprak mikrofaunası (W. Dunger, 1974'e göre):

1–4 - flagella; 5–8 - çıplak amip; 9-10 - vasiyet amip; 11–13 – siliatlar; 14–16 - yuvarlak kurtlar; 17–18 - rotiferler; 19–20 – tardigradlar

Hava soluyan biraz daha büyük hayvanlar için toprak, küçük mağaralardan oluşan bir sistem gibi görünür. Bu tür hayvanlar adı altında gruplandırılır. mezofauna (Şek. 54). Toprak mezofauna temsilcilerinin boyutları onda biri ile 2-3 mm arasında değişmektedir. Bu grup esas olarak eklem bacaklıları içerir: çok sayıda akar grubu, birincil kanatsız böcekler (collembolas, proturus, iki kuyruklu böcekler), küçük kanatlı böcek türleri, symphila kırkayaklar vb. Kazma için özel adaptasyonları yoktur. Toprak boşluklarının duvarları boyunca uzuvlarını kullanarak veya solucan gibi kıvrılarak sürünürler. Su buharıyla doyurulmuş toprak havası örtülerden nefes almayı sağlar. Pek çok türün trakeal sistemi yoktur. Bu tür hayvanlar kurumaya karşı çok hassastır. Hava nemindeki dalgalanmalardan kurtulmanın ana yolu daha derine inmektir. Ancak toprak boşluklarından derin göç olasılığı, gözenek çapındaki hızlı bir azalma nedeniyle sınırlıdır, bu nedenle toprak deliklerinden geçişe yalnızca en küçük türler erişebilir. Mezofaunanın daha büyük temsilcileri, toprak hava neminde geçici bir azalmayı tolere etmelerine izin veren bazı uyarlamalara sahiptir: vücutta koruyucu ölçekler, derinin kısmi geçirimsizliği, ilkel bir trakeal sistem ile birlikte epikütikül ile sağlam, kalın duvarlı bir kabuk. solunumu sağlar.

Pirinç. 54. Toprak mezofaunası (W. Danger yok, 1974):

1 - sahte akrep; 2 - Gama'nın yeni parlaması; 3–4 kabuk akarları; 5 – kırkayak pauroioda; 6 – chironomid sivrisinek larvası; 7 - aileden bir böcek. Ptiliidae; 8–9 yay kuyrukluları

Mezofaunanın temsilcileri, hava kabarcıkları içindeki toprağın su basması dönemlerinde hayatta kalır. Hava, aynı zamanda kıllar, pullar vb. ile donatılmış ıslanmayan derileri nedeniyle hayvanların vücutlarının etrafında tutulur. Hava kabarcığı, küçük bir hayvan için bir tür "fiziksel solungaç" görevi görür. Solunum, çevredeki sudan hava katmanına yayılan oksijen nedeniyle gerçekleştirilir.

Mikro ve mezofauna temsilcileri, çoğu türün negatif sıcaklıklara maruz kalan katmanlardan aşağıya doğru hareket edememesi nedeniyle toprağın kışın donmasını tolere edebilir.

Vücut boyutları 2 ila 20 mm olan daha büyük toprak hayvanlarına temsilci denir. makro fauna (Şekil 55). Bunlar böcek larvaları, kırkayaklar, enchytraeidler, solucanlar vb. Onlar için toprak, hareket ederken önemli mekanik direnç sağlayan yoğun bir ortamdır. Bu nispeten büyük formlar, ya toprak parçacıklarını iterek doğal kuyuları genişleterek ya da yeni tüneller kazarak toprakta hareket eder. Her iki hareket modu da iz bırakıyor dış yapı hayvanlar.

Pirinç. 55. Toprak makrofaunası (W. Danger yok, 1974):

1 - solucan; 2 – tahta biti; 3 – kırkayak; 4 – iki ayaklı kırkayak; 5 – yer böceği larvası; 6 – böceği larvasını tıklayın; 7 – köstebek kriket; 8 - Kruşçev larvası

Neredeyse kazmaya başvurmadan ince deliklerden geçme yeteneği, yalnızca küçük kesitli bir gövdeye sahip, dolambaçlı geçitlerde güçlü bir şekilde bükülebilen türlerde (kırkayaklar - sert çekirdekli meyveler ve jeofiller) doğaldır. Solucanlar, uzun bacaklı sivrisinek larvaları vb. vücut duvarlarının basıncı nedeniyle toprak parçacıklarını birbirinden ayırarak hareket ederler. Arka ucu sabitledikten sonra ön tarafı inceltip uzatırlar, dar toprak yarıklarına nüfuz ederler, ardından ön tarafı sabitlerler. Vücudun bir kısmı ve çapını arttırın. Bu durumda, genişleyen alanda, kasların çalışması nedeniyle, sıkıştırılamayan intrakaviter sıvının güçlü bir hidrolik basıncı yaratılır: solucanlarda - sölomik keselerin içeriği ve tipulidlerde - hemolenf. Basınç vücut duvarlarından toprağa iletilir ve böylece hayvan kuyuyu genişletir. Aynı zamanda, arka geçit açık kalıyor ve bu da buharlaşmayı ve yırtıcı hayvanlara yönelik zulmü artırma tehdidi oluşturuyor. Pek çok tür, toprakta ekolojik açıdan daha avantajlı bir hareket türü olan kazma ve arkalarındaki geçidi kapatmaya yönelik adaptasyonlar geliştirmiştir. Kazma, toprak parçacıklarının gevşetilmesi ve tırmıklanmasıyla gerçekleştirilir. Çeşitli böceklerin larvaları bunun için başın ön ucunu, çeneleri ve ön ayakları kullanır, kalın bir kitin tabakası, dikenler ve çıkıntılarla genişletilir ve güçlendirilir. Vücudun arka ucunda güçlü sabitleme için cihazlar gelişir - geri çekilebilir destekler, dişler, kancalar. Son bölümlerdeki geçişi kapatmak için, bazı türlerde, bir tür el arabası olan, ince kenarlar veya dişlerle çerçevelenmiş özel bir basık platform bulunur. Elitranın arkasında ve kabuk böceklerinde de benzer alanlar oluşur ve bunları aynı zamanda geçitleri sondaj unuyla tıkamak için kullanırlar. Geçidi arkalarından kapatan toprakta yaşayan hayvanlar, sürekli olarak kendi vücutlarının buharına doymuş kapalı bir odada bulunurlar.

Bu ekolojik grubun çoğu türünün gaz değişimi, özel solunum organlarının yardımıyla gerçekleştirilir, ancak aynı zamanda bütünlük yoluyla gaz değişimi ile de desteklenir. Örneğin solucanlarda ve enchytraeidlerde yalnızca deri yoluyla solunumun mümkün olması bile mümkündür.

Oyuk açan hayvanlar, elverişsiz ortamın oluştuğu katmanlardan uzaklaşabilirler. Kuraklık ve kış aylarında, genellikle yüzeyden birkaç on santimetre uzakta, daha derin katmanlarda yoğunlaşırlar.

Megafauna topraklar büyük farelerdir, çoğunlukla memelilerdir. Bazı türler tüm yaşamlarını toprakta geçirir (köstebek faresi, köstebek faresi, zokora, Avrasya köstebekleri, altın köstebekler)

Afrika, Avustralya'nın keseli benleri vb.). Toprakta bütün geçit ve yuva sistemlerini oluştururlar. Dış görünüş ve bu hayvanların anatomik özellikleri, yeraltındaki yaşam tarzına uyumlarını yansıtıyor. Az gelişmiş gözleri, kısa boyunlu, kompakt, çıkıntılı bir gövdesi, kısa kalın kürkü, güçlü pençeleri olan güçlü kazma uzuvları vardır. Köstebek fareleri ve köstebek fareleri kesici dişleriyle toprağı gevşetirler. Toprak megafaunası ayrıca tropik bölgelerde yaşayan, özellikle Megascolecidae familyasının temsilcileri olan büyük oligoketleri de içermelidir. Güney Yarımküre. Bunların en büyüğü olan Avustralya Megascolides australis'in uzunluğu 2,5 ve hatta 3 m'ye ulaşıyor.

Büyük hayvanlar arasında toprağın daimi sakinlerinin yanı sıra büyük bir ekolojik grup da ayırt edilebilir. yuva sakinleri (sincaplar, dağ sıçanları, jerboalar, tavşanlar, porsuklar vb.). Yüzeyde beslenirler ama ürerler, kış uykusuna yatarlar, dinlenirler ve topraktaki tehlikelerden kaçarlar. Diğer bazı hayvanlar yuvalarını kullanır ve içlerinde uygun bir mikro iklim ve düşmanlara karşı barınak bulurlar. Oyuklar kara hayvanlarına özgü yapısal özelliklere sahiptir, ancak oyuk yaşam tarzıyla ilişkili bir dizi adaptasyona da sahiptirler. Örneğin porsukların uzun pençeleri ve ön ayaklarında güçlü kasları, dar bir kafaları ve küçük kulakları vardır. Delik kazmayan tavşanlarla karşılaştırıldığında, tavşanların kulakları ve arka ayakları gözle görülür şekilde kısaltılmış, daha dayanıklı bir kafatası, daha gelişmiş önkol kemikleri ve kasları vb.

Bir dizi ekolojik özellik açısından toprak, sucul ve karasal arasında bir orta ara maddedir. Sıcaklık rejimi, toprak havasındaki oksijen içeriğinin azalması, su buharına doygunluğu ve suyun diğer formlarda bulunması, toprak çözeltilerinde tuz ve organik maddelerin bulunması ve toprağın su ortamına yakınlaştırılması. üç boyutlu hareket etme yeteneği.

Toprak havasının varlığı, üst ufuklarda kuruma tehlikesi ve yüzey katmanlarının sıcaklık rejimindeki oldukça keskin değişiklikler, toprağı hava ortamına yaklaştırır.

Hayvanlar için bir yaşam alanı olarak toprağın orta düzeydeki ekolojik özellikleri, toprağın hayvanlar dünyasının evriminde özel bir rol oynadığını göstermektedir. Pek çok grup için, özellikle eklembacaklılar için, toprak, başlangıçta suda yaşayanların karasal bir yaşam tarzına geçebildiği ve toprağı fethedebildiği bir ortam görevi gördü. Eklembacaklıların evriminin bu yolu, M. S. Gilyarov'un (1912–1985) çalışmalarıyla kanıtlanmıştır.

4.4. Yaşam alanı olarak canlı organizmalar

Pek çok heterotrofik organizma türü, tüm yaşamları boyunca veya yaşam döngülerinin bir kısmı boyunca, vücutları kendileri için bir ortam görevi gören, özellikleri bakımından dışsal olandan önemli ölçüde farklı olan diğer canlılarda yaşar.

Pirinç. 56. Yaprak biti sürücüye bulaşıyor

Pirinç. 57. Safra sineği Mikiola fagi larvası ile kayın yaprağı üzerinde safra kesin

Ders 2. HABİTAT VE ÖZELLİKLERİ

Tarihsel gelişim sürecinde canlı organizmalar dört habitatta ustalaşmıştır. Birincisi su. Yaşam milyonlarca yıl boyunca suda ortaya çıktı ve gelişti. İkincisi, yani yer havası, bitkiler ve hayvanlar karada ve atmosferde ortaya çıktı ve yeni koşullara hızla adapte oldu. Yavaş yavaş toprağın üst katmanını (litosfer) dönüştürerek üçüncü bir yaşam alanı olan toprağı yarattılar ve kendileri de dördüncü yaşam alanı haline geldi.

Su habitatı

Su, dünya alanının %71'ini kaplamaktadır. Suyun büyük bir kısmı denizlerde ve okyanuslarda yoğunlaşmıştır - %94-98, kutup buzları yaklaşık %1,2 su içerir ve çok küçük bir oran - %0,5'ten az - nehirlerin, göllerin ve bataklıkların tatlı sularında bulunur.

Su ortamlarında yaklaşık 150.000 hayvan türü ve 10.000 bitki yaşamaktadır; bu da Dünya üzerindeki toplam tür sayısının sırasıyla yalnızca %7 ve %8'ini temsil etmektedir.

Dağlarda olduğu gibi denizlerde-okyanuslarda dikey bölgelilik ifade edilir. Pelagial - tüm su sütunu - ve bental - alt kısım, ekoloji açısından özellikle güçlü bir şekilde farklılık gösterir. Su sütunu pelagial olup dikey olarak birkaç bölgeye ayrılmıştır: epipeligial, batipeligial, abissopeligial ve ultraabyssopeligial(İncir. 2).

İnişin dikliğine ve alttaki derinliğe bağlı olarak, pelagialin belirtilen bölgelerinin karşılık geldiği birkaç bölge de ayırt edilir:

Kıyısal - gelgitler sırasında sular altında kalan kıyı kenarı.

Supralittoral - kıyının, sörf sıçramalarının ulaştığı üst gelgit çizgisinin üzerindeki kısmı.

Sublittoral - 200 m'ye kadar arazide kademeli bir azalma.

Bathial - dik bir arazi depresyonu (kıta eğimi),

Abisal - okyanus tabanının dibinde kademeli bir azalma; her iki bölgenin derinliği birlikte 3-6 km'ye ulaşır.

Ultra abisal - 6 ila 10 km arasındaki derin deniz çöküntüleri.

Hidrobiyontların ekolojik grupları. En sıcak denizler ve okyanuslar (40.000 hayvan türü), ekvator ve tropik bölgelerdeki en büyük yaşam çeşitliliği ile ayırt edilir; kuzeyde ve güneyde denizlerin florası ve faunası yüzlerce kez tükenmiştir. Organizmaların doğrudan denizdeki dağılımına gelince, bunların kütleleri yüzey katmanlarında (epipelagial) ve sublittoral bölgede yoğunlaşmıştır. Hareket şekline ve belirli katmanlarda kalma şekline bağlı olarak deniz yaşamı üç ekolojik gruba ayrılır: nekton, plankton ve bentos.

Nekton (nektos - yüzen) - uzun mesafeleri ve güçlü akıntıları aşabilen aktif olarak hareket eden büyük hayvanlar: balık, kalamar, yüzgeçayaklılar, balinalar. Tatlı su kütlelerinde nekton ayrıca amfibileri ve birçok böceği de içerir.

Plankton (planktos - dolaşan, süzülen) - bitkiler (fitoplankton: diatomlar, yeşil ve mavi-yeşil (yalnızca tatlı su kütleleri), algler, bitki kamçılıları, peridinler vb.) ve küçük hayvan organizmalarından (zooplankton: küçük kabuklular) oluşan bir koleksiyon daha büyük olanlar - pteropodlar, yumuşakçalar, denizanası, ktenoforlar, bazı solucanlar) farklı derinliklerde yaşar, ancak aktif hareket etme ve akıntılara karşı direnç gösterme yeteneğine sahip değildir. Planktonun bileşimi ayrıca özel bir grup oluşturan hayvan larvalarını da içerir - nötron . Bu, larva aşamasında çeşitli hayvanlar (dekapodlar, midyeler ve kopepodlar, ekinodermler, poliketler, balıklar, yumuşakçalar vb.) tarafından temsil edilen, suyun en üst katmanındaki pasif olarak yüzen "geçici" bir popülasyondur. Büyüyen larvalar pelagela'nın alt katmanlarına geçer. Neuston'un üstünde bulunur pleiston - bunlar vücudun üst kısmının suyun üzerinde, alt kısmının ise suda büyüdüğü organizmalardır (ördek otu - Lemma, sifonoforlar, vb.). Plankton biyosferin trofik ilişkilerinde önemli bir rol oynar çünkü Dişi balinaların (Myatcoceti) ana besini de dahil olmak üzere birçok suda yaşayan canlının besinidir.

Bentos (benthos – derinlik) – alt hidrobiyontlar. Esas olarak bağlı veya yavaş hareket eden hayvanlarla (zoobentos: foraminforlar, balıklar, süngerler, koelenteratlar, solucanlar, yumuşakçalar, ascidians vb.) temsil edilir; sığ suda daha çok sayıda bulunur. Sığ sularda bentos aynı zamanda bitkileri de içerir (fitobentos: diatomlar, yeşil, kahverengi, kırmızı algler, bakteriler). Işığın olmadığı derinliklerde fitobentos yoktur. Tabandaki kayalık alanlar fitobentos açısından en zengindir.

Göllerde zoobentoslar denizlere göre daha az miktarda ve çeşitlidir. Tek hücreliler (siliatlar, su piresi), sülükler, yumuşakçalar, böcek larvaları vb. Tarafından oluşturulur. Göllerin fitobentosu, serbest yüzen diatomlar, yeşil ve mavi-yeşil alglerden oluşur; kahverengi ve kırmızı algler yoktur.

Su ortamının yüksek yoğunluğu, yaşamı destekleyen faktörlerdeki değişikliklerin özel bileşimini ve doğasını belirler. Bazıları karadakiyle aynıdır - ısı, ışık, diğerleri spesifiktir: su basıncı (derinlikle her 10 m'de 1 atm artar), oksijen içeriği, tuz bileşimi, asitlik. Ortamın yoğunluğunun yüksek olması nedeniyle ısı ve ışık değerleri, rakım gradyanı ile karaya göre çok daha hızlı değişir.

Termal mod. Su ortamı daha az ısı kazanımı ile karakterize edilir, çünkü önemli bir kısmı yansıtılır ve eşit derecede önemli bir kısmı buharlaşmaya harcanır. Kara sıcaklıklarının dinamiği ile uyumlu olarak, su sıcaklıkları günlük ve mevsimsel sıcaklıklarda daha küçük dalgalanmalar gösterir. Ayrıca rezervuarlar kıyı bölgelerinin atmosferindeki sıcaklığı önemli ölçüde eşitler. Buz kabuğunun yokluğunda denizler, soğuk mevsimde bitişik kara alanlarında ısıtıcı, yazın ise serinletici ve nemlendirici etki yapar.

Dünya Okyanusunda su sıcaklığı aralığı 38° (-2 ile +36°C arası), tatlı su kütlelerinde – 26° (-0,9 ile +25°C arası). Derinlikle birlikte su sıcaklığı keskin bir şekilde düşer. 50 m'ye kadar günlük sıcaklık dalgalanmaları vardır, 400'e kadar - mevsimsel, daha derinlerde sabitleşir, +1-3°C'ye düşer. Rezervuarlardaki sıcaklık rejimi nispeten istikrarlı olduğundan, burada yaşayanlar stenotermiklik.

Yıl boyunca üst ve alt katmanların değişen derecelerde ısınması, gelgitler, akıntılar ve fırtınalar nedeniyle su katmanlarının sürekli karışması meydana gelir. Suda yaşayanlar için suyun karıştırılmasının rolü son derece önemlidir, çünkü bu oksijen dağılımını eşitler ve besinler rezervuarların içinde organizmalar ve çevre arasındaki metabolik süreçleri sağlar.

Ilıman enlemlerdeki durgun rezervuarlarda (göllerde), ilkbahar ve sonbaharda dikey karışım meydana gelir ve bu mevsimlerde rezervuardaki sıcaklık tekdüze hale gelir, yani. geliyor homotermi. Yaz ve kış aylarında üst katmanların ısınma veya soğumasındaki keskin artış sonucunda suyun karışması durur. Bu fenomene denir sıcaklık ikilemi ve geçici durgunluk dönemi durgunluk(yaz ya da kış). Yaz aylarında, şiddetli soğuk olanların üzerinde yer alan yüzeyde daha hafif sıcak katmanlar kalır (Şek. 3). Kışın ise tam tersine alt katmanda daha çok ılık su buzun hemen altında yüzey sularının sıcaklığı +4°C'nin altında olduğundan ve suyun fizikokimyasal özellikleri nedeniyle +4°C'nin üzerindeki sıcaklıktaki sudan daha hafif hale gelir.

Durgunluk dönemlerinde üç katman açıkça ayırt edilir: su sıcaklığındaki en dramatik mevsimsel dalgalanmaların olduğu üst katman (epilimnion), orta katman (metalimnion veya termoklin), sıcaklıkta keskin bir sıçramanın olduğu ve alt ( hipolimniyon), sıcaklığın yıl boyunca çok az değiştiği yer. Durgunluk dönemlerinde su sütununda - yazın alt kısımda, kışın üst kısımda - oksijen eksikliği oluşur ve bunun sonucunda kışın balık ölümleri sıklıkla meydana gelir.

Işık modu. Sudaki ışığın yoğunluğu, yüzeyden yansıması ve suyun kendisi tarafından emilmesi nedeniyle büyük ölçüde zayıflar. Bu, fotosentetik bitkilerin gelişimini büyük ölçüde etkiler.

Işığın emilimi daha güçlüdür, suyun şeffaflığı o kadar düşük olur ki bu, içinde asılı olan parçacıkların sayısına (mineral süspansiyonları, plankton) bağlıdır. Yaz aylarında küçük organizmaların hızlı gelişimi ile, ılıman ve kuzey enlemlerinde ise kışın buz örtüsünün oluşması ve üzerinin karla kaplanması sonrasında azalır.

Şeffaflık, yaklaşık 20 cm çapında özel olarak alçaltılmış beyaz bir diskin (Secchi diski) hala görülebildiği maksimum derinlik ile karakterize edilir. En berrak sular Sargasso Denizi'ndedir: disk 66,5 m derinliğe kadar görülebilir Pasifik Okyanusu'nda Secchi diski Hint Okyanusu'nda 59 m'ye kadar - 50'ye kadar, sığ denizlerde - kadar görülebilir 5-15m. Nehirlerin şeffaflığı ortalama 1-1,5 m'dir ve en çamurlu nehirlerde sadece birkaç santimetredir.

Suyun çok şeffaf olduğu okyanuslarda, ışık radyasyonunun %1'i 140 m derinliğe kadar nüfuz eder ve 2 m derinlikteki küçük göllerde yalnızca yüzde onda biri nüfuz eder. Spektrumun farklı kısımlarından gelen ışınlar suda farklı şekilde emilir; önce kırmızı ışınlar emilir. Derinleştikçe koyulaşır ve suyun rengi önce yeşil, sonra mavi, sonra mavi ve en sonunda da mavi-mora dönerek zifiri karanlığa dönüşür. Buna göre hidrobiyontlar, yalnızca ışığın bileşimine değil, aynı zamanda onun eksikliğine de uyum sağlayarak renk değiştirir. Aydınlık bölgelerde, sığ sularda, klorofili kırmızı ışınları emen yeşil algler (Chlorophyta) baskındır, derinlikte bunların yerini kahverengi (Phaephyta) ve ardından kırmızı (Rhodophyta) alır. Büyük derinliklerde fitobentos yoktur.

Bitkiler, büyük kromatoforlar geliştirerek ve aynı zamanda asimile edici organların alanını artırarak (yaprak yüzey indeksi) ışık eksikliğine adapte olmuştur. Derin deniz yosunları için güçlü bir şekilde parçalanmış yapraklar tipiktir, yaprak bıçakları ince ve yarı saydamdır. Yarı suya batmış ve yüzen bitkiler heterofil olarak karakterize edilir - suyun üzerindeki yapraklar kara bitkilerinin yapraklarıyla aynıdır, sağlam bir bıçağa sahiptirler, stoma aparatı gelişmiştir ve suda yapraklar çok incedir, dar yapraklardan oluşur. iplik benzeri loblar.

Bitkiler gibi hayvanlar da derinliğe göre renklerini doğal olarak değiştirir. Üst katmanlarda farklı renklerde parlak renktedirler, alacakaranlık bölgesinde (levrek, mercanlar, kabuklular) kırmızı renk tonuyla boyanırlar - düşmanlardan saklanmak daha uygundur. Derin deniz türlerinde pigment yoktur. Okyanusun karanlık derinliklerinde organizmalar, canlıların yaydığı ışığı görsel bilgi kaynağı olarak kullanırlar. biyolüminesans.

Yüksek yoğunluk(1 g/cm3, hava yoğunluğunun 800 katıdır) ve su viskozitesi ( Havadan 55 kat daha yüksek) suda yaşayan organizmaların özel adaptasyonlarının gelişmesine yol açtı :

1) Bitkiler çok az gelişmiş veya tamamen mekanik dokulardan yoksundur - suyun kendisi tarafından desteklenirler. Çoğu, hava taşıyan hücreler arası boşluklardan dolayı kaldırma kuvveti ile karakterize edilir. Aktif vejetatif üreme, hidrokorinin gelişimi - çiçek saplarının suyun üzerinden çıkarılması ve polen, tohum ve sporların yüzey akıntıları tarafından dağıtılması ile karakterize edilir.

2) Su sütununda yaşayan ve aktif olarak yüzen hayvanlarda vücut aerodinamik bir şekle sahiptir ve mukusla yağlanır, bu da hareket ederken sürtünmeyi azaltır. Yüzdürmeyi artırmak için geliştirilen cihazlar: dokularda yağ birikimleri, balıklarda yüzme keseleri, sifonoforlarda hava boşlukları. Pasif olarak yüzen hayvanlarda, vücudun spesifik yüzey alanı, çıkıntılar, dikenler ve uzantılar nedeniyle artar; vücut düzleşir ve iskelet organları küçülür. Farklı hareket yöntemleri: flagella, kirpikler, jet hareket modu (kafadanbacaklılar) yardımıyla vücudun bükülmesi.

Bentik hayvanlarda iskelet kaybolur veya az gelişmiştir, vücut büyüklüğü artar, görme azalması yaygındır ve dokunma organları gelişir.

Akımlar. Su ortamının karakteristik bir özelliği hareketliliktir. Gelgitler, deniz akıntıları, fırtınalar, nehir yataklarının farklı seviyelerdeki yüksekliklerinden kaynaklanır. Hidrobiyontların adaptasyonları:

1) Akan sularda bitkiler, su altındaki taşınmaz nesnelere sıkı bir şekilde tutunur. Alt yüzey öncelikle onlar için bir alt tabakadır. Bunlar yeşil ve diatom algleri, su yosunlarıdır. Yosunlar nehirlerin hızlı akıntılarında bile yoğun bir örtü oluşturur. Denizlerin gelgit bölgesinde, birçok hayvanın dibe bağlanmak için cihazları da vardır (karındanbacaklılar, midyeler) veya yarıklarda saklanırlar.

2) Akarsu balıklarında vücut çapı yuvarlak, dipte yaşayan balıklarda ise bentik omurgasız hayvanlarda olduğu gibi vücut düzdür. Birçoğunun ventral tarafta su altı nesnelerine bağlanma organları vardır.

Suyun tuzluluğu.

Doğal rezervuarların belirli bir özelliği vardır. kimyasal bileşim. Karbonatlar, sülfatlar ve klorürler baskındır. Tatlı su kütlelerinde tuz konsantrasyonu 0,5'ten fazla değildir ‰ (ve yaklaşık% 80'i karbonattır), denizlerde - 12'den 35'e kadar ‰ (temel olarak klorürler ve sülfatlar). Tuzluluk 40 ppm'den fazla olduğunda su kütlesine hipersalin veya aşırı tuzlu denir.

1) Tatlı suda (hipotonik ortam), osmoregülasyon süreçleri iyi ifade edilir. Hidrobiyontlar, içlerine giren suyu sürekli olarak uzaklaştırmaya zorlanırlar, homoyosmotiktirler (siliatlar, her 2-3 dakikada bir, ağırlığına eşit miktarda suyu kendi içinden "pompalar"). Tuzlu suda (izotonik ortam), hidrobiyontların vücutlarındaki ve dokularındaki tuzların konsantrasyonu, suda çözünen tuzların konsantrasyonuyla aynıdır (izotoniktir) - bunlar poikiloosmotiktir. Bu nedenle, tuzlu su kütlelerinin sakinleri osmoregülasyon işlevlerini geliştirmediler ve tatlı su kütlelerini dolduramadılar.

2) Su bitkileri, suyu ve besin maddelerini sudan - "et suyundan" tüm yüzeyleriyle emebilirler, bu nedenle yaprakları güçlü bir şekilde disseke edilir ve iletken dokular ve kökler zayıf şekilde gelişmiştir. Kökler esas olarak su altı alt tabakasına bağlanmaya hizmet eder. Tatlı su bitkilerinin çoğunun kökleri vardır.

Tipik olarak deniz ve tipik olarak tatlı su türleri stenohalindir ve su tuzluluğundaki önemli değişiklikleri tolere etmezler. Az sayıda euryhaline türü vardır. Acı sularda yaygındır (tatlı su turna balığı, turna balığı, çipura, kefal, kıyı somonu).

Sudaki gazların bileşimi.

Suda oksijen en önemli çevresel faktördür. Oksijenle doymuş suda içeriği 1 litre başına 10 ml'yi geçmez, bu da atmosferdekinden 21 kat daha düşüktür. Özellikle akan rezervuarlarda su karıştırıldığında ve sıcaklık düştükçe oksijen içeriği artar. Bazı balıklar oksijen eksikliğine karşı çok hassastır (alabalık, golyan balığı, gri balık) ve bu nedenle soğuk dağ nehirlerini ve akarsuları tercih ederler. Diğer balıklar (turp sazanı, sazan, hamamböceği) oksijen içeriği konusunda iddiasızdır ve derin rezervuarların dibinde yaşayabilir. Birçok suda yaşayan böcek, sivrisinek larvası ve akciğerli yumuşakçalar da zaman zaman yüzeye çıkıp temiz hava yuttuklarından sudaki oksijen içeriğine karşı toleranslıdırlar.

Suda yeterli karbondioksit vardır (40-50 cm3 /l - havadakinden neredeyse 150 kat daha fazla. Bitkilerin fotosentezinde kullanılır ve hayvanların kalkerli iskelet oluşumlarının (yumuşakça kabukları, kabuklu kabukları, radyolarya) oluşumuna gider. çerçeveler vb.)

Asitlik. Tatlı su kütlelerinde, suyun asitliği veya hidrojen iyonlarının konsantrasyonu deniz sularına göre çok daha fazla değişir - pH = 3,7-4,7'den (asidik) pH = 7,8'e (alkali). Suyun asitliği büyük ölçüde su bitkilerinin tür bileşimi tarafından belirlenir. Bataklıkların asitli sularında sfagnum yosunları büyür ve kabuk rizomları bol miktarda yaşar, ancak dişsiz yumuşakçalar (Unio) yoktur ve diğer yumuşakçalar nadiren bulunur. Alkali bir ortamda birçok su birikintisi ve elodea türü gelişir. Tatlı su balıklarının çoğu 5 ila 9 pH aralığında yaşar ve bu değerlerin dışında çok sayıda balık ölür. En verimli sular pH'ı 6,5-8,5 olanlardır.

Deniz suyunun asitliği derinlik arttıkça azalır.

Asitlik, bir topluluğun genel metabolizma hızının bir göstergesi olarak hizmet edebilir. Düşük pH'lı sular az miktarda besin içerir, dolayısıyla verimlilik son derece düşüktür.

Hidrostatik basınç okyanusta büyük önem taşıyor. 10 m suya daldırıldığında basınç 1 atmosfer artar. Okyanusun en derin kısmında basınç 1000 atmosfere ulaşır. Birçok hayvan, özellikle vücutlarında serbest hava yoksa, basınçtaki ani dalgalanmaları tolere edebilir. Aksi takdirde gaz embolisi gelişebilir. Yüksek basınçlar Büyük derinliklerin özelliği, kural olarak hayati süreçleri engeller.

Hidrobiyontlar için mevcut miktara göre organik madde su kütleleri şu şekilde ayrılabilir: - oligotrofik (mavi ve şeffaf) – besin açısından zengin değil, derin, soğuk; - ötrofik (yeşil) – besin açısından zengin, sıcak; distrofik (kahverengi) - besin bakımından fakir, toprakta büyük miktarda hümik asit bulunması nedeniyle asidik.

Ötrofikasyon– antropojenik faktörlerin (örneğin atık su deşarjı) etkisi altında rezervuarların organik besinlerle zenginleştirilmesi.

Hidrobiyontların ekolojik plastisitesi. Tatlı su bitkileri ve hayvanları ekolojik olarak denizdekilere göre daha plastiktir (eurythermal, euryhaline); kıyı bölgelerinin sakinleri derin denizdekilere göre daha plastiktir (eurythermal). Bir faktöre göre dar ekolojik esnekliğe sahip olan (lotus stenotermik bir türdür, tuzlu su karidesi (Artimia solina) stenotermiktir) ve diğerlerine göre geniş olan türler vardır. Organizmalar, daha değişken olan faktörlere bağlı olarak daha esnektir. Ve bunlar daha yaygın olanlardır (elodea, Cyphoderia ampulla'nın rizomları). Plastisite ayrıca yaşa ve gelişim aşamasına da bağlıdır.

Ses suda havaya göre daha hızlı yayılır. Ses yönelimi genellikle suda yaşayan organizmalarda görsel yönelimden daha iyi gelişmiştir. Bazı türler, dalgaların ritmi değiştiğinde ortaya çıkan çok düşük frekanslı titreşimleri (infrasound) bile algılar. Bazı suda yaşayan organizmalar yiyecek arar ve ekolokasyonu (yansıyan ses dalgalarının (cetacean) algılanması) kullanarak kendilerini yönlendirirler. Birçoğu, yüzerken farklı frekanslarda deşarjlar üreten yansıyan elektriksel darbeleri algılar.

Tüm suda yaşayan hayvanların özelliği olan en eski yönlendirme yöntemi, çevrenin kimyasının algılanmasıdır. Birçok suda yaşayan organizmanın kemoreseptörleri son derece hassastır.

Yer-hava habitatı

Evrim sürecinde bu ortam su ortamından daha sonra geliştirildi. Yeraltı-hava ortamındaki ekolojik faktörler, yüksek ışık yoğunluğu, sıcaklık ve hava nemindeki önemli dalgalanmalar ve tüm faktörlerin birbiriyle olan korelasyonu bakımından diğer habitatlardan farklılık göstermektedir. coğrafi konum, yılın mevsimleri ve günün saati değişiyor. Ortam gazlıdır, bu nedenle düşük nem, yoğunluk ve basınç ve yüksek oksijen içeriği ile karakterize edilir.

karakteristik abiyotik faktörlerışık ortamı, sıcaklık, nem - önceki derse bakın.

Atmosferin gaz bileşimi aynı zamanda önemli bir iklim faktörüdür. Yaklaşık 3 -3,5 milyar yıl önce atmosferde nitrojen, amonyak, hidrojen, metan ve su buharı bulunuyordu, içerisinde serbest oksijen yoktu. Atmosferin bileşimi büyük ölçüde volkanik gazlar tarafından belirlendi.

Şu anda atmosfer esas olarak nitrojen, oksijen ve nispeten daha az miktarda argon ve karbondioksitten oluşuyor. Atmosferde bulunan diğer tüm gazlar yalnızca eser miktarlarda bulunur. Biyota için özellikle önemli olan, oksijen ve karbondioksitin göreceli içeriğidir.

Yüksek oksijen içeriği, birincil suda yaşayanlara kıyasla karasal organizmaların metabolizmasında artışa katkıda bulundu. Hayvan homoiothermisi, vücuttaki oksidatif süreçlerin yüksek verimliliğine dayanarak karasal ortamda ortaya çıktı. Oksijen, havadaki sürekli yüksek içeriği nedeniyle karasal ortamda yaşamı sınırlayan bir faktör değildir. Yalnızca belirli yerlerde, belirli koşullar altında, örneğin çürüyen bitki artıklarının, tahıl stoklarının, un vb. birikimlerinde geçici bir açık yaratılır.

Karbondioksit içeriği, havanın yüzey katmanının belirli bölgelerinde oldukça önemli sınırlar dahilinde değişebilir. Örneğin büyük şehirlerin merkezinde rüzgarın olmaması durumunda konsantrasyonu onlarca kat artar. Bitki fotosentezinin ritmiyle bağlantılı olarak yüzey katmanlarındaki karbondioksit içeriğinde düzenli günlük değişiklikler ve başta toprağın mikroskobik popülasyonu olmak üzere canlı organizmaların solunum hızındaki değişikliklerden kaynaklanan mevsimsel değişiklikler vardır. Volkanik aktivite alanlarında, kaplıcaların yakınında ve bu gazın diğer yer altı çıkışlarında havanın karbondioksit ile doygunluğunun artması meydana gelir. Düşük karbondioksit içeriği fotosentez sürecini engeller. Kapalı zemin koşullarında karbondioksit konsantrasyonunu artırarak fotosentez hızını arttırmak mümkündür; Bu sera ve sera çiftçiliği uygulamalarında kullanılmaktadır.

Hava nitrojeni, karasal çevrenin çoğu sakini için inert bir gazdır, ancak bir dizi mikroorganizma (nodül bakterileri, Azotobacter, clostridia, mavi-yeşil algler vb.) onu bağlama ve biyolojik döngüye dahil etme yeteneğine sahiptir.

Havaya giren yerel kirleticiler de canlı organizmaları önemli ölçüde etkileyebilir. Bu özellikle endüstriyel ortamlarda havayı tıkayan metan, kükürt oksit (IV), karbon monoksit (II), nitrojen oksit (IV), hidrojen sülfit, klor bileşikleri ve ayrıca toz parçacıkları, kurum vb. gibi zehirli gazlı maddeler için geçerlidir. alanlar. Atmosferdeki kimyasal ve fiziksel kirliliğin ana modern kaynağı antropojeniktir: çeşitli endüstriyel işletmelerin ve taşımacılığın çalışmaları, toprak erozyonu vb. Örneğin kükürt oksit (SO2), elliden bire kadar konsantrasyonlarda bile bitkiler için zehirlidir. hava hacminin binde biri ile milyonda biri arasında.. Bazı bitki türleri S0 2'ye özellikle duyarlıdır ve havadaki birikiminin hassas bir göstergesi olarak hizmet eder (örneğin likenler).

Düşük hava yoğunluğu düşük kaldırma kuvvetini ve önemsiz desteğini belirler. Havanın sakinleri, vücudu destekleyen kendi destek sistemlerine sahip olmalıdır: bitkiler - çeşitli mekanik dokular, hayvanlar - katı veya çok daha az sıklıkla hidrostatik bir iskelet. Ek olarak, havanın tüm sakinleri, onlara bağlanma ve destek için hizmet eden dünya yüzeyiyle yakından bağlantılıdır. Havada asılı durumda yaşam imkansızdır. Doğru, birçok mikroorganizma ve hayvan, spor, tohum ve bitki poleni havada düzenli olarak bulunur ve hava akımları (anemokory) tarafından taşınır, birçok hayvan aktif uçuş yeteneğine sahiptir, ancak tüm bu türlerde yaşam döngülerinin ana işlevi - üreme - dünyanın yüzeyinde gerçekleştirilir. Çoğu için havada kalmak yalnızca yerleşmek veya av aramakla ilişkilidir.

Rüzgâr Organizmaların aktivitesi ve hatta dağılımı üzerinde sınırlayıcı bir etkiye sahiptir. Rüzgar, özellikle diğer faktörlerin sınırlayıcı olduğu dağlık bölgeler gibi habitatlarda bitkilerin görünümünü bile değiştirebilir. Açık dağ habitatlarında rüzgar bitki büyümesini sınırlayarak bitkilerin rüzgar yönüne doğru eğilmesine neden olur. Ayrıca rüzgar, düşük nem koşullarında buharlaşmayı artırır. Büyük önem taşıyor fırtınalar etkileri tamamen yerel olmasına rağmen. Kasırgalar, sıradan rüzgarlar gibi, hayvanları ve bitkileri uzun mesafelere taşıyabilir ve böylece toplulukların yapısını değiştirebilir.

Basınç Görünüşe göre doğrudan sınırlayıcı bir faktör değil, doğrudan sınırlayıcı etkiye sahip olan hava ve iklim ile doğrudan ilgilidir. Düşük hava yoğunluğu karada nispeten düşük basınca neden olur. Normalde 760 mmHg'dir. Yükseklik arttıkça basınç azalır. 5800 m yükseklikte bu sadece yarı normaldir. Düşük basınç, türlerin dağlardaki dağılımını sınırlayabilir. Omurgalıların çoğu için yaşamın üst sınırı yaklaşık 6000 m'dir Basınçtaki bir azalma, solunum hızındaki artışa bağlı olarak oksijen arzında bir azalmaya ve hayvanların dehidrasyonuna neden olur. Yüksek bitkilerin dağlara doğru ilerleyiş sınırları yaklaşık olarak aynıdır. Bitki örtüsü sınırının üzerindeki buzullarda bulunabilen eklembacaklılar (ilk kuyruklular, akarlar, örümcekler) biraz daha dayanıklıdır.

Genel olarak karadaki tüm organizmalar suda yaşayanlardan çok daha stenobatiktir.

Yer-hava ortamının bir özelliği de burada yaşayan organizmaların çevrelenmiş olmasıdır. hava- Düşük nem, yoğunluk, basınç ve yüksek oksijen içeriği ile karakterize edilen gazlı bir ortam.

Hayvanların çoğu katı bir alt tabaka olan toprak üzerinde hareket eder ve bitkiler burada kök salır.

Yer-hava ortamının sakinleri uyarlamalar geliştirdiler:

1) atmosferik oksijenin asimilasyonunu sağlayan organlar (bitkilerde stomalar, hayvanlarda akciğerler ve trakealar);

2) vücudu havada destekleyen iskelet oluşumlarının güçlü bir gelişimi (bitkilerde mekanik dokular, hayvanlarda iskelet);

3) olumsuz faktörlere karşı korunmaya yönelik karmaşık adaptasyonlar (yaşam döngülerinin periyodikliği ve ritmi, termoregülasyon mekanizmaları, vb.);

4) toprakla yakın bir bağlantı kurulmuştur (bitkilerde kökler ve hayvanlarda uzuvlar);

5) yiyecek arayışında hayvanların yüksek hareketliliği ile karakterize edilir;

6) uçan hayvanlar (böcekler, kuşlar) ve rüzgarla taşınan tohumlar, meyveler, polenler ortaya çıktı.

Yer-hava ortamının çevresel faktörleri makroiklim (ekiklim) tarafından düzenlenir. Ekolojik iklim (makro iklim)- Havanın yüzey katmanının belirli özellikleriyle karakterize edilen geniş alanların iklimi. Mikroiklim– bireysel habitatların iklimi (ağaç gövdesi, hayvan yuvası, vb.).

41.Yer-hava ortamının ekolojik faktörleri.

1) Hava:

Sabit bir bileşim (%21 oksijen, %78 nitrojen, %0,03 CO2 ve inert gazlar) ile karakterize edilir. Önemli bir çevresel faktördür çünkü atmosferik oksijen olmadan çoğu organizmanın varlığı imkansızdır, fotosentez için CO2 kullanılır.

Organizmaların yer-hava ortamındaki hareketi esas olarak yatay olarak gerçekleştirilir, yalnızca bazı böcekler, kuşlar ve memeliler dikey olarak hareket eder.

Hava, canlı organizmaların yaşamı için büyük önem taşımaktadır. rüzgâr- Atmosferin Güneş tarafından dengesiz ısınması nedeniyle hava kütlelerinin hareketi. Rüzgar etkisi:

1) havayı kurutur, bitki ve hayvanlarda su metabolizmasının yoğunluğunun azalmasına neden olur;

2) bitkilerin tozlaşmasına katılır, polen taşır;

3) uçan hayvan türlerinin çeşitliliğini azaltır (kuvvetli rüzgar uçuşu engeller);

4) örtülerin yapısında değişikliklere neden olur (bitkileri ve hayvanları hipotermiden ve nem kaybından koruyan yoğun örtüler oluşur);

5) hayvanların ve bitkilerin yayılmasına katılır (meyveler, tohumlar, küçük hayvanlar taşır).

2) Atmosfer yağışı:

Önemli bir çevresel faktör, çünkü Çevrenin su rejimi yağış varlığına bağlıdır:

1) yağış havanın nemini ve toprağı değiştirir;

2) bitki ve hayvanların su ile beslenmesi için erişilebilir su sağlamak.

a) Yağmur:

En önemli faktörler kaybın zamanlaması, kaybın sıklığı ve süresidir.

Örnek: Soğutma döneminde yağmurun bol olması bitkilere gerekli nemi sağlamaz.

Yağmurun doğası:

- yağmursuyu- olumsuz çünkü bitkilerin suyu emmek için zamanları yoktur, toprağın, bitkilerin ve küçük hayvanların üst verimli katmanını yıkayan akıntılar da oluşur.

- çiseleyen- elverişli, çünkü Bitkiler ve hayvanlar için toprağın nemini ve beslenmesini sağlar.

- uzun süreli- olumsuz çünkü Sel, su baskını ve su baskınlarına neden oluyor.

b) Kar:

Kışın organizmalar üzerinde faydalı bir etkisi vardır, çünkü:

a) toprağın uygun bir sıcaklık rejimini yaratır, organizmaları hipotermiden korur.

Örnek: -15 0 C hava sıcaklığında, 20 cm kar tabakasının altındaki toprak sıcaklığı +0,2 0 C'den düşük değildir.

b) Kışın organizmaların (kemirgenler, tavuk kuşları vb.) yaşaması için ortam oluşturur.

demirbaşlar hayvanları kış koşullarına göre:

a) karda yürümek için bacakların destek yüzeyi artar;

b) göç ve hazırda bekletme (anabiyoz);

c) belirli yiyecekleri yemeye geçiş;

d) kapakların değiştirilmesi vb.

Karın olumsuz etkileri:

a) Karın bolluğu, ilkbaharda karların erimesi sırasında bitkilerde mekanik hasara, bitkilerin sönmesine ve ıslanmasına neden olur.

b) kabuk ve buz oluşumu (kar altında hayvanların ve bitkilerin gaz alışverişini engeller, yiyecek elde etmede zorluklar yaratır).

42. Toprak nemi.

Birincil üreticilerin su beslenmesinde ana faktör yeşil bitkilerdir.

Toprak suyu türleri:

1) Yerçekimi suyu – Toprak parçacıkları arasında geniş boşluklar kaplar ve yerçekiminin etkisi altında daha derin katmanlara gider. Bitkiler kök sistemi bölgesinde olduğu zaman kolaylıkla emerler. Topraktaki rezervler yağışlarla yenilenir.

2) Kılcal su – toprak parçacıkları (kılcal damarlar) arasındaki en küçük boşlukları doldurur. Aşağıya doğru hareket etmez, yapışma kuvveti tarafından tutulur. Toprak yüzeyinden buharlaşma nedeniyle yukarı doğru bir su akımı oluşur. Bitkiler tarafından iyi emilir.

1) ve 2) bitkiler için mevcut su.

3) Kimyasal olarak bağlı su – kristalizasyon suyu (alçı taşı, kil vb.). Bitkilere erişilemez.

4) Fiziksel olarak bağlı su – bitkilere de erişilemez.

A) film(gevşek bağlı) - birbirini sırayla saran dipol sıraları. Toprak parçacıklarının yüzeyinde 1 ila 10 atm'lik bir kuvvetle tutulurlar.

B) higroskopik(güçlü bir şekilde bağlanmış) - toprak parçacıklarını ince bir filmle sarar ve 10.000 ila 20.000 atm'lik bir kuvvetle yerinde tutulur.

Toprakta yalnızca erişilemeyen su varsa bitki kuruyup ölür.

Kum için KZ = %0,9, kil için = %16,3.

Toplam su miktarı – KZ = tesise su sağlama derecesi.

43.Yer-hava ortamının coğrafi bölgelendirilmesi.

Yer-hava ortamı dikey ve yatay bölgeleme ile karakterize edilir. Her bölge belirli bir ekoiklim, hayvan ve bitki kompozisyonu ve bölge ile karakterize edilir.

İklim bölgeleri→ iklim alt bölgeleri → iklim bölgeleri.

Walter'ın sınıflandırması:

1) Ekvator bölgesi – 10 0 kuzey enlemi ile 10 0 güney enlemi arasında yer alır. Güneş'in zirvedeki konumuna karşılık gelen 2 yağmur mevsimi vardır. Yıllık yağış ve nem yüksektir ve aylık sıcaklık değişimleri azdır.

2) tropik bölge – Ekvatorun kuzey ve güneyinde, 30 0 kuzey ve güney enlemlerine kadar bulunur. Yaz yağışlı dönemleri ve kış kuraklığı ile karakterize edilir. Ekvatordan uzaklaştıkça yağış ve nem azalır.

3) Kuru subtropikal bölge – 35 0 enlemine kadar bulunur. Yağış ve nem miktarı önemsizdir, yıllık ve günlük sıcaklık dalgalanmaları çok önemlidir. Nadiren don olayları yaşanır.

4) Geçiş bölgesi - Kışın yağışlı mevsimler ve sıcak yazlar ile karakterize edilir. Donlar daha sık görülür. Akdeniz, Kaliforniya, güney ve güneybatı Avustralya, güneybatı Güney Amerika.

5) Ilıman bölge - miktarı okyanustan uzaklaştıkça azalan siklonik yağışla karakterize edilir. Yıllık sıcaklık dalgalanması keskin, yazlar sıcak, kışlar ayaz geçmektedir. Alt bölgelere ayrılmıştır:

A) sıcak ılıman alt bölge– kış dönemi pratikte göze çarpmıyor, tüm mevsimler az çok nemli. Güney Afrika.

B) tipik ılıman iklim alt bölgesi– soğuk kısa kış, serin yaz. Orta Avrupa.

V) kıta tipi kurak ılıman iklimin alt bölgesi– keskin sıcaklık kontrastları, düşük yağış ve düşük hava nemi ile karakterize edilir. Orta Asya.

G) kuzey alt bölgesi veya soğuk ılıman iklim– Yazlar serin ve nemlidir, kışlar yılın yarısı kadar sürer. Kuzey Kuzey Amerika ve Kuzey Avrasya.

6) Arktik (Antarktika) bölgesi - kar şeklinde az miktarda yağışla karakterize edilir. Yaz (kutup günü) kısa ve soğuktur. Bu bölge bitkilerin varlığının imkansız olduğu kutup bölgesine geçer.

Belarus için orta derecede tipik karasal iklim ek nem ile. Belarus ikliminin olumsuz yönleri:

İlkbahar ve sonbaharda dengesiz hava;

Uzun süreli çözülmelerle birlikte hafif bahar;

Yağmurlu yaz;

İlkbahar sonu ve sonbahar başı donları.

Buna rağmen Belarus'ta 10.000'e yakın bitki türü yetişmekte, 430 omurgalı hayvan türü ve 20.000'e yakın omurgasız hayvan türü yaşamaktadır.

Dikey imar– ovalardan ve dağ tabanlarından dağ zirvelerine kadar. Bazı sapmalarla yataya benzer.

44. Yaşam ortamı olarak toprak. Genel özellikleri.

“Çevre” derken, bedeni çevreleyen ve onu bir şekilde etkileyen her şeyi kastediyoruz. Başka bir deyişle, yaşam ortamı belirli bir dizi çevresel faktörle karakterize edilir. Çarşamba- yaşam ortamı - su ortamı - yer-hava ortamı - toprak ortamı - yaşam ortamı olarak organizma - temel kavramlar.

Genel kabul görmüş tanım çevre Nikolai Pavlovich Naumov'un tanımı: " Çarşamba- Organizmaları çevreleyen her şey onların durumunu, gelişimini, hayatta kalmasını ve üremesini doğrudan veya dolaylı olarak etkiler." Dünya üzerinde, bir dizi spesifik çevresel faktöre sahip niteliksel olarak farklı dört yaşam ortamı vardır: -yer-su (kara); - su; - toprak; - diğer organizmalar.

Yer-havaÇevre, çok çeşitli yaşam koşulları, ekolojik nişler ve bunların içinde yaşayan organizmalar ile karakterize edilir. Organizmalar, yaşamın kara-hava ortamı koşullarının ve her şeyden önce atmosferin gaz bileşiminin şekillenmesinde birincil rol oynar. Dünya atmosferindeki oksijenin neredeyse tamamı biyojenik kökenlidir. Yer-hava ortamının temel özellikleri şunlardır:

Çevresel faktörlerde büyük değişiklikler,

Ortamın heterojenliği,

Yer çekimi kuvvetlerinin etkisi,

Düşük hava yoğunluğu.

Belirli bir durumla ilgili fiziksel-coğrafi ve iklimsel faktörlerin bir kompleksi doğal alan, organizmaların bu koşullarda hayata uyum sağlamasına, yaşam formlarının çeşitliliğine yol açar. Atmosferdeki yüksek oksijen içeriği (yaklaşık %21), yüksek düzeyde (enerji) bir metabolizma oluşturma olasılığını belirler. Atmosfer havası düşük ve değişken nem ile karakterize edilir. Bu durum, yer-hava ortamını geliştirme olanaklarını büyük ölçüde sınırladı.

Atmosfer(Yunan atmosferinden - buhar ve sphaira - top), dünyanın gazlı kabuğu. Dünya atmosferinin kesin üst sınırını belirtmek mümkün değildir. Atmosfer belirgin bir katmanlı yapıya sahiptir. Atmosferin ana katmanları:

1)Troposfer- yükseklik 8 - 17 km. tüm su buharı ve atmosfer kütlesinin 4/5'i içinde yoğunlaşır ve tüm hava olayları gelişir.

2)Stratosfer- Troposferin üzerindeki katman 40 km'ye kadar. Yükseklikle neredeyse tamamen sabit sıcaklık ile karakterizedir. Stratosferin üst kısmında, Güneş'ten gelen büyük miktarda ultraviyole radyasyonu emen maksimum ozon konsantrasyonu vardır.

3) Mezosfer- 40 ila 80 km arasındaki katman; alt yarısında sıcaklık +20'den +30 dereceye yükselir, üst yarısında ise neredeyse -100 dereceye düşer.

4) Termosfer(iyonosfer) - gaz moleküllerinin iyonizasyonunu artıran (engelsiz delici kozmik radyasyonun etkisi altında) 80 - 1000 km arasında bir katman.

5) Ekzosfer(saçılma küresi) - gaz moleküllerinin uzaya saçıldığı 800 - 1000 km'nin üzerindeki bir katman. Atmosfer güneş ışınımının 3/4'ünü iletir, böylece geliştirme için kullanılan toplam ısı miktarı artar. doğal süreçler Toprak.

Sudaki yaşam ortamı. Hidrosfer (hidro... ve küreden), atmosfer ile katı kabuk (litosfer) arasında yer alan, Dünya'nın süreksiz su kabuğu. Okyanusların, denizlerin, göllerin, nehirlerin, bataklıkların ve yeraltı sularının toplamını temsil eder. Hidrosfer dünya yüzeyinin yaklaşık %71'ini kaplar. Hidrosferin kimyasal bileşimi deniz suyunun ortalama bileşimine yakındır.

Tatlı su miktarı gezegendeki tüm suyun %2,5'ini oluşturur; %85 - deniz suyu. Tatlı su rezervleri son derece dengesiz bir şekilde dağılmıştır: %72,2 - buz; %22,4 - yeraltı suyu; %0,35 - atmosfer; %5,05 - istikrarlı nehir akışı ve göl suyu. Kullanabildiğimiz su, Dünya'daki tüm tatlı suyun yalnızca %10-12'sini oluşturmaktadır.

Birincil ortam hayat tam olarak su ortamıydı. Her şeyden önce çoğu organizma, vücuda su girmeden veya vücutta belirli bir sıvı içeriğini muhafaza etmeden aktif bir yaşam sürdüremez. Su ortamının temel özelliği günlük ve mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarıdır. Büyük ekolojik önemi Suyun yoğunluğu ve viskozitesi yüksektir. Suyun özgül ağırlığı canlı organizmalarınkiyle karşılaştırılabilir. Suyun yoğunluğu havanın yoğunluğundan yaklaşık 1000 kat daha fazladır. Bu nedenle suda yaşayan organizmalar (özellikle aktif olarak hareket edenler) daha büyük bir hidrodinamik direnç kuvvetiyle karşılaşırlar. Suyun yüksek yoğunluğu, mekanik titreşimlerin (titreşimlerin) su ortamında iyi yayılmasının nedenidir. Bu duyular, uzaydaki ve arasındaki yönelim için çok önemlidir. suda yaşayanlar. Su ortamındaki ses hızı, ekolokasyon sinyallerinin frekansından daha yüksektir. Havadakinden dört kat daha büyük. Bu nedenle, su sütununda "yüzen", tabanla veya diğer alt tabakayla zorunlu bir bağlantı olmadan var olan bir grup suda yaşayan organizma (hem bitkiler hem de hayvanlar) vardır.

Kara-hava ortamı, kara bitkilerinde ve hayvanlarda çeşitli morfolojik, anatomik, fizyolojik, biyokimyasal ve davranışsal adaptasyonlara yansıyan spesifik adaptasyonlar oluşturan ekolojik koşulların özellikleriyle karakterize edilir.

Atmosferdeki havanın düşük yoğunluğu vücut şeklinin korunmasını zorlaştırır, bu nedenle bitki ve hayvanlar oluşmuştur. destek sistemi. Bitkilerde bunlar statik ve dinamik yüklere direnç sağlayan mekanik dokulardır (sak ve ağaç lifleri): rüzgar, yağmur, kar örtüsü. Hücrelerin boşluklarında yüksek ozmotik basınçlı sıvı birikmesinin neden olduğu hücre duvarının gergin durumu (turgor), yaprakların, çim saplarının ve çiçeklerin elastikiyetini belirler. Hayvanlarda vücuda destek, hidroskeleton (yuvarlak kurtlarda), dış iskelet (böceklerde) ve iç iskelet (memelilerde) tarafından sağlanır.

Ortamın yoğunluğunun düşük olması hayvanların hareketini kolaylaştırır. Pek çok karasal tür uçma yeteneğine sahiptir (aktif veya süzülme) - kuşlar ve böcekler, ayrıca memelilerin, amfibilerin ve sürüngenlerin temsilcileri de vardır. Uçuş, hareket ve av arayışıyla ilişkilidir. Aktif uçuş, modifiye edilmiş ön ayaklar ve gelişmiş göğüs kasları sayesinde mümkündür. Süzülen hayvanlarda, ön ve arka bacaklar arasında, paraşüt görevi gören ve esneyen deri kıvrımları oluşmuştur.

Hava kütlelerinin yüksek hareketliliği, birçok bitkinin özelliği olan rüzgarla (anemofili) bitki tozlaşmasının en eski yöntemini oluşturmuştur. orta şerit ve rüzgarla dağılma. Bu ekolojik organizma grubu (aeroplankton), paraşütler, kanatlar, çıkıntılar ve hatta ağlar nedeniyle geniş göreceli yüzey alanları veya çok küçük boyutları nedeniyle uyarlanmıştır.

Normalde 760 mmHg (veya 101.325 Pa) olan düşük atmosfer basıncı ve küçük basınç farklılıkları, neredeyse tüm kara sakinlerinde güçlü basınç değişikliklerine karşı hassasiyet yaratmıştır. Çoğu omurgalı için üst yaşam sınırı yaklaşık 6.000 m'dir. atmosferik basınç Deniz seviyesinden yükseklik arttıkça kandaki oksijenin çözünürlüğü azalır. Bu, solunum hızını artırır ve bunun sonucunda sık nefes alma dehidrasyona yol açar. Bu basit bağımlılık yalnızca nadir kuş türleri ve bazı omurgasızlar için tipik değildir.

Kara-hava ortamının gaz bileşimi, yüksek oksijen içeriği (su ortamından 20 kat daha fazla) ile karakterize edilir. Bu, hayvanların çok yüksek bir metabolizma hızına sahip olmasını sağlar. Bu nedenle, yalnızca karada homeotermi (esas olarak iç enerji nedeniyle sabit bir vücut ısısını koruma yeteneği) ortaya çıkabilir.

Sıcaklığın organizmaların yaşamındaki önemi, biyokimyasal reaksiyonların hızı üzerindeki etkisiyle belirlenir. Sıcaklık artışı (60°C'ye kadar) çevre Organizmalarda proteinlerin denatürasyonuna neden olur. Sıcaklıktaki güçlü bir düşüş, metabolik hızın azalmasına ve kritik bir durum olarak hücrelerdeki suyun donmasına neden olur (hücrelerdeki buz kristalleri hücre içi yapıların bütünlüğünü ihlal eder). Temel olarak karada canlı organizmalar yalnızca 0° - +50° aralığında var olabilir, çünkü bu sıcaklıklar temel yaşam süreçlerinin oluşumuyla uyumludur. Ancak her türün kendine ait üst ve alt öldürücü sıcaklık değeri, sıcaklık bastırma değeri ve sıcaklık optimumu vardır.

Yaşamı ve aktivitesi dış ısıya bağlı olan organizmalara (mikroorganizmalar, mantarlar, bitkiler, omurgasızlar, siklostomlar, balıklar, amfibiler, sürüngenler) poikilotermler denir. Bunların arasında stenothermler (kriyofiller - küçük farklılıklara adapte olmuşlar) vardır Düşük sıcaklık ve termofiller (yüksek sıcaklıklardaki küçük farklılıklara adapte olmuşlardır) ve büyük bir sıcaklık genliği içinde bulunabilen eurythermler. Metabolizmanın uzun süre düzenlenmesini sağlayan düşük sıcaklıklara dayanma adaptasyonları organizmalarda iki şekilde gerçekleştirilir: a) biyokimyasal ve fizyolojik değişikliklere uğrama yeteneği - sıvıların donma noktasını düşüren antifriz birikimi hücreler ve dokular ve dolayısıyla buz oluşumunu engeller; enzimlerin setinde, konsantrasyonunda ve aktivitesinde değişiklik, değişiklik; b) donmaya tolerans (soğuğa dayanıklılık), aktif durumun (hipobiyoz veya kriptobiyoz) geçici olarak durdurulması veya sıvının kristalleşmesini önleyen hücrelerde gliserol, sorbitol, mannitol birikmesidir.

Eurytherm'ler, optimum değerden önemli sıcaklık sapmaları ile gizli bir duruma geçme konusunda iyi gelişmiş bir yeteneğe sahiptir. Soğuk baskının ardından belirli bir sıcaklıktaki organizmalar normal metabolizmayı geri kazanır ve bu sıcaklık değerine gelişimin sıcaklık eşiği veya gelişimin biyolojik sıfırı denir.

Türlerdeki mevsimsel yeniden düzenlemelerin temeli - yaygın olan eurytherms, bazı enzimlerin diğerleriyle değiştirilmesinden sorumlu olan bazı genler etkisiz hale getirildiğinde ve diğerleri açıldığında iklimlendirmedir (optimum sıcaklığın değişmesi). Bu fenomen şurada bulunur: farklı parçalar menzil.

Bitkilerde metabolik ısı son derece ihmal edilebilir düzeydedir, dolayısıyla onların varlığı habitat içindeki hava sıcaklığına göre belirlenir. Bitkiler oldukça büyük sıcaklık dalgalanmalarını tolere etmeye uyum sağlar. Bu durumda asıl şey, aşırı ısındığında yaprakların yüzeyini soğutan terlemedir; yaprak ayasının azalması, yaprak hareketliliği, tüylenme, mumsu kaplama. Bitkiler, büyüme formunu (cücelik, yastık büyümesi, kafes) ve rengi kullanarak soğuk koşullara uyum sağlar. Bütün bunlar fiziksel termoregülasyonla ilgilidir. Fizyolojik termoregülasyon, yaprakların düşmesi, toprak kısmının ölümü, serbest suyun bağlı bir duruma aktarılması, antifriz birikmesi vb.).

Poikilotermik hayvanlar, uzaydaki hareketleriyle (amfibiler, sürüngenler) ilişkili buharlaşmalı termoregülasyon olasılığına sahiptir. En uygun koşulları seçerler, kas kasılması veya kas titremesi sürecinde çok fazla iç (endojen) ısı üretirler (hareket sırasında kasları ısıtırlar). Hayvanların davranışsal adaptasyonları vardır (duruş, barınaklar, yuvalar, yuvalar).

Homeotermik hayvanlar (kuşlar ve memeliler) sabit bir vücut sıcaklığına sahiptirler ve ortam sıcaklığına çok az bağımlıdırlar. Sinir, dolaşım, solunum ve diğer organ sistemlerinin mükemmelliğinin bir sonucu olarak oksidatif süreçlerde keskin bir artışa dayanan adaptasyonlarla karakterize edilirler. Biyokimyasal termoregülasyona sahiptirler (hava sıcaklığı düştüğünde lipit metabolizması artar; özellikle iskelet kaslarında oksidatif süreçler artar; salınan tüm kimyasal enerjinin ATP oluşumuna gittiği ve vücudu ısıtmaya gittiği özel kahverengi yağ dokusu vardır; tüketilen gıdanın hacmi artar). Ancak bu tür bir termoregülasyonun iklimsel kısıtlamaları vardır (kışın, kutup koşullarında, yaz aylarında tropikal ve ekvator bölgelerinde kârsızdır).

Fiziksel termoregülasyon çevreye faydalıdır (derideki kan damarlarının refleks kasılması ve genişlemesi, kürk ve tüylerin ısı yalıtım etkisi, ters akımlı ısı değişimi), çünkü ısının vücutta tutulmasıyla gerçekleştirilir (Chernova, Bylova, 2004).

Homeothermlerin davranışsal termoregülasyonu çeşitlilik ile karakterize edilir: duruş değişiklikleri, barınak aramaları, karmaşık yuvaların inşası, yuvalar, göç, grup davranışı vb.

Organizmalar için en önemli çevresel faktör ışıktır. Işığın etkisi altında gerçekleşen işlemler; fotosentez (gelen ışığın %1-5'i kullanılır), terleme (gelen ışığın %75'i suyun buharlaşması için kullanılır), yaşamsal fonksiyonların senkronizasyonu, hareket, görme, sentezdir. vitaminlerden oluşur.

Bitki morfolojisi ve bitki topluluklarının yapısı, güneş enerjisini en verimli şekilde absorbe edecek şekilde düzenlenmiştir. Bitkilerin ışık alan yüzeyi Küre Gezegenin yüzeyinden 4 kat daha büyüktür (Akimova, Haskin, 2000). Canlı organizmalar için dalga boyu önemlidir, çünkü ışınlar farklı uzunluklar farklı biyolojik öneme sahiptir: kızılötesi radyasyon (780 - 400 nm) termal merkezlere etki eder gergin sistem, oksidatif süreçleri, motor reaksiyonları vb. düzenleyen, bütünleşik dokulara etki eden ultraviyole ışınları (60 - 390 nm), çeşitli vitaminlerin üretimini teşvik eder, hücre büyümesini ve çoğalmasını teşvik eder.

Görünür ışık özellikle önemlidir çünkü... bitkiler için önemli yüksek kaliteli kompozisyon Sveta. Işın spektrumunda fotosentetik aktif radyasyon (PAR) ayırt edilir. Bu spektrumun dalga boyu 380 – 710 (370-720 nm) aralığındadır.

Aydınlatmanın mevsimsel dinamikleri astronomik desenlerle, belirli bir bölgenin mevsimsel iklim ritmiyle ilişkilidir ve farklı enlemlerde farklı şekilde ifade edilir. Alt katmanlar için bu modeller ayrıca bitki örtüsünün fenolojik durumuna da eklenir. Aydınlatmadaki değişikliklerin günlük ritmi büyük önem taşımaktadır. Radyasyonun seyri atmosferin durumundaki değişiklikler, bulutluluk vb. nedeniyle bozulur (Goryshina, 1979).

Bitki, ışığı kısmen yansıtan, emen ve ileten opak bir gövdedir. Yaprakların hücre ve dokularında ışığın emilmesini ve iletilmesini sağlayan çeşitli oluşumlar bulunur.Bitkinin verimliliğini arttırmak için toplam alanı ve fotosentetik elementlerin sayısını arttırırlar, bu da çok katlı düzenlemeyle sağlanır. bitkinin yaprakları; Topluluktaki bitkilerin katmanlı düzeni.

Aydınlatmanın gücü ile ilgili olarak üç grup ayırt edilir: anatomik ve morfolojik adaptasyonlarda farklılık gösteren ışığı seven, gölgeyi seven, gölgeye dayanıklı (ışığı seven bitkilerde yapraklar daha küçük, hareketli, tüylüdür, gölgeyi seven bitkilerde mumsu kaplama, kalın kütikül, kristal istisnalar vb., yapraklar büyüktür, kloroplastlar büyük ve çok sayıdadır); fizyolojik adaptasyonlar ( Farklı anlamlarışık telafisi).

Gün uzunluğuna (ışık süresi) verilen tepkiye fotoperiyodizm denir. Bitkilerde çiçeklenme, tohum oluşumu, büyüme, uyku durumuna geçiş, yaprak dökülmesi gibi önemli süreçler, gün uzunluğu ve sıcaklıktaki mevsimsel değişikliklerle ilişkilidir. Bazı bitkilerin çiçeklenmesi için 14 saatten fazla bir gün uzunluğuna ihtiyaç duyulur, bazılarının 7 saate ihtiyacı vardır, bazılarının ise günün uzunluğuna bakılmaksızın çiçek açması gerekir.

Hayvanlar için ışığın bilgi değeri vardır. Öncelikle günlük aktiviteye göre hayvanlar gündüz, alacakaranlık ve gece olarak ayrılır. Uzayda yön bulmayı sağlayan organ gözlerdir. Farklı organizmalar farklı stereoskopik görüşe sahiptir - insanlarda toplam görüş 180 ° - stereoskopik-140 °, tavşanda - toplam 360 °, stereoskopik 20 °. Binoküler görme esas olarak yırtıcı hayvanların (kediler ve kuşlar) karakteristik özelliğidir. Ayrıca ışığa verilen tepki fototaksiyi (ışığa doğru hareket) belirler.

üreme, navigasyon (Güneş'in konumuna yönelim), biyolüminesans. Işık, karşı cinsten bireyleri cezbetmek için bir sinyaldir.

Karasal organizmaların yaşamındaki en önemli çevresel faktör sudur. Hücrelerin, dokuların, tüm organizmanın yapısal bütünlüğünü korumak gerekir çünkü. hücrelerin, dokuların, bitki ve hayvan sularının protoplazmasının ana parçasıdır. Su sayesinde biyokimyasal reaksiyonlar gerçekleştirilir, besin temini, gaz değişimi, atılım vb. Bitki ve hayvanların vücudundaki su içeriği oldukça yüksektir (çimen yapraklarında %83-86, ağaçlarda %79-82). yapraklarda, %40-55'i ağaç gövdelerinde, böceklerin vücutlarında - %46-92, amfibilerde - %93'e kadar, memelilerde - %62-83.

Kara-hava ortamında bulunma, organizmaların vücuttaki suyu muhafaza edebilmesi için önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle kara bitkilerinin ve hayvanlarının şekli ve işlevleri kurumaya karşı koruma sağlayacak şekilde uyarlanmıştır. Bitkilerin yaşamında suyun temini, iletimi ve terlemesi, su dengesi önemlidir (Walter, 1031, 1937, Shafer, 1956). Su dengesindeki değişiklikler en iyi köklerin emme gücüyle yansıtılır.

Bir bitki, köklerinin emme kuvveti toprağın emme kuvveti ile rekabet edebildiği sürece topraktan su emebilir. Oldukça dallanmış bir kök sistemi, kökün emici kısmı ile toprak çözeltileri arasında geniş bir temas alanı sağlar. Köklerin toplam uzunluğu 60 km'ye ulaşabilir. Köklerin emme gücü hava ve çevre özelliklerine göre değişmektedir. Köklerin emme yüzeyi ne kadar büyük olursa o kadar fazla su emilir.

Su dengesinin düzenlenmesine göre bitkiler poikilohidrik (algler, yosunlar, eğrelti otları, bazı çiçekli bitkiler) ve homohidrik (en yüksek bitkiler) olarak ikiye ayrılır.

Karşı su rejimi Bitkilerin ekolojik gruplarını ayırt eder.

1. Higrofitler, yüksek hava nemi ve toprak suyu temini olan nemli habitatlarda yaşayan karasal bitkilerdir. Higrofitlerin karakteristik özellikleri kalın, zayıf dallanmış kökler, dokulardaki hava taşıyan boşluklar ve açık stomalardır.

2. Mezofitler - orta derecede nemli habitatların bitkileri. Toprak ve atmosferik kuraklığa dayanma yetenekleri sınırlıdır. Kurak habitatlarda bulunabilir; kısa sürede hızla gelişir. Çok sayıda kök kılı ve terleme yoğunluğunun düzenlenmesi ile iyi gelişmiş bir kök sistemi ile karakterize edilir.

3. Kserofitler - kuru habitat bitkileri. Bunlar kuraklığa dayanıklı bitkiler, kuruyan bitkilerdir. Bozkır kserofitleri suyun %25'ine kadarını zarar görmeden kaybedebilir, çöl kserofitleri içerdikleri suyun %50'sine kadar (karşılaştırma için orman mezofitleri yapraklarda bulunan suyun %1'i kaybolduğunda solar). Bu bitkilerin nem eksikliği ile aktif yaşamını sağlayan anatomik, morfolojik ve fizyolojik adaptasyonların doğasına göre, kserofitler sulu meyvelere ayrılır (etli ve etli yaprakları ve gövdeleri vardır, büyük miktarlarda su biriktirebilirler) dokular, küçük bir emme kuvveti geliştirir ve atmosferik yağıştan nemi emer) ve sklerofitler (nemi yoğun bir şekilde buharlaştıran kuru görünümlü bitkiler, bazen bir tüpe yuvarlanan dar ve küçük yapraklara sahiptir, şiddetli dehidrasyona, köklerin emme gücüne dayanabilirler) onlarca atmosfere kadar olabilir).

Farklı hayvan gruplarında karasal varoluş koşullarına uyum sürecinde asıl mesele su kaybının önlenmesiydi. Hayvanlar su alıyor Farklı yollar- Metabolizmanın bir sonucu olarak (yağların, proteinlerin ve karbonhidratların oksidasyonu ve parçalanması nedeniyle) sulu yiyeceklerle birlikte içmek yoluyla. Bazı hayvanlar, nemli alt tabaka veya hava örtüleri aracılığıyla suyu emebilir. Su kayıpları, deriden buharlaşma, solunum yolunun mukoza zarlarından buharlaşma, idrar atılımı ve sindirilmemiş yiyecek kalıntılarının bir sonucu olarak ortaya çıkar. İçme yoluyla su alan hayvanlar, su kütlelerinin konumuna (büyük memeliler, birçok kuş) bağlıdır.

Hayvanlar için önemli bir faktör havanın nemidir çünkü. bu gösterge vücut yüzeyinden buharlaşma miktarını belirler. Bu nedenle vücudun dış kabuğunun yapısı hayvan organizmasının su dengesi açısından önemlidir. Böceklerde, vücut yüzeyinden su buharlaşmasının azaltılması, neredeyse çözünmeyen bir metabolik ürün salgılayan neredeyse geçilmez bir kütikül ve özel boşaltım organları (Malpighian tübüller) ve gaz değişim sistemi yoluyla su kaybını azaltan sivri uçlar tarafından sağlanır. trakea ve trakeoller.

Amfibilerde suyun büyük bir kısmı geçirgen deri yoluyla vücuda girer. Deri geçirgenliği arka hipofiz bezi tarafından salgılanan bir hormon tarafından düzenlenir. Amfibiler, vücut sıvıları için hipotonik olan çok büyük miktarlarda seyreltik idrar salgılarlar. Kuru koşullarda amfibiler idrar yoluyla su kaybını azaltabilir. Ayrıca bu hayvanlar su biriktirebilirler. mesane ve deri altı lenfatik boşluklar.

Sürüngenlerin farklı seviyelerde birçok adaptasyonu vardır - morfolojik (keratinleşmiş cilt sayesinde su kaybı önlenir), fizyolojik (vücudun içinde yer alan ve su kaybını azaltan akciğerler), biyokimyasal (dokularda çok fazla salgılanmadan atılan ürik asit oluşur) nem kaybı, dokular artan tuz konsantrasyonlarını% 50 oranında tolere edebilir.

Kuşlarda buharlaşma oranı düşüktür (deri nispeten suya karşı geçirimsizdir, ter bezleri veya tüyler yoktur). Akciğerlerdeki yüksek havalandırma ve yüksek vücut ısısı nedeniyle kuşlar nefes alırken su kaybederler (günde vücut ağırlığının %35'ine kadar). Kuşların idrar ve dışkılarındaki suyun bir kısmından suyu yeniden emme süreci vardır. Bazı Deniz kuşları balık yiyen ve içen penguenler, sümsük kuşları, karabataklar, albatroslar deniz suyu Göz yuvalarında fazla tuzun vücuttan atılmasını sağlayan tuz bezleri vardır.

Memelilerde boşaltım ve osmoregülasyon organları, kanla beslenen ve kanın bileşimini düzenleyen eşleştirilmiş karmaşık böbreklerdir. Bu, hücre içi ve interstisyel sıvının sabit bir bileşimini sağlar. Kanın nispeten stabil ozmotik basıncı, içme yoluyla sağlanan su ile dışarı verilen hava, ter, dışkı ve idrar yoluyla su kaybı arasındaki denge nedeniyle korunur. Ozmotik basıncın hassas düzenlenmesinden sorumlu olan, hipofiz bezinin arka lobundan salgılanan antidiüretik hormondur (ADH).

Hayvanlar arasında gruplar vardır: su metabolizmasını düzenleyen mekanizmaların zayıf şekilde geliştirildiği veya tamamen bulunmadığı higrofiller (bunlar yüksek çevresel nem gerektiren nemi seven hayvanlardır - bahar kuyrukları, tahta bitleri, sivrisinekler, diğer eklembacaklılar, karasal yumuşakçalar ve amfibiler) ; kurak koşullarda yaşayan, su metabolizmasını düzenlemek ve suyun vücutta tutulmasına uyum sağlamak için iyi gelişmiş mekanizmalara sahip olan kserofiller; orta derecede nem koşullarında yaşayan mezofiller.

Yer-hava ortamında dolaylı olarak etkili olan bir çevresel faktör rahatlamadır. Her türlü rahatlama, hidrotermal rejimdeki veya toprak-toprak nemindeki değişiklikler yoluyla bitki ve hayvanların dağılımını etkiler.

Deniz seviyesinden farklı rakımlardaki dağlarda iklim koşulları değişir ve bu da rakımsal bölgelemeye neden olur. Dağlardaki coğrafi izolasyon, endemik türlerin oluşumuna ve kalıntı bitki ve hayvan türlerinin korunmasına katkıda bulunur. Nehir taşkın yatakları daha güneydeki bitki ve hayvan gruplarının kuzeye doğru hareketini kolaylaştırır. Yamaçların açığa çıkması büyük önem taşımaktadır; bu, sıcağı seven toplulukların güney yamaçları boyunca kuzeye, soğuğu seven toplulukların ise kuzey yamaçları boyunca güneye yayılması için koşullar yaratır (“ön kural”, V.V. Alekhina) .

Toprak yalnızca yer-hava ortamında bulunur ve bölgenin yaşı, ana kaya, iklim, topografya, bitki ve hayvanlar ile insan faaliyetlerinin etkileşimi sonucu oluşur. Mekanik bileşim (mineral parçacıklarının boyutu), kimyasal bileşim (sulu çözeltinin pH'ı), toprağın tuzluluğu ve toprağın zenginliği ekolojik öneme sahiptir. Toprak özellikleri ayrıca canlı organizmalar üzerinde dolaylı faktörler olarak etki ederek termo-hidrolojik rejimi değiştirir, bitkilerin (öncelikle) bu koşulların dinamiklerine uyum sağlamasına neden olur ve organizmaların mekansal farklılaşmasını etkiler.