Acasă femei Habitat sol-aer.

Habitat sol-aer.

Orice habitat este un sistem complex, care se distinge prin setul său unic de factori abiotici și biotici, care, în esență, modelează acest mediu. Din punct de vedere evolutiv, mediul sol-aer a apărut mai târziu decât mediul acvatic, care este asociat cu transformări chimice în compoziția aerului atmosferic. Majoritatea organismelor cu nucleu trăiesc mediu terestru, care este asociat cu o mare varietate de zone naturale, factori fizici, antropici, geografici și alți factori determinanți.

Caracteristicile mediului sol-aer

Acest mediu este format din straturile superioare sol ( până la 2 km adâncime) și atmosfera inferioară ( pana la 10 km). Mediul este caracterizat de o mare varietate de forme de viață diferite. Dintre nevertebrate putem remarca: insecte, câteva specii de viermi și moluște, desigur predomină vertebrate. Conținutul ridicat de oxigen din aer a dus la o modificare evolutivă a sistemului respirator și prezența unui metabolism mai intens.

Atmosfera are umiditate insuficientă și adesea variabilă, ceea ce limitează adesea răspândirea organismelor vii. În regiunile cu temperaturi ridicate și umiditate scăzută, eucariotele dezvoltă diverse idioadaptări, al căror scop este menținerea nivelului vital al apei (transformarea frunzelor plantelor în ace, acumularea de grăsime în cocoașele unei cămile).

Pentru animalele terestre fenomenul este caracteristic fotoperiodism, astfel majoritatea animalelor sunt active doar ziua sau numai noaptea. De asemenea, mediul terestru se caracterizează printr-o amplitudine semnificativă a fluctuațiilor de temperatură, umiditate și intensitate luminoasă. Modificările acestor factori sunt asociate cu locația geografică, schimbarea anotimpurilor și ora din zi. Datorită densității și presiunii scăzute a atmosferei, țesutul muscular și osos s-a dezvoltat foarte mult și a devenit mai complex.

Vertebratele au dezvoltat membre complexe adaptate să susțină corpul și să se deplaseze pe substraturi solide în condiții de densitate atmosferică scăzută. Plantele au un sistem de rădăcină progresiv, ceea ce le permite să capete un punct de sprijin în sol și să transporte substanțe la o înălțime considerabilă. Plantele terestre au dezvoltat, de asemenea, țesuturi mecanice, bazale, floem și xilem. Majoritatea plantelor au adaptări care le protejează de transpirația excesivă.

Pamantul

Deși solul este clasificat ca habitat sol-aer, este foarte diferit de atmosferă în proprietățile sale fizice:

Densitate mare și presiune.
Oxigen insuficient.
Amplitudine scăzută a fluctuațiilor de temperatură.
Intensitate luminoasă scăzută.

În acest sens, locuitorii subterani au propriile adaptări care se disting de animalele terestre.

Habitat acvatic

Un mediu care cuprinde întreaga hidrosferă, atât corpuri de apă sărată, cât și apă dulce. Acest mediu se caracterizează printr-o mai puțină diversitate a vieții și propriile sale condiții speciale. Este locuit de mici nevertebrate care formează plancton, pești cartilaginoși și osoși, viermi de moluște și câteva specii de mamifere.

Concentrația de oxigen variază semnificativ în funcție de adâncime. În locurile în care atmosfera și hidrosfera se întâlnesc, există mult mai mult oxigen și lumină decât la adâncime. Presiunea ridicată, care la adâncimi mari este de 1000 de ori mai mare decât presiunea atmosferică, determină forma corpului majorității locuitorilor subacvatici. Amplitudinea schimbărilor de temperatură este mică, deoarece transferul de căldură din apă este mult mai mic decât cel al suprafeței pământului.

Diferențele dintre mediul acvatic și cel terestru-aer

După cum am menționat deja, principalul trăsături distinctive sunt determinate diferite habitate factori abiotici. Mediu sol-aer Se caracterizează printr-o mare diversitate biologică, concentrație mare de oxigen, temperatură și umiditate variabile, care sunt principalii factori limitatori pentru așezarea animalelor și plantelor. Ritmurile biologice depind de durata orele de zi, anotimp și zonă climatică naturală. În mediul acvatic, majoritatea substanțelor organice nutritive sunt situate în coloana de apă sau pe suprafața acesteia, doar o mică parte este situată în partea inferioară; în mediul sol-aer, toate substanțele organice sunt situate la suprafață.

Locuitorii terenurilor se disting printr-o mai bună dezvoltare a sistemelor senzoriale și a sistemului nervos în ansamblu, iar sistemele musculo-scheletice, circulator și respirator s-au schimbat semnificativ. Pielele sunt foarte diferite, deoarece sunt diferite din punct de vedere funcțional. Plantele inferioare (algele) sunt comune sub apă, care în cele mai multe cazuri nu au organe reale; de exemplu, rizoizii servesc ca organe de atașament. Distribuția locuitorilor acvatici este adesea asociată cu curenții subacvatici caldi. Alături de diferențele dintre aceste habitate, există și animale care s-au adaptat să trăiască în ambele. Aceste animale includ amfibieni.

Habitatul pământ-aer este mult mai complex în condițiile sale ecologice decât mediul acvatic. Pentru a trăi pe uscat, atât plantele, cât și animalele trebuiau să dezvolte un întreg complex de adaptări fundamental noi.

Densitatea aerului este de 800 de ori mai mică decât densitatea apei, astfel încât viața suspendată în aer este practic imposibilă. Doar bacteriile, sporii fungici și polenul de plante sunt prezente în mod regulat în aer și pot fi transportate pe distanțe semnificative de curenții de aer, dar toate au funcția principală a ciclului de viață - reproducerea are loc la suprafața pământului, unde nutrienții sunt disponibili. Locuitorii terenurilor sunt forțați să aibă un sistem de sprijin dezvoltat,

sustinerea corpului. La plante, acestea sunt o varietate de țesuturi mecanice; animalele au un schelet osos complex. Densitatea scăzută a aerului determină o rezistență scăzută la mișcare. Prin urmare, multe animale terestre au putut să folosească beneficiile de mediu ale acestei caracteristici a mediului aerian în timpul evoluției lor și au dobândit capacitatea de zbor pe termen scurt sau pe termen lung. Nu numai păsările și insectele, ci chiar și mamiferele și reptilele individuale au capacitatea de a se mișca în aer. În general, cel puțin 60% dintre speciile de animale terestre pot zbura sau aluneca în mod activ folosind curenții de aer.

Viața multor plante depinde în mare măsură de mișcarea curenților de aer, deoarece vântul este cel care le poartă polenul și are loc polenizarea. Această metodă de polenizare se numește anemofilie. Anemofilia este caracteristică tuturor gimnospermelor, iar printre angiosperme, plantele polenizate de vânt reprezintă cel puțin 10% din numărul total de specii. Caracteristic multor specii anemocorie– aşezarea prin curenţi de aer. În acest caz, nu celulele germinale sunt cele care se mișcă, ci embrionii organismelor și ai indivizilor tineri - semințe și fructe mici de plante, larve de insecte, păianjeni mici etc. Semințele și fructele anemocore ale plantelor au fie dimensiuni foarte mici (pentru de exemplu, semințe de orhidee) sau diverse apendice asemănătoare aripilor și a unei parașute, datorită cărora capacitatea de planificare crește. Organismele transportate pasiv de vânt sunt numite colectiv aeroplancton prin analogie cu locuitorii planctonici mediu acvatic.

Densitatea scăzută a aerului determină o presiune foarte scăzută pe uscat în comparație cu mediul acvatic. La nivelul mării este de 760 mm Hg. Artă. Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea scade și la o altitudine de aproximativ 6000 m este doar jumătate din ceea ce se observă de obicei la suprafața Pământului. Pentru majoritatea vertebratelor și plantelor, aceasta este limita superioară de distribuție. Presiunea scăzută în munți duce la scăderea aportului de oxigen și la deshidratarea animalelor din cauza creșterii ratei respirației. În general, marea majoritate a organismelor terestre sunt mult mai sensibile la schimbările de presiune decât locuitorii acvatici, deoarece fluctuațiile de presiune din mediul terestru nu depășesc de obicei zecimi de atmosferă. Chiar și păsările mari capabile să se ridice la înălțimi de peste 2 km se găsesc în condiții în care presiunea diferă cu cel mult 30% față de nivelul solului.

Pe lângă proprietățile fizice ale aerului, proprietățile sale chimice sunt, de asemenea, foarte importante pentru viața organismelor terestre. Compoziția gazoasă a aerului în stratul de pământ atmosfera este uniformă, datorită amestecării constante masele de aer convecție și curenți de vânt. În stadiul actual al evoluției atmosferei Pământului, compoziția aerului este dominată de azot (78%) și oxigen (21%), urmate de gazul inert argon (0,9%) și dioxid de carbon (0,035%). Conținutul mai mare de oxigen din habitatul terestru-aer, comparativ cu mediul acvatic, contribuie la creșterea nivelului de metabolism la animalele terestre. În mediul terestru au apărut mecanismele fiziologice, bazate pe eficiența energetică ridicată a proceselor oxidative din organism, oferind mamiferelor și păsărilor posibilitatea de a-și menține temperatura corpului și activitatea fizică la un nivel constant, ceea ce le-a dat posibilitatea de a trăiește numai în regiunile calde, dar și în regiunile reci ale Pământului. În prezent, oxigenul, datorită conținutului său ridicat în atmosferă, nu este unul dintre factorii care limitează viața în mediul terestru. Cu toate acestea, în anumite condiții, deficiența acestuia poate apărea în sol.

Concentrația de dioxid de carbon poate varia în stratul de suprafață în limite destul de semnificative. De exemplu, dacă nu bate vânt marile orașeși centrele industriale, conținutul acestui gaz poate fi de zeci de ori mai mare decât concentrația din biocenozele naturale neperturbate, datorită eliberării sale intensive în timpul arderii combustibilului organic. Concentrații crescute de dioxid de carbon pot apărea și în zonele cu activitate vulcanică. Concentrațiile mari de CO 2 (mai mult de 1%) sunt toxice pentru animale și plante, dar nivelurile scăzute ale acestui gaz (mai puțin de 0,03%) inhibă procesul de fotosinteză. Principal sursă naturală CO 2 este respirația organismelor din sol. Dioxidul de carbon vine din sol în atmosferă și este emis în mod deosebit intens de soluri moderat umede, bine încălzite, cu cantitate semnificativă material organic. De exemplu, solurile unei păduri late de fag emit de la 15 la 22 kg/ha de dioxid de carbon pe oră, soluri nisipoase nisipoase - nu mai mult de 2 kg/ha. Există modificări zilnice ale conținutului de dioxid de carbon și oxigen din straturile de suprafață ale aerului, cauzate de ritmul respirației animalelor și al fotosintezei plantelor.

Azotul, care este componenta principală a amestecului de aer, este inaccesibil pentru absorbția directă pentru majoritatea locuitorilor mediului sol-aer datorită proprietăților sale inerte. Doar unele organisme procariote, inclusiv bacteriile nodulare și algele albastre-verzi, au capacitatea de a absorbi azotul din aer și de a-l implica în ciclul biologic al substanțelor.

Cel mai important factor de mediu în habitatele terestre este lumina soarelui. Toate organismele vii au nevoie de energie din exterior pentru a exista. Sursa sa principală este lumina solară, care reprezintă 99,9% din totalul bilanțului energetic de pe suprafața Pământului, iar 0,1% este energia straturilor profunde ale planetei noastre, al cărei rol este destul de mare doar în anumite zone cu activitate vulcanică intensă. , de exemplu în Islanda sau Kamchatka în Valea Gheizerelor. Dacă luăm energia solară care ajunge la suprafața atmosferei Pământului ca 100%, atunci aproximativ 34% este reflectată înapoi în spațiul cosmic, 19% este absorbită atunci când trece prin atmosferă și doar 47% ajunge la ecosistemele terestre, aer și apă din formă de energie radiantă directă și difuză. Radiația solară directă este radiația electromagnetică cu lungimi de undă de la 0,1 la 30.000 nm. Ponderea radiațiilor împrăștiate sub formă de raze reflectate de nori și de suprafața Pământului crește odată cu scăderea înălțimii Soarelui deasupra orizontului și cu creșterea conținutului de particule de praf din atmosferă. Natura impactului razele de soare asupra organismelor vii depinde de compoziția lor spectrală.

Razele ultraviolete cu undă scurtă cu lungimi de undă mai mici de 290 nm sunt distructive pentru toate ființele vii, deoarece au capacitatea de a ioniza și scinda citoplasma celulelor vii. Aceste raze periculoase sunt absorbite în proporție de 80–90% de stratul de ozon, situat la altitudini de 20 până la 25 km. Stratul de ozon, care este o colecție de molecule de O 3, se formează ca urmare a ionizării moleculelor de oxigen și este astfel un produs al activității fotosintetice a plantelor la scară globală. Acesta este un fel de „umbrelă” care acoperă comunitățile terestre de radiațiile ultraviolete dăunătoare. Se presupune că a apărut în urmă cu aproximativ 400 de milioane de ani, datorită eliberării de oxigen în timpul fotosintezei algelor oceanice, ceea ce a făcut posibilă dezvoltarea vieții pe uscat. Razele ultraviolete cu undă lungă, cu lungimi de undă între 290 și 380 nm, sunt, de asemenea, foarte reactive din punct de vedere chimic. Expunerea prelungită și intensă la acestea dăunează organismelor, dar multe dintre ele au nevoie de doze mici. Razele cu lungimi de undă de aproximativ 300 nm determină formarea vitaminei D la animale, cu lungimi de undă de la 380 la 400 nm - duc la apariția bronzării ca reacție de protecție a pielii. În zona de lumina vizibilă a soarelui, de ex. percepută de ochiul uman, include raze cu lungimi de undă de la 320 la 760 nm. În partea vizibilă a spectrului există o zonă de raze active fotosintetic - de la 380 la 710 nm. În acest interval de unde luminoase are loc procesul de fotosinteză.

Lumina și energia ei, care determină în mare măsură temperatura mediului într-un anumit habitat, afectează schimbul de gaze și evaporarea apei de către frunzele plantelor, stimulează activitatea enzimelor pentru sinteza proteinelor și acizilor nucleici. Plantele au nevoie de lumină pentru formarea pigmentului de clorofilă, formarea structurii cloroplastelor, adică. structuri responsabile de fotosinteză. Sub influența luminii, celulele plantelor se divid și cresc, înfloresc și fructifică. În cele din urmă, distribuția și abundența anumitor specii de plante și, în consecință, structura biocenozei, depind de intensitatea luminii dintr-un anumit habitat. În condiții de lumină scăzută, cum ar fi sub un baldachin de foișoare sau pădure de molid, sau dimineața și seara, lumina devine un factor limitator important care poate limita fotosinteza. Într-o zi senină de vară într-un habitat deschis sau în partea superioară a copacului la latitudini temperate și joase, iluminarea poate ajunge la 100.000 de lux, în timp ce 10.000 de lux sunt suficiente pentru succesul fotosintezei. Cu iluminare foarte mare, începe procesul de albire și distrugere a clorofilei, care încetinește semnificativ producția de materie organică primară în timpul fotosintezei.

După cum știți, ca rezultat al fotosintezei, dioxidul de carbon este absorbit și oxigenul este eliberat. Cu toate acestea, în procesul de respirație a plantelor în timpul zilei și mai ales noaptea, oxigenul este absorbit, iar CO 2, dimpotrivă, este eliberat. Dacă creșteți treptat intensitatea luminii, rata fotosintezei va crește în mod corespunzător. În timp, va veni un moment în care fotosinteza și respirația plantei se vor echilibra precis una pe cealaltă și producția de materie biologică pură, de exemplu. neconsumat de planta însăși în procesul de oxidare și respirație pentru nevoile sale, încetează. Această stare în care schimbul total de gaze de CO 2 și O 2 este egal cu 0 se numește punct de compensare.

Apa este una dintre substanțele absolut necesare pentru desfășurarea cu succes a procesului de fotosinteză, iar deficiența ei afectează negativ cursul multor procese celulare. Chiar și lipsa de umiditate în sol timp de câteva zile poate duce la pierderi serioase în recoltă, deoarece... O substanță care inhibă creșterea țesuturilor, acidul abscisic, începe să se acumuleze în frunzele plantelor.

Temperatura optimă a aerului pentru fotosinteza majorității plantelor din zona temperată este de aproximativ 25 ºС. La temperaturi mai ridicate, rata fotosintezei încetinește din cauza costurilor crescute ale respirației, pierderii de umiditate prin evaporare pentru a răci planta și scăderii consumului de CO2 datorită scăderii schimbului de gaze.

Plantele experimentează diverse adaptări morfologice și fiziologice la regimul de lumină al habitatului sol-aer. În conformitate cu cerințele pentru nivelul de iluminare, toate plantele sunt de obicei împărțite în următoarele grupuri de mediu.

Fotofil sau heliofite– plante din habitate deschise, constant bine luminate. Frunzele heliofitelor sunt de obicei mici sau cu un limb de frunze disecat, cu un perete exterior gros de celule epidermice, adesea cu un înveliș ceros pentru a reflecta parțial excesul de energie luminoasă sau cu pubescență densă care permite disiparea eficientă a căldurii, cu un număr mare de substanțe microscopice. orificii - stomatele, prin care se fac schimb de gaze si umiditate cu mediul, cu tesuturi mecanice bine dezvoltate si tesuturi capabile sa stocheze apa. Frunzele unor plante din acest grup sunt fotometrice, adică. capabile să-și schimbe poziția în funcție de înălțimea Soarelui. La prânz, frunzele sunt poziționate la marginea soarelui, iar dimineața și seara - paralel cu razele sale, ceea ce le protejează de supraîncălzire și permite utilizarea luminii și a energiei solare în măsura necesară. Heliofitele fac parte din comunități din aproape toate zonele naturale, dar cel mai mare număr se găsește în zonele ecuatoriale și tropicale. Acestea sunt plante de ploaie paduri tropicale nivel superior, plante din savanele din Africa de Vest, stepele din Stavropol și Kazahstan. De exemplu, acestea includ porumb, mei, sorg, grâu, cuișoare și euforbie.

Iubitor de umbră sau sciofite– plante din nivelurile inferioare ale pădurii, râpe adânci. Ei sunt capabili să trăiască în condiții de umbrire semnificativă, ceea ce este norma pentru ei. Frunzele sciofitelor sunt dispuse orizontal, de obicei sunt de culoare verde închis și de dimensiuni mai mari în comparație cu heliofitele. Celulele epidermice sunt mari, dar cu pereții exteriori mai subțiri. Cloroplastele sunt mari, dar numărul lor în celule este mic. Numărul de stomi pe unitate de suprafață este mai mic decât cel al heliofitelor. Plantele iubitoare de umbră din zona cu climă temperată includ mușchi, mușchi, ierburi din familia ghimbirului, măcriș comun, bifolia etc. Acestea includ și multe plante din nivelul inferior al zonei tropicale. Mușchii, ca plante din cel mai de jos strat de pădure, pot trăi la iluminare de până la 0,2% din totalul de pe suprafața biocenozei pădurii, mușchii - până la 0,5%, iar plantele cu flori se pot dezvolta în mod normal doar la iluminare de cel puțin 1. % din total. La sciofite, procesele de respirație și schimb de umiditate au loc cu o intensitate mai mică. Intensitatea fotosintezei atinge rapid un maxim, dar cu iluminare semnificativă începe să scadă. Punctul de compensare este situat în condiții de lumină scăzută.

Plantele tolerante la umbră pot tolera umbrirea semnificativă, dar cresc bine și în lumină și sunt adaptate la schimbările sezoniere semnificative ale iluminării. Acest grup include plante de luncă, ierburi de pădure și arbuști care cresc în zone umbrite. Ele cresc mai repede în zonele intens luminate, dar se dezvoltă destul de normal la iluminare moderată.

Atitudinea față de regimul de lumină se schimbă în plante pe parcursul dezvoltării lor individuale - ontogeneză. Răsadurile și plantele tinere ale multor ierburi și copaci de luncă sunt mai tolerante la umbră decât plantele adulte.

În viața animalelor, partea vizibilă a spectrului de lumină joacă, de asemenea, un rol destul de important. Lumina pentru animale este o condiție necesară pentru orientarea vizuală în spațiu. Ochii primitivi ai multor nevertebrate sunt pur și simplu celule individuale sensibile la lumină, care le permit să perceapă anumite fluctuații de iluminare, alternanța luminii și a umbrei. Păianjenii pot distinge contururile obiectelor în mișcare la o distanță de cel mult 2 cm. Șerpii cu clopoței sunt capabili să vadă partea infraroșu a spectrului și sunt capabili să vâneze în întuneric complet, concentrându-se pe razele de căldură ale prăzii. La albine, partea vizibilă a spectrului este deplasată la lungimi de undă mai scurte. Ei percep o parte semnificativă a razelor ultraviolete ca fiind colorate, dar nu le disting pe cele roșii. Abilitatea de a Percepe gamă de culori depinde de compoziția spectrală la care este activă o anumită specie. Majoritatea mamiferelor care duc un stil de viață crepuscular sau nocturn nu disting bine culorile și văd lumea în alb și negru (reprezentanți ai familiilor canine și feline, hamsteri etc.). Viața în amurg duce la creșterea dimensiunii ochilor. Ochii uriași, capabili să capteze cantități nesemnificative de lumină, sunt caracteristici lemurilor nocturne, tarsierilor și bufnițelor. Cefalopodele și vertebratele superioare au cele mai avansate organe vizuale. Ei pot percepe în mod adecvat forma și dimensiunea obiectelor, culoarea lor și pot determina distanța până la obiecte. Cea mai perfectă viziune binoculară tridimensională este caracteristică oamenilor, primatelor, păsări răpitoare- bufnițe, șoimi, vulturi, vulturi.

Poziția Soarelui este un factor important în navigația diferitelor animale în timpul migrațiilor pe distanțe lungi.

Condițiile de viață în mediul sol-aer sunt complicate de vreme și schimbarea climei. Vremea este starea în continuă schimbare a atmosferei de lângă suprafața pământului până la o altitudine de aproximativ 20 km (limita superioară a troposferei). Variabilitatea vremii se manifestă prin fluctuații constante ale valorilor celor mai importanți factori de mediu, cum ar fi temperatura și umiditatea, cantitatea de apă lichidă care cade pe suprafața solului din cauza precipitațiilor, gradul de iluminare, viteza vântului etc. caracteristicile sunt caracterizate nu numai de schimbări sezoniere destul de evidente, ci și de fluctuații aleatorii neperiodice pe perioade relativ scurte de timp, precum și în ciclul zilnic, care afectează în mod negativ în special viața locuitorilor pământului, deoarece este extrem de dificil de dezvoltat. adaptări eficiente la aceste fluctuații. Viața locuitorilor corpurilor mari de apă pe uscat și pe mare este afectată de vreme într-o măsură mult mai mică, afectând doar biocenozele de suprafață.

Regimul meteorologic pe termen lung caracterizează climat teren. Conceptul de climă include nu numai valorile celor mai importante caracteristici și fenomene meteorologice mediate pe un interval de timp lung, ci și cursul anual al acestora, precum și probabilitatea de abatere de la normă. Clima depinde, în primul rând, de condițiile geografice ale regiunii - latitudine, altitudine, apropiere de Ocean etc. Diversitatea zonală a climei depinde și de influența vântului musonic care transportă mase de aer cald și umed din mările tropicale către continentele, și pe traiectorii ciclonilor.și anticiclonilor, din influența lanțurilor muntoase asupra mișcării maselor de aer și din multe alte motive care creează o varietate extraordinară a condițiilor de viață pe uscat. Pentru majoritatea organismelor terestre, în special pentru plante și animale mici sedentare, ceea ce este important nu sunt atât caracteristicile climatice la scară largă ale zonei naturale în care trăiesc, cât condițiile care se creează în habitatul lor imediat. Se numesc astfel de modificări climatice locale, create sub influența a numeroase fenomene distribuite local microclimat. Diferențele dintre temperatură și umiditate în habitatele de pădure și pășuni, pe versanții nordici și sudici ai dealurilor, sunt larg cunoscute. Un microclimat stabil are loc în cuiburi, goluri, peșteri și vizuini. De exemplu, în bârlogul de zăpadă al unui urs polar, până la apariția puiului, temperatura aerului poate fi cu 50 °C mai mare decât temperatura ambiantă.

Mediul sol-aer se caracterizează prin fluctuații semnificativ mai mari de temperatură în ciclul zilnic și sezonier decât mediul acvatic. Peste zone vaste de latitudini temperate ale Eurasiei şi America de Nord situat la o distanta considerabila de Ocean, amplitudinea temperaturii in progresul anual poate ajunge la 60 și chiar 100 °C, datorită foarte iarna rece si vara fierbinte. Prin urmare, baza florei și faunei în majoritatea regiunilor continentale sunt organismele euritermale.

Literatură

Principal – T.1 – str. 268 – 299; – c. 111 – 121; Suplimentar; .

Întrebări de autotest:

1. Care sunt principalele diferențe fizice dintre habitatele terestre și cele aeriene?

din apa?

2. De ce procese depinde conținutul de dioxid de carbon din stratul de suprafață al atmosferei?

și care este rolul ei în viața plantelor?

3. În ce interval de raze ale spectrului luminos are loc fotosinteza?

4. Care este semnificația stratului de ozon pentru locuitorii pământului și cum a apărut?

5. De ce factori depinde intensitatea fotosintezei plantelor?

6. Ce este punctul de compensare?

7. Care sunt caracteristicile plantelor heliofite?

8. Care sunt caracteristicile plantelor sciofite?

9. Care este rolul luminii solare în viața animalelor?

10. Ce este microclimatul și cum se formează?

O caracteristică a mediului sol-aer este că organismele care trăiesc aici sunt înconjurate de aer– un mediu gazos caracterizat prin umiditate scăzută, densitate, presiune și conținut ridicat de oxigen.

Majoritatea animalelor se deplasează pe un substrat solid - sol, iar plantele prind rădăcini în el.

Locuitorii mediului sol-aer au dezvoltat adaptări:

1) organe care asigură absorbția oxigenului atmosferic (stomatele la plante, plămânii și traheea la animale);

2) dezvoltarea puternică a formațiunilor scheletice care susțin corpul în aer (țesuturi mecanice la plante, schelet la animale);

3) dispozitive complexe de protecție împotriva factorilor nefavorabili (periodicitatea și ritmul ciclurilor de viață, mecanisme de termoreglare etc.);

4) s-a stabilit o legătură strânsă cu solul (rădăcini la plante și membre la animale);

5) caracterizat prin mobilitate mare a animalelor în căutarea hranei;

6) au apărut animale zburătoare (insecte, păsări) și semințe, fructe și polen transportate de vânt.

Factorii ecologici ai mediului sol-aer sunt reglați de macroclimat (ecoclimat). Ecoclimat (macroclimat)- climat teritorii mari, caracterizat prin anumite proprietăți ale stratului superficial de aer. Microclimat– climatul habitatelor individuale (trunchi de copac, vizuina de animale etc.).

41. Factorii ecologici ai mediului sol-aer.

1) Aer:

Se caracterizează printr-o compoziție constantă (21% oxigen, 78% azot, 0,03% CO 2 și gaze inerte). Este un factor important de mediu deoarece Fără oxigen atmosferic, existența majorității organismelor este imposibilă; CO 2 este folosit pentru fotosinteză.

Mișcarea organismelor în mediul sol-aer se realizează în principal pe orizontală; doar unele insecte, păsări și mamifere se deplasează pe verticală.

Aerul are un impact uriaș asupra vieții organismelor vii prin vânt– mișcarea maselor de aer datorită încălzirii neuniforme a atmosferei de către Soare. Influența vântului:

1) usucă aerul, determinând o scădere a intensității metabolismului apei la plante și animale;

2) participă la polenizarea plantelor, poartă polen;

3) reduce diversitatea speciilor de animale zburătoare ( vânt puternic interferează cu zborul);

4) provoacă modificări ale structurii tegumentului (se formează tegument dens, protejând plantele și animalele de hipotermie și pierderea umidității);

5) participă la răspândirea animalelor și plantelor (distribuie fructe, semințe, animale mici).

2) Precipitare:

Un factor important de mediu, deoarece depinde de prezența precipitațiilor regimul apei Miercuri:

1) precipitațiile modifică umiditatea aerului și a solului;

2) furnizarea de apă accesibilă pentru hrănirea cu apă a plantelor și animalelor.

a) Ploaie:

Cei mai importanți factori sunt momentul pierderii, frecvența pierderii și durata.

Exemplu: abundența ploii în perioada rece nu asigură plantelor umiditatea necesară.

Natura ploii:

- ape pluviale– nefavorabil, pentru că plantele nu au timp să absoarbă apa și, de asemenea, se formează șiroaie care spălă stratul fertil superior al solului, plantelor și animalelor mici.

- burniţă– favorabil, pentru că asigură umiditatea solului și hrana pentru plante și animale.

- prelungit– nefavorabil, pentru că provoacă inundații, inundații și inundații.

b) Zăpada:

Are un efect benefic asupra organismelor iarna, deoarece:

a) creează un regim de temperatură favorabil în sol, protejează organismele de hipotermie.

Exemplu: la o temperatură a aerului de -15 0 C, temperatura solului sub un strat de zăpadă de 20 cm nu este mai mică de +0,2 0 C.

b) creează un mediu iarna pentru viața organismelor (rozătoare, păsări de găină etc.)

Adaptări animale la condițiile de iarnă:

a) suprafata de sustinere a picioarelor pentru mersul pe zapada creste;

b) migraţie şi hibernare (anabioză);

c) trecerea la consumul anumitor alimente;

d) schimbarea capacelor etc.

Efectele negative ale zăpezii:

a) o abundență de zăpadă duce la deteriorarea mecanică a plantelor, amortizarea plantelor și udarea acestora atunci când zăpada se topește primăvara.

b) formarea crustei si a ghetii (impiedica schimbul gazos al animalelor si plantelor sub zapada, creeaza dificultati in obtinerea hranei).

42. Umiditatea solului.

Principalul factor pentru alimentația cu apă a producătorilor primari – plantele verzi.

Tipuri de apă din sol:

1) Apa gravitațională – ocupă spații largi între particulele de sol și, sub influența gravitației, intră în straturi mai adânci. Plantele îl absorb ușor atunci când se află în zona sistemului radicular. Rezervele din sol sunt completate prin precipitații.

2) Apă capilară – umple cele mai mici spații dintre particulele de sol (capilare). Nu se mișcă în jos, este ținut de forța de aderență. Datorită evaporării de la suprafața solului, se formează un curent ascendent de apă. Bine absorbit de plante.

1) și 2) apă disponibilă pentru plante.

3) Apă legată chimic – apa de cristalizare (gips, argila etc.). Inaccesibil plantelor.

4) Apă legată fizic – de asemenea inaccesibile plantelor.

A) film(conectate slab) – rânduri de dipoli care se învăluie secvenţial unul pe altul. Ele sunt ținute pe suprafața particulelor de sol cu o forță de 1 până la 10 atm.

b) higroscopic(puternic legat) - învelește particulele de sol cu o peliculă subțire și este ținut în loc cu o forță de 10.000 până la 20.000 atm.

Dacă în sol există doar apă inaccesibilă, planta se va ofili și va muri.

Pentru nisip KZ = 0,9%, pentru argilă = 16,3%.

Total apă – KZ = gradul de alimentare cu apă a instalației.

43.Zonificarea geografică a mediului sol-aer.

Mediul sol-aer se caracterizează prin zonare verticală și orizontală. Fiecare zonă este caracterizată de un ecoclimat specific, compoziția de animale și plante și teritoriu.

Zonele climatice→ subzone climatice → provincii climatice.

Clasificarea lui Walter:

1) Zona ecuatorială – este situat între 10 0 latitudine nordică și 10 0 latitudine sudică. Are 2 anotimpuri ploioase, corespunzătoare poziției Soarelui la zenit. Precipitațiile și umiditatea anuale sunt mari, iar variațiile lunare de temperatură sunt mici.

2) zona tropicala – situat la nord și la sud de ecuatorial, până la 30 0 latitudini nord și sud. Caracterizat prin perioade ploioase de vară și secetă de iarnă. Precipitațiile și umiditatea scad odată cu distanța de la ecuator.

3) Zona subtropicală uscată – situat până la 35 0 latitudine. Cantitatea de precipitații și umiditatea sunt nesemnificative, fluctuațiile anuale și zilnice ale temperaturii sunt foarte semnificative. Rareori sunt înghețuri.

4) Zonă de tranziție – caracterizat prin anotimpuri ploioase de iarnă și veri fierbinți. Înghețurile apar mai des. Mediterana, California, sudul și sud-vestul Australiei, sud-vestul Americii de Sud.

5) Zonă temperată – caracterizată prin precipitații ciclonice, a căror cantitate scade odată cu distanța față de ocean. Fluctuația anuală a temperaturii este puternică, verile sunt calde, iernile sunt geroase. Împărțit în subzone:

A) subzonă temperată caldă– perioada de iarnă practic nu iese în evidență, toate anotimpurile sunt mai mult sau mai puțin umede. Africa de Sud.

b) subzonă tipică cu climă temperată– iarnă scurtă rece, vară răcoroasă. Europa Centrală.

V) subzonă de climă temperată aridă de tip continental- caracterizat prin contraste puternice de temperatură, cantitate mică precipitații, umiditate scăzută a aerului. Asia Centrala.

G) subzona de climat boreal sau temperat rece– verile sunt răcoroase și umede, iarna durează jumătate din an. Nordul Americii de Nord și Nordul Eurasiei.

6) Zona arctică (Antarctica). – caracterizată printr-o cantitate mică de precipitații sub formă de zăpadă. Vara (ziua polară) este scurtă și rece. Această zonă trece în regiunea polară, în care existența plantelor este imposibilă.

Moderat tipic pentru Belarus climat continental cu umiditate suplimentară. Laturile negative Clima din Belarus:

Vreme instabilă primăvara și toamna;

Primăvară blândă cu dezgheț prelungit;

Vară ploioasă;

Înghețuri de primăvară târzie și început de toamnă.

În ciuda acestui fapt, în Belarus cresc aproximativ 10.000 de specii de plante, trăiesc 430 de specii de animale vertebrate și aproximativ 20.000 de specii de animale nevertebrate.

Zonarea verticală– de la zonele joase și bazele montane până la vârfuri de munte. Similar cu orizontală cu unele abateri.

44. Solul ca mediu de viață. Caracteristici generale.

Habitat sol-aer

MEDII DE VIE DE BAZĂ

MEDIUL DE APĂ

Mediul acvatic al vieții (hidrosfera) ocupă 71% din suprafața globului. Peste 98% din apă este concentrată în mări și oceane, 1,24% este gheața regiunilor polare, 0,45% este apa dulce a râurilor, lacurilor și mlaștinilor.

Există două zone ecologice în oceanele lumii:

coloană de apă - pelagic, iar partea de jos - benthal.

Mediul acvatic găzduiește aproximativ 150.000 de specii de animale, sau aproximativ 7% din numărul lor total, și 10.000 de specii de plante – 8%. Se disting următoarele: grupuri ecologice de organisme acvatice. Pelagial - locuit de organisme împărțite în necton și plancton.

Nekton (nektos - plutitor) - Aceasta este o colecție de animale pelagice care se mișcă activ, care nu au o legătură directă cu fundul. Acestea sunt în principal animale mari care pot depăși distanțe lungi și curenți puternici de apă. Ele se caracterizează printr-o formă a corpului raționalizată și organe de mișcare bine dezvoltate (pești, calmari, pinipede, balene).În apele dulci, pe lângă pești, nektonul include amfibieni și insecte care se mișcă activ.

Plancton (rătăcitor, plutitor) - Acesta este un set de organisme pelagice care nu au capacitatea de a face mișcări active rapide. Se împart în fito- și zooplancton (crustacee mici, protozoare - foraminifere, radiolari; meduze, pteropode). Fitoplancton – diatomee și alge verzi.

Neuston– un ansamblu de organisme care locuiesc pe pelicula de suprafață a apei la granița cu aerul. Acestea sunt larvele decapodelor, lipacilor, copepodelor, gasteropodelor și bivalvelor, echinodermelor și peștilor. Trecând prin stadiul larvar, părăsesc stratul de suprafață, care le-a servit drept refugiu, și se mută pentru a trăi pe fundul sau zona pelagică.

Plaiston - aceasta este o colecție de organisme, a căror parte a corpului se află deasupra suprafeței apei, iar cealaltă în apă - linte de rață, sifonofore.

Bentos (adâncime) - o colecție de organisme care trăiesc pe fundul corpurilor de apă. Se împarte în fitobentos și zoobentos. Fitobentos - alge - diatomee, verde, maro, roșu și bacterii; în largul coastelor plante cu flori– zostera, rupia. Zoobenthos – foraminifere, bureți, celenterate, viermi, moluște, pești.

In viata organisme acvatice un rol major îl au mișcarea pe verticală a regimurilor de apă, densitate, temperatură, lumină, sare, gaze (conținut de oxigen și dioxid de carbon) și concentrația ionilor de hidrogen (pH).

Temperatura: Se diferențiază în apă, în primul rând, printr-un aflux mai mic de căldură și, în al doilea rând, printr-o stabilitate mai mare decât pe uscat. O parte din energia termică care ajunge la suprafața apei este reflectată, în timp ce o parte este cheltuită pentru evaporare. Evaporarea apei de la suprafața rezervoarelor, care consumă aproximativ 2263,8 J/g, previne supraîncălzirea straturilor inferioare, iar formarea gheții, care eliberează căldura de fuziune (333,48 J/g), încetinește răcirea acestora. Schimbările de temperatură în apele curgătoare urmează modificările acesteia în aerul înconjurător, diferând în amplitudine mai mică.

În lacurile și iazurile de latitudini temperate, regimul termic este determinat de un fenomen fizic binecunoscut - apa are o densitate maximă la 4 o C. Apa din ele este clar împărțită în trei straturi:

1. epilimnion- strat superior a căror temperatură se confruntă cu fluctuații sezoniere bruște;

2. metalimnion– strat de tranziție de salt de temperatură, există o diferență de temperatură accentuată;

3. hipolimnion- un strat de adâncime care ajunge până la fund, unde temperatura se schimbă ușor pe parcursul anului.

Vara, cele mai calde straturi de apă sunt situate la suprafață, iar cele mai reci sunt situate în partea de jos. Acest tip de distribuție a temperaturii strat cu strat într-un rezervor se numește stratificare directă. Iarna, pe măsură ce temperatura scade, stratificare inversă: stratul de suprafata are o temperatura apropiata de 0 C, in partea de jos temperatura este de aproximativ 4 C, ceea ce corespunde densitatii sale maxime. Astfel, temperatura crește odată cu adâncimea. Acest fenomen se numește dihotomie de temperatură, observată în majoritatea lacurilor din zona temperată vara și iarna. Ca urmare a dihotomiei temperaturii, circulația verticală este întreruptă - începe o perioadă de stagnare temporară - stagnare.

Primăvara, apa de suprafață, datorită încălzirii la 4C, devine mai densă și se scufundă mai adânc, iar apa mai caldă se ridică din adâncuri pentru a-i lua locul. Ca urmare a unei astfel de circulații verticale, apare homotermia în rezervor, adică. de ceva timp temperatura întregii mase de apă se egalizează. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, straturile superioare devin din ce în ce mai puțin dense și nu se mai scufundă - stagnare de vară. Toamna, stratul de suprafață se răcește, devine mai dens și se scufundă mai adânc, deplasând mai mult apa calda. Aceasta se întâmplă înainte de debutul homotermiei de toamnă. Când apele de suprafață se răcesc sub 4C, ele devin mai puțin dense și rămân din nou la suprafață. Ca urmare, circulația apei se oprește și are loc stagnarea iernii.

Apa se caracterizează prin semnificativ densitate(de 800 de ori) superior aerului) și viscozitate. ÎNÎn medie, în coloana de apă, la fiecare 10 m de adâncime, presiunea crește cu 1 atm. Aceste caracteristici afectează plantele prin faptul că țesutul lor mecanic se dezvoltă foarte slab sau deloc, astfel încât tulpinile lor sunt foarte elastice și se îndoaie ușor. Majoritatea plantelor acvatice se caracterizează prin flotabilitate și capacitatea de a fi suspendate în coloana de apă; la multe animale acvatice, tegumentul este lubrifiat cu mucus, ceea ce reduce frecarea în mișcare, iar corpul capătă o formă aerodinamică. Mulți locuitori sunt relativ stenobatici și limitați la anumite adâncimi.

Modul de transparență și lumină. Acest lucru afectează în special distribuția plantelor: în corpurile de apă noroioase trăiesc doar în stratul de suprafață. Regimul de lumină este determinat și de scăderea naturală a luminii cu adâncimea datorită faptului că apa absoarbe lumina soarelui. În același timp, razele cu lungimi de undă diferite sunt absorbite diferit: cele roșii sunt absorbite cel mai repede, în timp ce cele albastru-verzi pătrund la adâncimi semnificative. Culoarea mediului se schimbă, trecând treptat de la verzui la verde, albastru, indigo, albastru-violet, înlocuită de întuneric constant. În consecință, cu adâncime, algele verzi sunt înlocuite cu cele maro și roșii, ai căror pigmenți sunt adaptați pentru a capta razele solare de diferite lungimi de undă. Culoarea animalelor se schimbă, de asemenea, în mod natural odată cu adâncimea. Animalele viu și colorate variat trăiesc în straturile de suprafață ale apei, în timp ce speciile de adâncime sunt lipsite de pigmenți. Habitatul crepuscular este locuit de animale pictate în culori cu o tentă roșiatică, ceea ce le ajută să se ascundă de inamici, deoarece culoarea roșie în razele albastru-violet este percepută ca neagră.

Absorbția luminii în apă este mai puternică, cu atât este mai scăzută transparența. Transparența este caracterizată de adâncime extremă, unde un disc Secchi special coborât (un disc alb cu un diametru de 20 cm) este încă vizibil. Prin urmare, limitele zonelor de fotosinteză variază foarte mult în diferite corpuri de apă. În cele mai curate ape, zona fotosintetică atinge adâncimea de 200 m.

Salinitatea apei. Apa este un solvent excelent pentru mulți compuși minerali. Ca urmare, rezervoarele naturale au o anumită compoziție chimică. Cei mai importanți sunt sulfații, carbonații și clorurile. Cantitatea de săruri dizolvate la 1 litru de apă în corpurile de apă dulce nu depășește 0,5 g, în mări și oceane - 35 g. Plantele și animalele de apă dulce trăiesc într-un mediu hipotonic, adică. un mediu în care concentrația de substanțe dizolvate este mai mică decât în fluidele și țesuturile corpului. Datorită diferenței de presiune osmotică în exterior și în interiorul corpului, apa pătrunde constant în organism, iar hidrobionții de apă dulce sunt forțați să o elimine intens. În acest sens, procesele lor de osmoreglare sunt bine exprimate. La protozoare acest lucru se realizează prin activitatea vacuolelor excretoare, în organismele multicelulare - prin eliminarea apei prin sistemul excretor. Speciile tipic marine și tipic de apă dulce nu tolerează modificări semnificative ale salinității apei - organisme stenohaline. Eurygalline - salau de apa dulce, platica, stiuca, din mare - familia chefinului.

Modul de gaz Principalele gaze din mediul acvatic sunt oxigenul și dioxidul de carbon.

Oxigen- cel mai important factor de mediu. Intră în apă din aer și este eliberat de plante în timpul fotosintezei. Conținutul său în apă este invers proporțional cu temperatura; odată cu scăderea temperaturii, solubilitatea oxigenului în apă (precum și alte gaze) crește. În straturile puternic populate de animale și bacterii, deficiența de oxigen poate apărea din cauza consumului crescut de oxigen. Astfel, în oceanele lumii, adâncimile bogate în viață de la 50 la 1000 m sunt caracterizate printr-o deteriorare bruscă a aerării. Este de 7-10 ori mai mică decât în apele de suprafață locuite de fitoplancton. Condițiile din apropierea fundului rezervoarelor pot fi apropiate de anaerobe.

Dioxid de carbon - se dizolvă în apă de aproximativ 35 de ori mai bine decât oxigenul și concentrația sa în apă este de 700 de ori mai mare decât în atmosferă. Asigură fotosinteza plantelor acvatice și participă la formarea formațiunilor scheletice calcaroase ale animalelor nevertebrate.

Concentrația ionilor de hidrogen (pH)– piscinele de apă dulce cu pH = 3,7-4,7 sunt considerate acide, 6,95-7,3 – neutre, cu pH 7,8 – alcaline. În corpurile de apă dulce, pH-ul suferă chiar fluctuații zilnice. Apa de mare este mai alcalină și pH-ul ei se schimbă mult mai puțin decât apa dulce. pH-ul scade cu adâncimea. Concentrația ionilor de hidrogen joacă un rol important în distribuția organismelor acvatice.

Habitat sol-aer

O caracteristică a mediului terestre-aer al vieții este că organismele care trăiesc aici sunt înconjurate de un mediu gazos caracterizat prin umiditate, densitate și presiune scăzute și conținut ridicat de oxigen. De obicei, animalele din acest mediu se deplasează pe sol (substrat dur) și plantele prind rădăcini în el.

În mediul sol-aer, factorii de mediu de operare au o serie de trăsături caracteristice: intensitate luminoasă mai mare în comparație cu alte medii, fluctuații semnificative de temperatură, modificări ale umidității în funcție de locația geografică, anotimp și ora zilei. Impactul factorilor enumerați mai sus este indisolubil legat de mișcarea maselor de aer - vântul.

În procesul de evoluție, organismele vii ale mediului terestre-aer au dezvoltat adaptări anatomice, morfologice, fiziologice caracteristice.

Să luăm în considerare caracteristicile impactului factorilor de mediu de bază asupra plantelor și animalelor din mediul sol-aer.

Aer. Aerul ca factor de mediu este caracterizat printr-o compoziție constantă - oxigenul din el este de obicei aproximativ 21%, dioxidul de carbon 0,03%.

Densitate scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și sprijinul nesemnificativ. Toți locuitorii aerului sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin. Densitatea mediului aerian nu oferă rezistență mare organismelor atunci când se deplasează de-a lungul suprafeței pământului, dar face dificilă mișcarea pe verticală. Pentru majoritatea organismelor, rămânerea în aer este asociată doar cu așezarea sau căutarea prăzii.

Forța scăzută de ridicare a aerului determină masa și dimensiunea maximă a organismelor terestre. Cele mai mari animale care trăiesc pe suprafața pământului sunt mai mici decât giganții mediului acvatic. Mamiferele mari (de mărimea și masa unei balene moderne) nu ar putea trăi pe uscat, deoarece ar fi zdrobite de propria lor greutate.

Densitatea scăzută a aerului creează o rezistență redusă la mișcare. Beneficiile ecologice ale acestei proprietăți a mediului aerian au fost folosite de multe animale terestre în timpul evoluției, dobândind capacitatea de a zbura. 75% din speciile tuturor animalelor terestre sunt capabile de zbor activ, în principal insecte și păsări, dar zburatorii se găsesc și printre mamifere și reptile.

Datorită mobilității aerului și mișcărilor verticale și orizontale ale maselor de aer existente în straturile inferioare ale atmosferei, zborul pasiv al unui număr de organisme este posibil. Multe specii au dezvoltat anemocoria - dispersie cu ajutorul curenților de aer. Anemocoria este caracteristică sporilor, semințelor și fructelor plantelor, chisturilor de protozoare, insectelor mici, păianjenilor etc. Organismele transportate pasiv de curenții de aer sunt numite colectiv aeroplancton prin analogie cu locuitorii planctonici ai mediului acvatic.

Principalul rol ecologic al mișcărilor orizontale ale aerului (vânturile) este indirect în sporirea și slăbirea impactului asupra organismelor terestre a unor factori de mediu atât de importanți precum temperatura și umiditatea. Vânturile cresc eliberarea de umiditate și căldură de la animale și plante.

Compoziția gazoasă a aeruluiîn stratul de sol aerul este destul de omogen (oxigen - 20,9%, azot - 78,1%, gaze inerte - 1%, dioxid de carbon - 0,03% în volum) datorită difuzivității sale ridicate și amestecării constante prin convecție și fluxuri de vânt. Cu toate acestea, diverse impurități de particule gazoase, lichide în picături și solide (praf) care intră în atmosferă din surse locale pot avea o semnificație semnificativă pentru mediu.

Conținutul ridicat de oxigen a contribuit la creșterea metabolismului în organismele terestre, iar homeotermia animală a apărut pe baza eficienței ridicate a proceselor oxidative. Oxigenul, datorită conținutului său constant ridicat în aer, nu este un factor de limitare a vieții în mediul terestru. Doar pe alocuri, în condiții specifice, se creează o deficiență temporară, de exemplu în acumulări de reziduuri vegetale în descompunere, rezerve de cereale, făină etc.

Factori edafici. Proprietățile solului și terenul afectează și condițiile de viață ale organismelor terestre, în primul rând plantelor. Proprietățile suprafeței pământului care au un impact ecologic asupra locuitorilor săi se numesc factori de mediu edafici.

Natura sistemului radicular al plantei depinde de regimul hidrotermal, aerare, compoziție, compoziție și structura solului. De exemplu, sistemele radiculare ale speciilor de arbori (mesteacăn, zada) din zonele cu permafrost sunt situate la adâncimi mici și răspândite lat. Acolo unde nu există permafrost, sistemele de rădăcină ale acestor plante sunt mai puțin răspândite și pătrund mai adânc. La multe plante de stepă, rădăcinile pot ajunge la apă de la adâncimi mari; în același timp, au și multe rădăcini de suprafață în orizontul solului bogat în humus, de unde plantele absorb elemente de nutriție minerală.

Terenul și natura solului afectează mișcarea specifică a animalelor. De exemplu, ungulatele, struții și dropiile care trăiesc în spații deschise au nevoie de pământ dur pentru a spori repulsia atunci când aleargă rapid. La șopârlele care trăiesc pe nisipuri mișcătoare, degetele de la picioare sunt marginite cu o margine de solzi cornos, ceea ce mărește suprafața de sprijin. Pentru locuitorii terestre care sapă gropi, solurile dense sunt nefavorabile. Natura solului influențează în unele cazuri distribuția animalelor terestre care sapă vizuini, vizuini în sol pentru a scăpa de căldură sau de prădători sau depun ouă în sol etc.

Vremea și caracteristicile climatice. Condițiile de viață din mediul sol-aer sunt, de asemenea, complicate de schimbările meteorologice. Vremea este starea în continuă schimbare a atmosferei de la suprafața pământului, până la o altitudine de aproximativ 20 km (limita troposferei). Variabilitatea vremii se manifestă printr-o variație constantă a combinației factorilor de mediu precum temperatura și umiditatea aerului, înnorarea, precipitațiile, puterea și direcția vântului etc. Schimbările de vreme, împreună cu alternanța lor regulată în ciclul anual, sunt caracterizate de fluctuații neperiodice, ceea ce complică semnificativ condițiile de existență a organismelor terestre. Vremea afectează viața locuitorilor acvatici într-o măsură mult mai mică și numai asupra populației straturilor de suprafață.

Clima zonei. Regimul meteorologic pe termen lung caracterizează clima zonei. Conceptul de climă include nu numai valori medii fenomene meteorologice, dar și ciclul lor anual și zilnic, abaterile de la acesta și reapariția lor. Clima este determinată de condițiile geografice ale zonei.

Diversitatea zonală a climelor este complicată de acțiunea vântului musonic, de distribuția cicloanelor și anticiclonilor, de influența lanțurilor muntoase asupra mișcării maselor de aer, de gradul de distanță față de ocean și de mulți alți factori locali.

Pentru majoritatea organismelor terestre, în special pentru cele mici, este importantă nu atât clima zonei, cât condițiile habitatului lor imediat. Foarte des, elementele de mediu locale (relief, vegetație etc.) modifică regimul temperaturii, umidității, luminii, mișcării aerului într-o anumită zonă în așa fel încât acesta diferă semnificativ de condiții climatice teren. Astfel de modificări climatice locale care se dezvoltă în stratul de suprafață al aerului se numesc microclimat. Fiecare zonă are microclimate foarte diverse. Pot fi identificate microclimate de zone arbitrar mici. De exemplu, se creează un regim special în corolele de flori, care este folosit de locuitorii care locuiesc acolo. Un microclimat special stabil apare în vizuini, cuiburi, goluri, peșteri și alte locuri închise.

Precipitare. Pe lângă faptul că furnizează apă și creează rezerve de umiditate, ele pot juca și alte roluri ecologice. Astfel, ploile abundente sau grindina au uneori un efect mecanic asupra plantelor sau animalelor.

Rolul ecologic al stratului de zăpadă este deosebit de divers. Fluctuațiile zilnice de temperatură pătrund în adâncimea zăpezii doar până la 25 cm; mai adânc, temperatura rămâne aproape neschimbată. Cu înghețuri de -20-30 C sub un strat de zăpadă de 30-40 cm, temperatura este doar puțin sub zero. Stratul de zăpadă adânc protejează mugurii de reînnoire și protejează părțile verzi ale plantelor de îngheț; multe specii merg sub zăpadă fără a-și vărsa frunzișul, de exemplu, iarba păroasă, Veronica officinalis etc.

Micile animale terestre duc un stil de viață activ iarna, făcând galerii întregi de tuneluri sub zăpadă și în grosimea ei. O serie de specii care se hrănesc cu vegetația acoperită de zăpadă sunt chiar caracterizate de reproducerea pe timp de iarnă, care se remarcă, de exemplu, la lemmings, șoareci de lemn și cu gât galben, o serie de șobolani, șobolani de apă etc. Păsări cocoși - cocoas , cocoș negru, potârnichi de tundra - vizuina în zăpadă pentru noapte.

Învelișul de zăpadă de iarnă face dificil pentru animalele mari să obțină hrană. Multe ungulate (reni, mistreți, boi mosc) se hrănesc exclusiv cu vegetația acoperită de zăpadă iarna, iar stratul de zăpadă adânc, și în special crusta tare de la suprafața sa care apare în condiții de gheață, îi condamnă la foame. Adâncimea zăpezii poate limita distribuția geografică a speciilor. De exemplu, căprioarele adevărate nu pătrund spre nord în acele zone în care grosimea zăpezii în timpul iernii este mai mare de 40-50 cm.

Modul de lumină. Cantitatea de radiație care ajunge la suprafața Pământului este determinată de latitudinea geografică a zonei, lungimea zilei, transparența atmosferei și unghiul de incidență al razelor solare. La diferit conditiile meteo 42-70% din constanta solară ajunge la suprafața Pământului. Iluminarea de pe suprafața Pământului variază foarte mult. Totul depinde de înălțimea Soarelui deasupra orizontului sau de unghiul de incidență al razelor solare, de lungimea zilei și de condițiile meteorologice și de transparența atmosferei. Intensitatea luminii variază, de asemenea, în funcție de anotimp și de ora zilei. În anumite regiuni ale Pământului, calitatea luminii este, de asemenea, inegală, de exemplu, raportul razelor cu unde lungi (roșii) și cu unde scurte (albastre și ultraviolete). Se știe că razele cu unde scurte sunt absorbite și împrăștiate de atmosferă mai mult decât razele cu unde lungi.

Mediul sol-aer se caracterizează printr-o mare varietate de condiții de viață, nișe ecologice și organisme care le locuiesc. Trebuie remarcat faptul că organismele joacă un rol primordial în modelarea condițiilor mediului terestre-aer al vieții și, mai ales, a compoziției gazelor din atmosferă. Aproape tot oxigenul din atmosfera pământului este de origine biogenă.

Principalele caracteristici ale mediului sol-aer sunt amplitudinea mare a modificărilor factorilor de mediu, eterogenitatea mediului, acțiunea forțelor gravitaționale și densitatea scăzută a aerului. Un complex de factori fizico-geografici și climatici caracteristici unei anumite zone naturale duce la formarea evolutivă a adaptărilor morfofiziologice ale organismelor la viața în aceste condiții, o diversitate de forme de viață.

Aerul atmosferic este caracterizat de umiditate scăzută și variabilă. Această împrejurare a limitat (limitat) în mare măsură posibilitățile de stăpânire a mediului sol-aer și, de asemenea, a dirijat evoluția metabolismului apă-sare și structura organelor respiratorii.

Compoziția aerului. Unul dintre principalii factori abiotici ai habitatului terestru (aer) este compoziția aerului, un amestec natural de gaze care s-a dezvoltat în timpul evoluției Pământului. Compoziția aerului din atmosfera modernă se află într-o stare de echilibru dinamic, în funcție de activitatea vitală a organismelor vii și de fenomenele geochimice la scară globală.

Aerul, lipsit de umiditate și particule în suspensie, are aproape aceeași compoziție la nivelul mării în toate zonele globului, precum și pe tot parcursul zilei și în diferite perioade ale anului. Cu toate acestea, în diferite epoci ale existenței planetei, compoziția aerului a fost diferită. Se crede că cel mai mult sa schimbat conținutul de dioxid de carbon și oxigen (Fig. 3.7). Rolul oxigenului și al dioxidului de carbon este prezentat în detaliu în Sect. 2.2.

Azotul, prezent în aerul atmosferic în cea mai mare cantitate, în stare gazoasă, este neutru pentru marea majoritate a organismelor, în special animale. Doar pentru o serie de microorganisme (bacteriile nodulare, azotobacter, alge albastre-verzi etc.) azotul aerului servește ca factor de activitate vitală. Aceste microorganisme asimilează azotul molecular și, după moarte și mineralizare, furnizează plantelor superioare forme accesibile ale acestui element chimic.

Prezența în aer a altor substanțe gazoase sau aerosoli (particule solide sau lichide suspendate în aer) în orice cantități vizibile modifică condițiile obișnuite de mediu și afectează organismele vii.

2.2. Adaptări ale organismelor terestre la mediu

Aeroplancton (anemocorie).

Plante: polenizarea vântului, structura tulpinii, formele lamelor frunzelor, tipuri de inflorescențe, culoare, dimensiune.

Formarea formelor de steag de copaci. Sistemul rădăcină.

Animale: respirație, forma corpului, tegument, reacții comportamentale.

Solul ca mediu

Solul este rezultatul activității organismelor vii. Organismele care au populat mediul sol-aer au dus la apariția solului ca habitat unic. Solul este un sistem complex care include o fază solidă (particule minerale), o fază lichidă (umiditatea solului) și o fază gazoasă. Relația dintre aceste trei faze determină caracteristicile solului ca mediu de viață.

O caracteristică importantă a solului este și prezența unei anumite cantități de materie organică. Se formează ca urmare a morții organismelor și face parte din excretele (secrețiile) ale acestora.

Condițiile habitatului solului determină astfel de proprietăți ale solului precum aerarea acestuia (adică saturația aerului), umiditatea (prezența umidității), capacitatea de căldură și regimul termic (variații de temperatură zilnice, sezoniere, anuale). Regimul termic, comparativ cu mediul sol-aer, este mai conservator, mai ales la adâncimi mari. În general, solul are condiții de viață destul de stabile.

Diferențele verticale sunt, de asemenea, caracteristice altor proprietăți ale solului, de exemplu, pătrunderea luminii depinde în mod natural de adâncime.

Mulți autori notează poziția intermediară a mediului sol al vieții între mediul acvatic și cel terestru-aer. Solul poate adăposti organisme care au atât respirație acvatică, cât și aeropurtată. Gradient vertical pătrunderea luminii în sol este chiar mai pronunțată decât în apă. Microorganismele se găsesc pe toată grosimea solului, iar plantele (în primul rând sistemele radiculare) sunt asociate cu orizonturi externe.

Organismele din sol se caracterizează prin organe și tipuri de mișcare specifice (membrele care se găsesc la mamifere; capacitatea de a modifica grosimea corpului; prezența capsulelor capului specializate la unele specii); forma corpului (rotunda, vulcanica, vierme); huse rezistente și flexibile; reducerea ochilor și dispariția pigmenților. Printre locuitorii solului, saprofagia este larg dezvoltată - mâncarea cadavrelor altor animale, rămășițele putrezite etc.

Compoziția solului. Solul este un strat de substanțe care se află pe suprafața scoarței terestre. Este un produs al transformării fizice, chimice și biologice a rocilor (Fig. 3.8) și este un mediu trifazat, care include componente solide, lichide și gazoase în următoarele rapoarte (în%):

baza minerală este de obicei 50-60% din compozitia generala

materie organică................................ până la 10

apă................................................. ..... 25-35

aer................................................. .15-25

În acest caz, solul este considerat printre alți factori abiotici, deși de fapt este cea mai importantă legătură care leagă factorii abiotici și biotici ai mediului.

Compoziție minerală anorganică p.o. Rocile sunt distruse treptat sub influența factorilor chimici și fizici ai mediului natural. Părțile rezultate variază în dimensiune - de la bolovani și pietre până la granule mari de nisip și particule minuscule de lut. Proprietățile mecanice și chimice ale solului depind în principal de solul fin (particule mai mici de 2 mm), care este de obicei împărțit în funcție de dimensiunea 8 (în microni) în următoarele sisteme:

nisip........................................ 5 = 60-2000

nămol (numit uneori „praf”) 5 = 2-60

lut.. ".............................................. 8 mai puțin decât 2

Structura solului este determinată de conținutul relativ de nisip, nămol și argilă din acesta și este de obicei ilustrată printr-o diagramă - „triunghiul structurii solului” (Fig. 3.9).

Importanța structurii solului devine clară atunci când se compară proprietățile nisipului pur și a argilei. Un sol „ideal” este considerat a fi unul care conține cantități egale de argilă și nisip combinate cu particule de dimensiuni intermediare. În acest caz, se formează o structură poroasă, granulată. Solurile corespunzătoare se numesc argile. Au avantajele celor două tipuri extreme de sol fără dezavantajele lor. Majoritatea componentelor minerale sunt reprezentate în sol de structuri cristaline. Nisipul și nămolul sunt compuse în principal dintr-un mineral inert, cuarț (SiO2), numit silice.

Mineralele argiloase se găsesc în cea mai mare parte sub formă de cristale plate minuscule, adesea de formă hexagonală, constând din straturi de hidroxid de aluminiu sau alumină (Al 2 O 3) și straturi de silicați (compuși de ioni de silicat SiO^" cu cationi, de exemplu, aluminiu Al 3+ sau fier Fe 3+, Fe 2+). Suprafața specifică a cristalelor este foarte mare și se ridică la 5-800 m 2 la 1 g de argilă, ceea ce contribuie la reținerea apei și nutriențiîn sol.

În general, se crede că peste 50% din compoziția minerală a solului este silice (SiO 2), 1-25% este alumină (A1 2 O 3), 1-10% este oxizi de fier (Fe 3 O 4) , 0,1-5 % - oxizi de magneziu, potasiu, fosfor, calciu (MgO, K 2 O, P 2 O 3, CaO). ÎN agricultură solurile sunt împărțite în grele (argilă) și ușoare (nisip), ceea ce reflectă cantitatea de efort necesar cultivării solului cu unelte agricole. O serie de caracteristici suplimentare ale compoziției minerale a solului vor fi prezentate în secțiune. 7.2.4.

Cantitatea totală de apă care poate fi reținută de sol este formată din apă gravitațională, legată fizic, capilară, legată chimic și vapori (Figura 3.10).

Apa gravitațională se poate infiltra liber prin sol, ajungând la nivelul apei subterane, ceea ce duce la scurgerea diferiților nutrienți.

Apă legată fizic (higroscopică). adsorbit pe particulele de sol sub formă de peliculă subțire, strâns legată. Cantitatea sa depinde de conținutul de particule solide. În solurile argiloase există mult mai multă astfel de apă (aproximativ 15% din greutatea solului) decât în solurile nisipoase (aproximativ 0,5%). Apa higroscopică este cea mai puțin accesibilă plantelor. Apă capilarăținut în jurul particulelor de sol de forțele de tensiune superficială. În prezența porilor sau canalelor înguste, apa capilară se poate ridica în sus de la nivelul apei subterane, jucând un rol central în furnizarea regulată de umiditate a plantelor. Argilele rețin mai multă apă capilară decât nisipurile.

Apă și vapori legați chimic practic inaccesibile sistemului radicular al plantei.

Față de compoziția aerului atmosferic, datorită respirației organismelor cu adâncime, conținutul de oxigen scade (până la 10%) și crește concentrația de dioxid de carbon (atingând 19%). Pe parcursul unui an și a unei zile, compoziția aerului din sol se schimbă foarte mult. Cu toate acestea, aerul din sol este reînnoit și completat în mod constant cu aerul atmosferic.

Îmbunătățirea cu apă face ca aerul să fie deplasat de apă și condițiile devin anaerobe. Deoarece microorganismele și rădăcinile plantelor continuă să elibereze CO 2 , care formează H 2 CO 3 cu apa, reînnoirea humusului încetinește și se acumulează acizi humici. Toate acestea măresc aciditatea solului, care, împreună cu epuizarea rezervelor de oxigen, afectează negativ microorganismele solului. Condițiile anaerobe prelungite duc la moartea plantelor.

Nuanța cenușie caracteristică solurilor din zonele umede este dată de forma redusă a fierului (Fe 2+), în timp ce forma oxidată (Fe 3+) colorează solul în galben, roșu și maro.

Biota solului.

Pe baza gradului de legătură cu solul ca habitat, animalele sunt grupate în grupuri ecologice:

Geobionti- locuitorii solului, care se împart în:

rizobionți – animale asociate cu rădăcini;

saprobionți – locuitori ai materiei organice în descompunere;

coprobionți – nevertebrate – locuitori ai gunoiului de grajd;

bothrobionts – locuitori din vizuini;

planofilii sunt animale care se mișcă frecvent.

Geofilii- animale, o parte a ciclului de dezvoltare are loc neapărat în sol. (lacuste, tantari, o serie de gandaci, himenoptere)

Geoxene– Animale care vizitează solul pentru adăpost temporar, adăpost.

Animalele care trăiesc în sol îl folosesc în moduri diferite. Cele mici - protozoare, rotifere, gastrociliforme - trăiesc într-o peliculă de apă care învelește particulele de sol. Acest geohidrobionti. Sunt mici, turtite sau alungite. Ei respiră oxigen dizolvat în apă; cu o lipsă de umiditate, se caracterizează prin toropeală, închistare și formarea de coconi. Locuitorii rămași respiră oxigen din aer - asta este geoatmosferici.

Animalele din sol sunt împărțite în grupuri în funcție de dimensiune:

nannofauna – animale cu dimensiuni de până la 0,2 mm; microfauna - animale cu dimensiunea 0,1-1,0 mm, microorganisme din sol, bacterii, ciuperci, protozoare (micro-rezervoare)

mezofauna - mai mare de 1,0 mm; ; nematode, larve de insecte mici, acarieni, coda de colac.

Macrofauna – de la 2 la 20 mm larve de insecte, centipede, enchitreide, râme.

megafauna – vertebrate: scorpie.

Vizuini pentru animale.

Cei mai tipici locuitori ai solului sunt: protozoarele, nematodele, râmele, enchitreidele, limacșii goi și alte gasteropode, acarienii și păianjenii, milipedele (bipopode și labiopode), insecte - adulți și larvele lor (comandă coda de colab, cu două cozi, coadă de păr, diptere, coleoptere, himenoptere etc.). Pedobionții au dezvoltat diverse adaptări pentru a trăi în sol, atât în structura externă, iar în interior.

Circulaţie. Geohidrobionții au aceleași adaptări pentru mișcare ca și locuitorii acvatici. Geoatmobionts se deplasează de-a lungul fântânilor naturale și fac ei înșiși pasaje. Mișcarea animalelor mici în fântâni nu diferă de mișcarea pe suprafața substratului. Dezavantajul stilului de viață al sondei este sensibilitatea lor ridicată la uscarea substratului și dependența de proprietățile fizice ale solului. În solurile dense și stâncoase numărul lor este mic. Această metodă de mișcare este tipică pentru artropodele mici. Pasajele sunt realizate de animale fie prin împingerea particulelor de sol (viermi, larve de diptere), fie prin măcinarea solului (tipic larvelor multor specii de insecte). Animalele din al doilea grup au adesea dispozitive pentru răzuirea solului.

Adaptările morfofiziologice la viața în sol sunt: pierderea pigmentului și a vederii la locuitorii din adâncimea solului; absența epicuticulei sau prezența acesteia în anumite zone ale corpului; pentru mulți (viermi de pământ, enchitreide) un sistem neeconomic pentru eliminarea produselor metabolice din organism; diverse opțiuni de fertilizare extern-internă la un număr de locuitori; pentru viermi - respirație prin întreaga suprafață a corpului.

Adaptările ecologice se manifestă în alegerea celor mai potrivite condiții de viață. Alegerea habitatelor se realizează prin migrații verticale de-a lungul profilului solului, schimbând habitatele.