Caracteristicile tabelului de habitat terestre-aer. Mediul sol-aer: caracteristicile mediului și caracteristicile acestuia. Învățarea de materiale noi

Citeste si: A) Opțiuni de service Vizualizare Afișare bara de stare pentru comenzile de meniu A) crearea condițiilor pentru viața altor specii dintr-o anumită biocenoză I bloc 9. Dezvoltarea profesională a personalității. Condiții pentru o autodeterminare profesională efectivă. I. Caracteristici ale formării unui sistem sectorial de salarizare a angajaţilor instituţiilor de sănătate II. Particularități ale contabilității operațiunilor pentru îndeplinirea funcțiilor de manager principal, manager și beneficiar al fondurilor bugetului federal Blocul III: 5. Caracteristici ale muncii unui profesor social cu orfani și copii fără îngrijire părintească. Evenimente de PR pentru mass-media (tipuri, caracteristici, caracteristici). Monarhia absolută în Anglia. Condiții preliminare pentru apariția sistemului social și de guvernare. Caracteristicile absolutismului englez.

Caracteristici generale. În cursul evoluției, mediul terestre-aer a fost stăpânit mult mai târziu decât mediul acvatic. Viața pe uscat a necesitat adaptări care au devenit posibile doar cu un nivel relativ ridicat de organizare atât la plante, cât și la animale. 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.

În procesul de evoluție, organismele vii ale mediului terestre-aer au dezvoltat adaptări caracteristice anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură. De exemplu, au apărut organe care asigură absorbția directă a oxigenului atmosferic în timpul respirației (plămânii și traheea animalelor, stomatele plantelor). Formațiunile scheletice (scheletul animalului, țesuturile mecanice și de susținere ale plantelor) care susțin corpul au primit o dezvoltare puternică.
în condiţii de densitate scăzută a mediului. Au fost dezvoltate adaptări pentru a proteja împotriva factorilor nefavorabili, cum ar fi periodicitatea și ritmul ciclurilor de viață, structura complexă a tegumentului, mecanismele de termoreglare etc. S-a format o strânsă legătură cu solul (membre de animale, rădăcini de plante), s-a dezvoltat mobilitatea animalelor în căutarea hranei şi au apărut curenţii de aer.seminţe, fructe şi polen de plante, animale zburătoare.

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 dimensiunea și masa unei balene moderne) nu puteau trăi pe uscat, deoarece erau zdrobite de propria lor greutate.

Densitatea scăzută a aerului creează o rezistență redusă la mișcare. 75% din toate speciile de animale terestre sunt capabile de zbor activ.

Vânturile cresc eliberarea de umiditate și căldură de la animale și plante. Când este vânt, căldura este mai ușor de suportat, iar înghețul este mai sever, iar uscarea și răcirea organismelor au loc mai repede. Vântul provoacă modificări ale intensității transpirației la plante și joacă un rol în polenizarea plantelor anemofile.

Compoziția gazoasă a aerului– oxigen – 20,9%, azot – 78,1%, gaze inerte – 1%, dioxid de carbon – 0,03% în volum. Oxigenul ajută la creșterea metabolismului în organismele terestre.

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. Iluminarea de pe suprafața Pământului variază foarte mult.

Copacii, arbuștii și culturile de plante umbră zona și creează un microclimat special, slăbind radiația.

Astfel, în diferite habitate, nu numai intensitatea radiației diferă, ci și compoziția sa spectrală, durata iluminării plantelor, distribuția spațială și temporală a luminii de diferite intensități etc. În consecință, adaptările organismelor la viața într-un mediul terestru sub unul sau altul regim de lumină sunt de asemenea variate. În raport cu lumina, există trei grupe principale de plante: iubitoare de lumină (heliofite), iubitoare de umbră (sciofite) și tolerante la umbră.

Plantele din mediul sol-aer au dezvoltat adaptări anatomice, morfologice, fiziologice și de altă natură la diferite condiții de lumină:

Un exemplu de adaptări anatomice și morfologice este o modificare a aspectului exterior în diferite condiții de lumină, de exemplu, dimensiunea inegală a lamelor frunzelor la plantele înrudite în poziție sistematică, care trăiesc sub iluminare diferită (clopot de luncă Cumpanula patula și pădure - C. trachelium, violet de câmp - Viola arvensis, care crește în câmpuri, pajiști, margini de pădure și violete de pădure - V. mirabilis).

La plantele heliofite, frunzele sunt orientate pentru a reduce afluxul de radiații în timpul celor mai „periculoase” ore de zi. Lamele frunzelor sunt situate vertical sau la un unghi mare față de planul orizontal, astfel încât în ​​timpul zilei frunzele primesc în mare parte raze de alunecare.

La plantele tolerante la umbră, frunzele sunt aranjate astfel încât să primească cantitatea maximă de radiație incidentă.

O formă particulară de adaptare fiziologică în timpul unei lipse puternice de lumină este pierderea capacității plantei de a fotosintetiza și trecerea la nutriția heterotrofică cu substanțe anorganice gata preparate. Uneori, o astfel de tranziție a devenit ireversibilă din cauza pierderii clorofilei de către plante, de exemplu, orhideele din pădurile umbroase de molid (Goodyera repens, Weottia nidus avis), orhideele (Monotropa hypopitys).

Adaptări fiziologice ale animalelor. Pentru marea majoritate a animalelor terestre cu activitate de zi și de noapte, vederea este una dintre metodele de orientare și este importantă pentru căutarea prăzii. Multe specii de animale au, de asemenea, viziunea culorilor. În acest sens, animalele, în special victimele, au dezvoltat trăsături adaptative. Acestea includ colorarea protectoare, de camuflaj și de avertizare, similitudine protectoare, mimetism etc. Apariția florilor viu colorate ale plantelor superioare este asociată și cu caracteristicile aparatului vizual al polenizatorilor și, în cele din urmă, cu regimul de lumină al mediului.

Modul de apă. Deficiența de umiditate este una dintre cele mai semnificative caracteristici ale mediului terestre-aer al vieții. Evoluția organismelor terestre a avut loc prin adaptare la obținerea și conservarea umidității.

()cuștile (ploaie, grindină, zăpadă), pe lângă faptul că furnizează apă și creează rezerve de umiditate, joacă adesea un alt rol ecologic. De exemplu, în timpul ploilor abundente, solul nu are timp să absoarbă umiditatea, apa curge rapid în pâraiele puternice și transportă adesea plante slab înrădăcinate, animale mici și pământ fertil în lacuri și râuri.

Grindina are, de asemenea, un efect negativ asupra plantelor și animalelor. Culturile agricole din câmpurile individuale sunt uneori complet distruse de acest dezastru natural.

Rolul ecologic al stratului de zăpadă este divers; pentru plantele ai căror muguri de reînnoire se află în sol sau în apropierea suprafeței acestuia și pentru multe animale mici, zăpada joacă rolul unui înveliș termoizolant, protejându-le de temperaturile scăzute de iarnă. Acoperirea de zăpadă de iarnă împiedică adesea animalele mari să obțină hrană și să se miște, mai ales când se formează o crustă de gheață la suprafață. Adesea, în timpul iernilor cu zăpadă, se observă moartea căprioarelor și a mistreților.

Cantitățile mari de zăpadă au, de asemenea, un impact negativ asupra plantelor. Pe lângă deteriorarea mecanică sub formă de așchii de zăpadă sau de suflantă de zăpadă, un strat gros de zăpadă poate duce la umezirea plantelor și, atunci când zăpada se topește, mai ales într-o primăvară lungă, la înmuierea plantelor.

Regimul de temperatură. O caracteristică distinctivă a mediului terestre-aer este gama largă de fluctuații de temperatură. În majoritatea zonelor terestre, intervalele de temperatură zilnice și anuale sunt de zeci de grade.

Plantele terestre ocupă o zonă adiacentă suprafeței solului, adică „interfeței” pe care are loc tranziția razelor incidente de la un mediu la altul, de la transparent la opac. Pe această suprafață se creează un regim termic special: ziua are loc o încălzire puternică datorită absorbției razelor de căldură, noaptea are loc o răcire puternică din cauza radiațiilor. Prin urmare, stratul de suprafață de aer se confruntă cu cele mai puternice fluctuații zilnice de temperatură, care sunt cele mai pronunțate pe solul gol.

În mediul sol-aer, condițiile de viață sunt complicate de existența schimbărilor meteorologice. Vremea este starea în continuă schimbare a atmosferei de la suprafața pământului, până la aproximativ 20 km altitudine. Variabilitatea vremii se manifesta prin variatia constanta a factorilor de mediu: temperatura, umiditatea aerului, innorarea, precipitatiile, puterea vantului, directia. Regimul meteorologic pe termen lung caracterizează clima zonei. Clima este determinată de condițiile geografice ale zonei. Fiecare habitat este caracterizat de un anumit climat ecologic, adică clima stratului de aer al solului sau ecoclimat.

Zonalitatea geografică și zonalitatea. Distribuția organismelor vii pe Pământ este strâns legată de zonele și zonele geografice. Pe suprafața globului există 13 zone geografice, care se schimbă de la ecuator la poli și de la oceane la interiorul continentelor. În cadrul centurilor se disting zone naturale latitudinale și meridiale sau longitudinale. Primele se întind de la vest la est, cele din urmă de la nord la sud. Fiecare zonă climatică este caracterizată de vegetația și populația de animale unică. Cele mai bogate în viață și cele mai productive sunt pădurile tropicale, câmpiile inundabile, preriile și pădurile din zona subtropicale și de tranziție. Deșerturile, pajiștile și stepele sunt mai puțin productive. Una dintre condițiile importante pentru variabilitatea organismelor și distribuția lor zonală pe pământ este variabilitatea compoziției chimice a mediului. Alături de zonalitatea orizontală, zonalitatea altitudinală sau verticală este clar evidentă în mediul terestru. Vegetația țărilor muntoase este mai bogată decât în ​​câmpiile adiacente. Adaptări la viața de la munte: plantele sunt dominate de o formă de viață în formă de pernă, plante perene, care au dezvoltat adaptarea la radiațiile ultraviolete puternice și transpirația redusă. La animale, volumul relativ al inimii crește, iar conținutul de hemoglobină din sânge crește. Animale: curcani de munte, cinteze de munte, lacuze, vulturi, berbeci, capre, capre, iac, urși, râși.

Tipul de lecție - combinate

Metode: căutare parțială, prezentarea problemei, reproductivă, explicativă și ilustrativă.

Ţintă:

Conștientizarea elevilor cu privire la semnificația tuturor problemelor discutate, capacitatea de a-și construi relațiile cu natura și societatea bazate pe respectul pentru viață, pentru toate viețuitoarele ca parte unică și neprețuită a biosferei;

Sarcini:

Educational: arată multiplicitatea factorilor care acționează asupra organismelor din natură, relativitatea conceptului de „factori nocivi și beneficii”, diversitatea vieții de pe planeta Pământ și opțiunile de adaptare a ființelor vii la întreaga gamă de condiții de mediu.

Educational: dezvoltarea abilităților de comunicare, capacitatea de a obține în mod independent cunoștințe și de a-și stimula activitatea cognitivă; capacitatea de a analiza informațiile, de a evidenția principalul lucru din materialul studiat.

Educational:

Pentru a cultiva o cultură a comportamentului în natură, calitățile unei personalități tolerante, pentru a insufla interes și dragoste pentru natura vie, pentru a forma o atitudine pozitivă stabilă față de fiecare organism viu de pe Pământ, pentru a dezvolta capacitatea de a vedea frumusețea.

Personal: interes cognitiv pentru ecologie.. Înțelegerea necesității de a obține cunoștințe despre diversitatea conexiunilor biotice din comunitățile naturale pentru conservarea biocenozelor naturale. Capacitatea de a alege scopuri și sens în acțiunile și acțiunile cuiva în relație cu natura vie. Necesitatea unei evaluări corecte a muncii proprii și a colegilor de clasă

cognitive: capacitatea de a lucra cu diverse surse de informații, de a le transforma dintr-o formă în alta, de a compara și de a analiza informații, de a trage concluzii, de a pregăti mesaje și prezentări.

de reglementare: capacitatea de a organiza îndeplinirea independentă a sarcinilor, de a evalua corectitudinea muncii și de a reflecta asupra activităților proprii.

Comunicare: participa la dialog la clasă; răspunde la întrebările profesorului, colegilor de clasă, vorbește în fața unui public folosind echipamente multimedia sau alte mijloace de demonstrație

Rezultate planificate

Subiect: cunoașteți conceptele de „habitat”, „ecologie”, „factori ecologici”, influența lor asupra organismelor vii, „legături dintre lucrurile vii și cele nevii”;. Să fie capabil să definească conceptul de „factori biotici”; caracterizați factorii biotici, dați exemple.

Personal: emite judecăți, caută și selectează informații; analizează conexiunile, compară, găsește un răspuns la o întrebare problematică

Metasubiect: conexiuni cu discipline academice precum biologia, chimia, fizica, geografia. Planificați acțiuni cu un scop stabilit; găsiți informațiile necesare în manual și în literatura de referință; efectuarea analizei obiectelor naturale; a trage concluzii; formulați-vă propria părere.

Forma de organizare a activităților educaționale - individual, grup

Metode de predare: vizual-ilustrativ, explicativ-ilustrativ, parțial bazat pe căutare, lucrare independentă cu literatură suplimentară și un manual, cu COR.

Tehnici: analiza, sinteza, inferența, traducerea informațiilor de la un tip la altul, generalizare.

Învățarea de materiale noi

Mediu sol-aer

Organismele care trăiesc la suprafața Pământului sunt înconjurate de un mediu gazos caracterizat prin umiditate, densitate și presiune scăzute, precum și un conținut ridicat de oxigen. Factorii de mediu care operează în mediul sol-aer diferă printr-o serie de caracteristici specifice: în comparație cu alte medii, aici lumina este mai intensă, temperatura suferă fluctuații mai puternice, umiditatea variază semnificativ în funcție de locația geografică, anotimp și ora zilei. Impactul aproape tuturor acestor factori este strâns legat de mișcarea maselor de aer - vânturile.

În procesul de evoluție, locuitorii mediului sol-aer au dezvoltat adaptări anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură specifice. Au dobândit organe care asigură asimilarea directă a aerului atmosferic în timpul respirației (stomatele plantelor, plămânii și traheea animalelor); Formațiunile scheletice care susțin organismul în condiții de densitate scăzută a mediului au primit o dezvoltare puternică

(țesuturi mecanice și de susținere ale plantelor, scheletelor animalelor); au fost dezvoltate adaptări complexe pentru a proteja împotriva factorilor nefavorabili (periodicitatea și ritmul ciclurilor de viață, structura complexă a tegumentului, mecanisme de termoreglare etc.); s-a stabilit o legătură mai strânsă cu solul (rădăcinile plantelor); ați experimentat o mobilitate mai mare a animalelor în căutarea hranei; Au apărut animale zburătoare și fructe, semințe și polen transportate de curenții de aer.

Să luăm în considerare principalii factori abiotici din mediul sol-aer al vieții.

Aer.

Aerul uscat la nivelul mării este format (în volum) din 78% azot, 21% oxigen, 0,03% dioxid de carbon; cel puțin 1% sunt gaze inerte.

Oxigenul este necesar pentru respirația marii majorități a organismelor; dioxidul de carbon este folosit de plante în timpul fotosintezei. Mișcarea maselor de aer (vânt) modifică temperatura și umiditatea aerului și are un efect mecanic asupra organismelor. Vântul provoacă modificări ale transpirației la plante. Acest lucru este deosebit de pronunțat în timpul vântului uscat, care usucă aerul și provoacă adesea moartea plantelor. Vântul joacă un rol semnificativ în polenizarea anemofilelor - plante polenizate de vânt. Vânturile determină direcția de migrare a insectelor, cum ar fi moliile de luncă, lăcustele deșertului și țânțarii malariei.

Precipitare.

Precipitațiile sub formă de ploaie, zăpadă sau grindină modifică umiditatea aerului și a solului, asigură umiditatea disponibilă plantelor și oferă apă potabilă animalelor. Ploile abundente pot provoca inundații și pot inunda temporar o zonă. Ploile abundente, și în special grindina, duc adesea la deteriorarea mecanică a organelor vegetative ale plantelor.

Momentul precipitațiilor, frecvența și durata acestora sunt de mare importanță pentru regimul apei. Natura ploii este, de asemenea, importantă. În timpul ploilor abundente, solul nu are timp să absoarbă apa. Această apă se scurge rapid, iar fluxurile ei puternice transportă adesea o parte din stratul fertil de sol în râuri și lacuri și, odată cu ea, plante slab înrădăcinate și uneori animale mici. Ploile cu burniță, dimpotrivă, umezesc bine solul, dar dacă sunt prelungite, se produce aglomerarea cu apă.

Precipitațiile sub formă de zăpadă au un efect benefic asupra organismelor iarna. Fiind un bun izolator, zăpada protejează solul și vegetația de îngheț (un strat de zăpadă de 20 cm protejează planta la o temperatură a aerului de -25°C), și servește drept adăpost pentru animalele mici, unde găsesc hrană și nu numai. condiții de temperatură adecvate. În timpul înghețurilor severe, cocoșul negru, potârnichile și cocoșii alun se ascund sub zăpadă. Cu toate acestea, în timpul iernilor cu zăpadă, există o moarte masivă a unor animale, de exemplu, caprioare și mistreți: cu stratul de zăpadă abundent, le este dificil să se miște și să obțină hrană.

Umiditatea solului.

Una dintre principalele surse de umiditate pentru plante este apa din sol. Pe baza stării sale fizice, mobilității, accesibilității și importanței pentru plante, apa din sol este împărțită în liberă, capilară, legată chimic și fizic.

Principalul tip de apă liberă este apa gravitațională. Umple spațiile largi dintre particulele de sol și, sub influența gravitației, se deplasează constant în straturi mai adânci până ajunge la stratul impermeabil. Plantele îl absorb cu ușurință atâta timp cât se află în zona sistemului radicular.

Apa capilară umple cele mai subțiri goluri dintre particulele de sol și este, de asemenea, bine absorbită de plante. Este ținut în capilare prin forță de coeziune. Sub influența evaporării de la suprafața solului, apa capilară formează un curent ascendent, spre deosebire de apa gravitațională, care se caracterizează printr-un curent descendent. Aceste mișcări ale apei și debitul acesteia depind de temperatura aerului, caracteristicile terenului, proprietățile solului, acoperirea vegetației, puterea vântului și alți factori. Atât apa capilară, cât și cea gravitațională reprezintă așa-numita apă disponibilă pentru plante.

Solul contine si apa legata chimic si fizic, continuta in unele minerale ale solului (opal, gips, montrillonit, hydromicas etc.) Toata aceasta apa este absolut inaccesibila plantelor, desi in unele soluri (argiloase, turba) continutul ei este foarte mare. .

♦ Ecoclimat.

Fiecare habitat este caracterizat de un anumit climat ecologic - ecoclimat, adică climatul stratului de suprafață de aer. Vegetația are o mare influență asupra factorilor climatici. Sub coronamentul pădurii, de exemplu, umiditatea aerului este întotdeauna mai mare, iar fluctuațiile de temperatură sunt mai mici decât în ​​poieni. Regimul de lumină al acestor locuri este și el diferit. Diferitele asociații de plante își dezvoltă propriul regim de umiditate, temperatură și lumină. Apoi vorbesc despre fitoclimat.

Condițiile de viață din jurul larvelor de insecte care trăiesc sub coaja unui copac sunt diferite de cele din pădurea în care crește copacul. În acest caz, temperatura laturii sudice a trunchiului poate fi cu 10-15°C mai mare decât temperatura laturii sale nordice. Aceste zone de habitat mici au propriul lor microclimat. Condițiile microclimatice speciale sunt create nu numai de plante, ci și de animale. Vizuinile locuite de animale, golurile copacilor și peșterile au un microclimat stabil.

Mediul terestru-aer, precum și mediul acvatic, se caracterizează printr-o zonalitate clar definită. Există zone naturale latitudinale și meridiane sau longitudinale. Primele se întind de la vest la est, cele doua - de la nord la sud.

Întrebări și sarcini

1. Descrieţi principalii factori abiotici ai mediului sol-aer.

2. Dați exemple de locuitori ai mediului sol-aer.

Mediul sol-aer este cel mai complex din punct de vedere al condițiilor de mediu. Viața pe uscat a necesitat adaptări care s-au dovedit a fi posibile numai cu un nivel suficient de ridicat de organizare a plantelor și animalelor.

4.2.1. Aerul ca factor de mediu pentru organismele terestre

Densitatea scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și mobilitatea aerului scăzută. Locuitorii aerului trebuie să aibă propriul sistem de susținere care susține organismul: plantele - cu o varietate de țesuturi mecanice, animalele - cu schelet solid sau, mult mai rar, hidrostatic. În plus, toți locuitorii aerului sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin. Viața suspendată în aer este imposibilă.

Adevărat, multe microorganisme și animale, spori, semințe, fructe și polen de plante sunt prezente în mod regulat în aer și sunt transportate de curenții de aer (Fig. 43), multe animale sunt capabile de zbor activ, dar la toate aceste specii funcția principală a ciclului lor de viață – reproducerea – se realizează pe suprafața pământului. Pentru cei mai mulți dintre ei, rămânerea în aer este asociată doar cu așezarea sau căutarea prăzii.

Orez. 43. Distribuția artropodelor planctonului aeriene în funcție de înălțime (conform lui Dajo, 1975)

Densitatea scăzută a aerului determină o rezistență scăzută la mișcare. Prin urmare, pe parcursul evoluției, multe animale terestre au folosit beneficiile ecologice ale acestei proprietăți a mediului aerian, 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. Animalele terestre zboară în principal cu ajutorul eforturilor musculare, dar unele pot aluneca și folosind curenții de aer.

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.

Anemofilie - cea mai veche metoda de polenizare a plantelor. Toate gimnospermele sunt polenizate de vânt, iar printre angiosperme, plantele anemofile reprezintă aproximativ 10% din toate speciile.

Anemofilia se observă în familiile de fag, mesteacăn, nuc, ulm, cânepă, urzică, casuarina, talpa gâscăi, rogoz, cereale, palmieri și multe altele. Plantele polenizate de vânt au o serie de adaptări care îmbunătățesc proprietățile aerodinamice ale polenului lor, precum și caracteristici morfologice și biologice care asigură eficiența polenizării.

Viața multor plante este complet dependentă de vânt, iar dispersia are loc cu ajutorul acestuia. O astfel de dublă dependență se observă la molid, pin, plop, mesteacăn, ulm, frasin, iarbă de bumbac, coadă, saxaul, dzhuzgun etc.

S-au dezvoltat multe specii anemocorie– aşezarea prin curenţi 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. Adaptări speciale pentru zborul pasiv sunt dimensiuni foarte mici ale corpului, o creștere a suprafeței sale din cauza excrescentelor, disecție puternică, suprafață relativă mare a aripilor, utilizarea unei pânze etc. (Fig. 44). Semințele anemocoroase și fructele plantelor au, de asemenea, fie dimensiuni foarte mici (de exemplu, semințe de orhidee), fie o varietate de apendice asemănătoare aripilor și parașutei care le măresc capacitatea de planificare (Fig. 45).

Orez. 44. Adaptări pentru transportul prin curenți de aer la insecte:

1 – tantar Cardiocrepis brevirostris;

2 – musc biliar Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 – larva moliei țigănești Lymantria dispar

Orez. 45. Adaptări la transferul vântului în fructe și semințe de plante:

1 – tei Tilia intermedia;

2 – arțar Acer monspessulanum;

3 – mesteacăn Betula pendula;

4 – iarbă de bumbac Eriophorum;

5 – papadie Taraxacum officinale;

6 – coada Typha scuttbeworhii

În dispersarea microorganismelor, animalelor și plantelor, rolul principal îl au curenții de aer cu convecție verticală și vânturile slabe. Vânturile puternice, furtunile și uraganele au, de asemenea, un impact semnificativ asupra mediului asupra organismelor terestre.

Densitatea scăzută a aerului provoacă o presiune relativ scăzută pe uscat. În mod normal este de 760 mmHg. Artă. Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea scade. La o altitudine de 5800 m este doar pe jumătate normal. Presiunea scăzută poate limita distribuția speciilor în munți. Pentru majoritatea vertebratelor, limita superioară a vieții este de aproximativ 6000 m. O scădere a presiunii implică o scădere a aportului de oxigen și deshidratarea animalelor din cauza creșterii ratei respirației. Limitele de avansare a plantelor superioare în munți sunt aproximativ aceleași. Ceva mai rezistente sunt artropodele (cozi de primăvară, acarieni, păianjeni), care pot fi găsite pe ghețarii deasupra liniei de vegetație.

În general, toate organismele terestre sunt mult mai stenobatice decât cele acvatice, deoarece fluctuațiile normale de presiune din mediul lor se ridică la fracții din atmosferă și, chiar și pentru păsările care se ridică la înălțimi mari, nu depășesc 1/3 din normal.

Compoziția gazoasă a aerului. Pe lângă proprietățile fizice ale aerului, proprietățile sale chimice sunt extrem de importante pentru existența organismelor terestre. Compoziția gazoasă a aerului din stratul de suprafață al atmosferei este destul de omogenă în ceea ce privește conținutul componentelor principale (azot - 78,1%, oxigen - 21,0, argon - 0,9, dioxid de carbon - 0,035% în volum) datorită difuzivitatea gazelor și amestecul constant de convecție și curenți 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 în comparație cu cele primare acvatice. Într-un mediu terestru, pe baza eficienței ridicate a proceselor oxidative din organism, a apărut homeotermia animală. 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.

Conținutul de dioxid de carbon poate varia în anumite zone ale stratului de suprafață de aer în limite destul de semnificative. De exemplu, în absența vântului în centrul orașelor mari, concentrația acestuia crește de zeci de ori. Există modificări zilnice regulate ale conținutului de dioxid de carbon din straturile de suprafață asociate cu ritmul fotosintezei plantelor. Sezonierele sunt cauzate de modificări ale intensității respirației organismelor vii, în principal populația microscopică a solurilor. Saturația crescută a aerului cu dioxid de carbon are loc în zonele cu activitate vulcanică, în apropierea izvoarelor termale și a altor ieșiri subterane ale acestui gaz. În concentrații mari, dioxidul de carbon este toxic. În natură, astfel de concentrații sunt rare.

În natură, principala sursă de dioxid de carbon este așa-numita respirație a solului. Microorganismele din sol și animalele respiră foarte intens. Dioxidul de carbon difuzează din sol în atmosferă, mai ales viguros în timpul ploii. Este abundent în soluri care sunt moderat umede, bine încălzite și bogate în reziduuri organice. De exemplu, solul unei păduri de fag emite CO 2 de la 15 până la 22 kg/ha pe oră, iar pământul nisipos nefertilizat emite doar 2 kg/ha.

În condițiile moderne, activitatea umană în arderea rezervelor de combustibili fosili a devenit o sursă puternică de cantități suplimentare de CO 2 care intră în atmosferă.

Azotul aerian este un gaz inert pentru majoritatea locuitorilor mediului terestru, dar o serie de organisme procariote (bacterii nodulare, Azotobacter, clostridii, alge albastre-verzi etc.) au capacitatea de a-l lega și de a-l implica în ciclul biologic.

Orez. 46. Un versant de munte cu vegetație distrusă din cauza emisiilor de dioxid de sulf de la întreprinderile industriale din jur

Poluanții locali care intră în aer pot afecta, de asemenea, în mod semnificativ organismele vii. Acest lucru se aplică în special substanțelor gazoase toxice - metan, oxid de sulf, monoxid de carbon, oxid de azot, hidrogen sulfurat, compuși de clor, precum și particule de praf, funingine etc., care poluează aerul din zonele industriale. Principala sursă modernă de poluare chimică și fizică a atmosferei este antropică: munca diferitelor întreprinderi industriale și transport, eroziunea solului etc. Oxidul de sulf (SO 2), de exemplu, este toxic pentru plante chiar și în concentrații de la 150 de ani. miime până la o milioneme din volumul de aer. În jurul centrelor industriale care poluează atmosfera cu acest gaz, aproape toată vegetația moare (Fig. 46). Unele specii de plante sunt deosebit de sensibile la SO 2 și servesc ca un indicator sensibil al acumulării sale în aer. De exemplu, mulți licheni mor chiar și cu urme de oxid de sulf în atmosfera înconjurătoare. Prezența lor în pădurile din jurul orașelor mari indică o puritate ridicată a aerului. Rezistența plantelor la impuritățile din aer este luată în considerare la selectarea speciilor pentru amenajare în zonele populate. Sensibil la fum, de exemplu, molid comun și pin, arțar, tei, mesteacăn. Cele mai rezistente sunt tuia, plopul canadian, arțarul american, socul și alții.

4.2.2. Solul și relieful. Vremea și caracteristicile climatice ale mediului sol-aer

Factori edafici de mediu. 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 sunt numite colectiv factori de mediu edafici (din grecescul „edaphos” - fundație, sol).

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. Pe solul îmbibat cu apă, slab aerat din mangrove, multe specii au rădăcini respiratorii speciale - pneumatofori.

O serie de grupuri ecologice de plante pot fi distinse în raport cu diferitele proprietăți ale solului.

Deci, în funcție de reacția la aciditatea solului, ei disting: 1) acidofil specii - cresc pe soluri acide cu un pH mai mic de 6,7 (plante de mlaștini sphagnum, iarbă albă); 2) neutrofil - gravitează spre soluri cu un pH de 6,7–7,0 (cele mai cultivate plante); 3) bazofilă– cresc la un pH mai mare de 7,0 (mordovnik, anemonă de pădure); 4) indiferent - poate crește pe soluri cu diferite valori ale pH-ului (lacramioare, păstuc de oaie).

În raport cu compoziția brută a solului sunt: ​​1) oligotrofice plante care se mulțumesc cu o cantitate mică de elemente de frasin (pin silvestru); 2) eutrofic, cele care au nevoie de o cantitate mare de elemente de frasin (stejar, agriș comun, iarbă de lemn perenă); 3) mezotrofic, necesitând o cantitate moderată de elemente de frasin (molid comun).

Nitrofile– plante care preferă solurile bogate în azot (urzici).

Plantele din soluri saline formează un grup halofite(soleros, sarsazan, kokpek).

Unele specii de plante sunt limitate la diferite substraturi: petrofite cresc pe soluri stâncoase și psamofite locuiesc pe nisipurile mișcătoare.

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 marginate cu o franjuri de solzi cornos, ceea ce mărește suprafața de sprijin (Fig. 47). 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.

Orez. 47. Gecko cu degetul evantai - locuitor al nisipurilor Saharei: A - gecko cu degetul evantai; B – picior de gecko

Caracteristici meteorologice. Condițiile de viață în mediul sol-aer sunt complicate, în plus, schimbările de vreme.Vreme - aceasta este o stare în continuă schimbare a atmosferei la suprafața pământului până la o altitudine de aproximativ 20 km (limita troposferei). Variabilitatea vremii se manifestă prin variații constante ale combinației factorilor de mediu precum temperatura și umiditatea, înnorarea, precipitațiile, puterea și direcția vântului etc. Schimbările de vreme, împreună cu alternanța lor naturală în ciclul anual, se caracterizează prin 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 climatul zonei. Conceptul de climă include nu numai valorile medii ale fenomenelor meteorologice, ci și ciclul lor anual și zilnic, abaterile de la acesta și frecvența acestora. 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 (continentalitate) și de mulți alți factori locali. La munte există o zonare climatică, foarte asemănătoare cu schimbarea zonelor de la latitudini joase la latitudini mari. Toate acestea creează o diversitate extraordinară a condițiilor de viață pe uscat.

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, expunere, vegetație etc.) modifică regimul de temperatură, umiditate, lumină, mișcare a aerului într-o anumită zonă în așa fel încât acesta diferă semnificativ de condițiile climatice ale zonei. Se numesc astfel de modificări climatice locale care se dezvoltă în stratul de suprafață al aerului microclimat. Fiecare zonă are microclimate foarte diverse. Pot fi identificate microclimate de zone arbitrar mici. De exemplu, în corolele florilor se creează un regim special, care este folosit de insectele care trăiesc acolo. Diferențele de temperatură, umiditatea aerului și puterea vântului sunt cunoscute pe scară largă în spațiul deschis și în păduri, în arborele de iarbă și peste zonele goale ale solului, pe versanții expunerilor nordice și sudice etc. Un microclimat special stabil apare în vizuini, cuiburi, goluri. , pesteri si alte locuri inchise.

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, iarba cu copite etc.

Orez. 48. Schema studiului telemetric al regimului de temperatură al cocoșilor de alun situat într-o gaură de zăpadă (conform A.V. Andreev, A.V. Krechmar, 1976)

Micile animale terestre duc și ele un stil de viață activ iarna, creând galerii întregi de tuneluri sub zăpadă și în grosimea acesteia. 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 ( Fig. 48).

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. În timpul creșterii vitelor nomade în Rusia pre-revoluționară, un dezastru uriaș a avut loc în regiunile sudice. iută – mortalitatea în masă a animalelor ca urmare a condițiilor de gheață, privând animalele de hrană. Mișcarea pe zăpadă adâncă este, de asemenea, dificilă pentru animale. Vulpile, de exemplu, în iernile înzăpezite preferă zonele din pădure sub molizi denși, unde stratul de zăpadă este mai subțire și aproape niciodată nu ies în poieni deschise și margini de pădure. Adâncimea zăpezii poate limita distribuția geografică a speciilor. De exemplu, căprioarele adevărate nu pătrund la nord în acele zone în care grosimea zăpezii în timpul iernii este mai mare de 40-50 cm.

Albul stratului de zăpadă dezvăluie animale întunecate. Selectarea camuflajului pentru a se potrivi cu culoarea de fundal a jucat aparent un rol major în apariția schimbărilor sezoniere de culoare la laptarmigan și potârnichie de tundra, iepurele de munte, hermină, nevăstuică și vulpea arctică. Pe Insulele Commander, împreună cu vulpile albe, există multe vulpi albastre. Conform observațiilor zoologilor, aceștia din urmă stau mai ales în apropierea stâncilor întunecate și a fâșiilor de surf fără gheață, în timp ce cei albi preferă zonele cu strat de zăpadă.

Caracteristici generale.În cursul evoluției, mediul terestre-aer a fost stăpânit mult mai târziu decât mediul acvatic. Viața pe uscat a necesitat adaptări care au devenit posibile doar cu un nivel relativ ridicat de organizare atât la plante, cât și la animale. O caracteristică a mediului terestre-aer al vieții este că organismele care trăiesc aici sunt înconjurate de aer și 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 (Tabelul 3).

Tabelul 3

Condițiile de viață pentru organismele din mediul aerian și acvatic (conform D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

Conditii de viata	Importanța condițiilor pentru organisme
mediul aerian	mediu acvatic
Umiditate	Foarte important (deseori în lipsă)	Nu are (întotdeauna în exces)
Densitate medie	Minor (cu excepția solului)	Mare în comparație cu rolul său pentru locuitorii aerului
Presiune	Aproape nici una	Mare (poate atinge 1000 de atmosfere)
Temperatura	Semnificativ (variază în limite foarte largi (de la -80 la +100 °C și mai mult)	Mai mică decât valoarea pentru locuitorii aerului (variază mult mai puțin, de obicei de la -2 la +40°C)
Oxigen	Neesențial (în mare parte în exces)	Esențial (deseori în lipsă)
Solide în suspensie	Neimportant; nu este folosit pentru alimente (în principal minerale)	Important (sursă de hrană, în special materie organică)
Substante dizolvate in mediu	Într-o oarecare măsură (relevant doar în soluțiile de sol)	Important (sunt necesare anumite cantități)

Impactul factorilor de mai sus este indisolubil legat de mișcarea maselor de aer - vântul. În procesul de evoluție, organismele vii ale mediului terestre-aer au dezvoltat adaptări caracteristice anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură. De exemplu, au apărut organe care asigură absorbția directă a oxigenului atmosferic în timpul respirației (plămânii și traheea animalelor, stomatele plantelor). Formațiunile scheletice (scheletul animalului, țesuturile mecanice și de susținere ale plantelor) au primit o dezvoltare puternică, care susțin organismul în condiții de densitate scăzută a mediului. Au fost dezvoltate adaptări pentru a proteja împotriva factorilor nefavorabili, cum ar fi periodicitatea și ritmul ciclurilor de viață, structura complexă a tegumentului, mecanismele de termoreglare etc. S-a format o strânsă legătură cu solul (membre de animale, rădăcini de plante), s-a dezvoltat mobilitatea animalelor în căutarea hranei şi au apărut curenţii de aer.seminţe, fructe şi polen de plante, animale zburătoare.

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

Densitate scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și controversa nesemnificativă. Toți locuitorii aerului sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin. Densitatea aerului nu oferă rezistență ridicată corpului 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 de 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. Dinozaurii uriași mezozoici au dus un stil de viață semi-acvatic. Un alt exemplu: plantele de sequoia înalte, erecte (Sequoja sempervirens), ajungând la 100 m, au lemn de susținere puternic, în timp ce în talii algei brune uriașe Macrocystis, crescând până la 50 m, elementele mecanice sunt doar foarte slab izolate în miez. parte a talului.

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 toate speciile de animale terestre sunt capabile de zbor activ. Acestea sunt în mare parte insecte și păsări, dar există și mamifere și reptile. Animalele terestre zboară în principal cu ajutorul eforturilor musculare. Unele animale pot aluneca folosind curenții de aer.

Datorită mobilității aerului, care există în straturile inferioare ale atmosferei, mișcării verticale și orizontale a maselor de aer, zborul pasiv al anumitor tipuri de organisme este posibil, dezvoltat. anemocorie -- dispersare prin curenti de aer. Organismele transportate pasiv de curenții de aer sunt numite colectiv aeroplancton, prin analogie cu locuitorii planctonici ai mediului acvatic. Pentru zborul pasiv de-a lungul N.M. Chernova, A.M. Organismele Bylova (1988) au adaptări speciale - dimensiuni reduse ale corpului, o creștere a suprafeței sale din cauza excrescentelor, dezmembrari puternice, o suprafață relativă mare a aripilor, utilizarea unei pânze etc.

Semințele anemocor și fructele plantelor au, de asemenea, dimensiuni foarte mici (de exemplu, semințe de fireweed) sau diverse anexe în formă de aripi (arțar Acer pseudoplatanum) și parașute (păpădie Taraxacum officinale)

Plantele polenizate de vânt au o serie de adaptări care îmbunătățesc proprietățile aerodinamice ale polenului. Tegumentul lor floral este de obicei redus și anterele nu sunt protejate în niciun fel de vânt.

În dispersarea plantelor, animalelor și microorganismelor, rolul principal îl au fluxurile de aer convenționale verticale și vânturile slabe. Furtunile și uraganele au, de asemenea, un impact semnificativ asupra mediului asupra organismelor terestre. Destul de des, vânturile puternice, în special care suflă într-o singură direcție, îndoaie ramurile și trunchiurile copacilor spre partea sub vânt și provoacă formarea de coroane în formă de steag.

În zonele în care vânturile puternice bat în mod constant, compoziția speciilor micilor animale zburătoare este de obicei slabă, deoarece acestea nu sunt capabile să reziste curenților puternici de aer. Astfel, o albină de miere zboară doar când forța vântului este de până la 7 - 8 m/s, iar afidele zboară doar când vântul este foarte slab, nedepășind 2,2 m/s. Animalele din aceste locuri dezvoltă tegumente dense care protejează corpul de răcire și pierderea umidității. Pe insulele oceanice cu vânturi puternice constante, predomină păsările și în special insectele, care și-au pierdut capacitatea de a zbura, le lipsesc aripile, deoarece cei care sunt capabili să se ridice în aer sunt aruncați în mare de vânt și mor.

Vântul provoacă o modificare a intensității transpirației la plante și este deosebit de pronunțat în timpul vântului uscat, care usucă aerul și poate duce la moartea plantelor. Principalul rol ecologic al mișcărilor orizontale ale aerului (vânturilor) este indirect și constă în întărirea sau 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.

Când este vânt, căldura este mai ușor de suportat, iar înghețul este mai dificil, iar uscarea și răcirea organismelor au loc mai repede.

Organismele terestre există în condiții de presiune relativ scăzută, care este cauzată de densitatea scăzută a aerului. În general, organismele terestre sunt mai stenobatice decât cele acvatice, deoarece fluctuațiile normale de presiune din mediul lor se ridică la fracții din atmosferă, iar pentru cele care se ridică la altitudini mari, de exemplu, păsările, nu depășesc 1/3 din normal.

Compoziția gazoasă a aerului, așa cum sa discutat deja mai devreme, în stratul de sol al atmosferei este destul de omogen (oxigen - 20,9%, azot - 78,1%, m.g. gaze - 1%, dioxid de carbon - 0,03% în volum) datorită capacității sale mari de difuzie și constantă. amestecarea prin convecție și fluxuri de vânt. În același timp, diferite impurități de particule gazoase, lichide, picături, praf (solide) care intră în atmosferă din surse locale au adesea o semnificație semnificativă pentru mediu.

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

În anumite zone ale stratului de aer de suprafață, conținutul de dioxid de carbon poate varia în limite destul de semnificative. Astfel, în absența vântului în marile centre industriale și orașe, concentrația acestuia poate crește de zece ori.

Există modificări zilnice regulate ale conținutului de dioxid de carbon din straturile solului, determinate de ritmul fotosintezei plantelor (Fig. 17).

Orez. 17. Modificări zilnice ale profilului vertical al concentrației de CO 2 în aerul pădurii (din W. Larcher, 1978)

Folosind exemplul modificărilor zilnice ale profilului vertical al concentrației de CO 2 în aerul pădurii, se arată că în timpul zilei, la nivelul coroanelor copacilor, dioxidul de carbon este cheltuit pentru fotosinteză, iar în absența vântului, o zonă săracă. aici se formează CO 2 (305 ppm), în care CO provine din atmosferă și sol (respirația solului). Noaptea se stabilește o stratificare stabilă a aerului cu o concentrație crescută de CO 2 în stratul de sol. Fluctuațiile sezoniere ale dioxidului de carbon sunt asociate cu modificări ale ratei de respirație a organismelor vii, mai ales a microorganismelor din sol.

În concentrații mari, dioxidul de carbon este toxic, dar astfel de concentrații sunt rare în natură. Conținutul scăzut de CO 2 inhibă procesul de fotosinteză. Pentru a crește rata fotosintezei în practica agriculturii cu seră și sere (în condiții de sol închis), concentrația de dioxid de carbon este adesea crescută artificial.

Pentru majoritatea locuitorilor mediului terestru, azotul din aer este un gaz inert, dar microorganisme precum bacteriile nodulare, azotobacteriile și clostridiile au capacitatea de a-l lega și de a-l implica în ciclul biologic.

Principala sursă modernă de poluare fizică și chimică a atmosferei este antropică: întreprinderi industriale și de transport, eroziunea solului etc. Astfel, dioxidul de sulf este toxic pentru plante în concentrații de la o cincizeci de mii la o milioneme din volumul aerului. Lichenii mor atunci când există urme de dioxid de sulf în mediu. Prin urmare, plantele care sunt deosebit de sensibile la SO 2 sunt adesea folosite ca indicatori ai conținutului său în aer. Molidul și pinul comun, artarul, teiul și mesteacanul sunt sensibili la fum.

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. În diferite condiții meteorologice, 42-70% din constanta solară ajunge la suprafața Pământului. Trecând prin atmosferă, radiația solară suferă o serie de modificări nu numai în ceea ce privește cantitatea, ci și compoziția. Radiația cu unde scurte este absorbită de scutul de ozon și de oxigenul din aer. Razele infrarosii sunt absorbite in atmosfera de vaporii de apa si dioxidul de carbon. Restul ajunge la suprafața Pământului sub formă de radiație directă sau difuză.

Combinația dintre radiațiile solare directe și difuze reprezintă de la 7 la 7„ din radiația totală, în timp ce în zilele înnorate radiația difuză este de 100%. La latitudini mari predomină radiația difuză, în timp ce la tropice predomină radiația directă. Radiația împrăștiată conține până la 80% din razele galben-roșii la amiază, radiația directă - de la 30 la 40%. În zilele senine și însorite, radiația solară care ajunge la suprafața Pământului constă în 45% lumină vizibilă (380 - 720 nm) și 45% radiație infraroșie. Doar 10% provine din radiațiile ultraviolete. Regimul de radiații este influențat semnificativ de praful atmosferic. Datorită poluării sale, în unele orașe iluminarea poate fi de 15% sau mai puțin din iluminarea din afara orașului.

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 (Fig. 18).

Orez. 18. Distribuția radiației solare în funcție de înălțimea Soarelui deasupra orizontului (A 1 - înaltă, A 2 - scăzută)

În funcție de anotimp și de ora zilei, și intensitatea luminii fluctuează. 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. Prin urmare, în zonele muntoase există întotdeauna mai multă radiație solară cu unde scurte.

Copacii, arbuștii și culturile de plante umbră zona și creează un microclimat special, slăbind radiația (Fig. 19).

Orez. 19.

A - într-o pădure rară de pini; B - în culturile de porumb Din radiația activă fotosintetic primită, 6-12% este reflectată (R) de la suprafața plantării

Astfel, în diferite habitate, nu numai intensitatea radiației diferă, ci și compoziția sa spectrală, durata iluminării plantelor, distribuția spațială și temporală a luminii de diferite intensități etc. În consecință, adaptările organismelor la viața într-un mediul terestru sub unul sau altul regim de lumină sunt de asemenea variate. După cum am observat mai devreme, în legătură cu lumină există trei grupuri principale de plante: iubitoare de lumină(heliofite), iubitoare de umbre(sciofiții) și tolerant la umbră. Plantele iubitoare de lumină și cele de umbră diferă prin poziția optimului lor ecologic.

La plantele iubitoare de lumină este situat în zona de plină lumină solară. Umbrirea puternică are un efect deprimant asupra lor. Acestea sunt plantele de teren deschis sau ierburile de stepă și pajiști bine luminate (nivelul superior al arboretului de iarbă), licheni de stâncă, plante erbacee de primăvară timpurie din pădurile de foioase, cele mai cultivate plante de teren deschis și buruieni etc. plantele iubitoare au un optim în zona de lumină slabă și nu pot tolera lumina puternică. Acestea sunt în principal straturile umbrite inferioare ale comunităților complexe de plante, unde umbrirea este rezultatul „interceptării” luminii de către plante mai înalte și co-locuitori. Aceasta include multe plante de interior și de seră. În cea mai mare parte, acestea provin din acoperirea erbacee sau din flora epifită a pădurilor tropicale.

Curba ecologică a relației cu lumina la plantele tolerante la umbră este oarecum asimetrică, deoarece acestea cresc și se dezvoltă mai bine în plină lumină, dar se adaptează bine la lumina slabă. Sunt un grup comun și extrem de flexibil de plante în mediile terestre.

Plantele din mediul terestru-aer au dezvoltat adaptări la diverse condiții de lumină: anatomo-morfologice, fiziologice etc.

Un exemplu clar de adaptări anatomice și morfologice este schimbarea aspectului în diferite condiții de lumină, de exemplu, dimensiunea inegală a lamelor frunzelor la plantele înrudite în poziție sistematică, dar care trăiesc în iluminare diferită (clopot de luncă - Campanula patula și pădure - C. trachelium, violet de câmp -- Viola arvensis, care crește în câmpuri, pajiști, margini de pădure și violete de pădure -- V. mirabilis), fig. 20.

Orez. 20. Distribuția dimensiunilor frunzelor în funcție de condițiile de viață ale plantei: de la umed la uscat și de la umbrit la însorit

Notă. Zona umbrită corespunde condițiilor existente în natură

În condiții de exces și lipsă de lumină, aranjarea spațială a lamelor frunzelor la plante variază semnificativ. La plantele heliofite, frunzele sunt orientate pentru a reduce afluxul de radiații în timpul celor mai „periculoase” ore de zi. Lamele frunzelor sunt situate vertical sau la un unghi mare față de planul orizontal, astfel încât în ​​timpul zilei frunzele primesc în mare parte raze de alunecare (Fig. 21).

Acest lucru este deosebit de pronunțat la multe plante de stepă. O adaptare interesantă la slăbirea radiației primite este în așa-numitele plante „compas” (salată verde - Lactuca serriola etc.). Frunzele de salată sălbatică sunt situate în același plan, orientate de la nord la sud, iar la amiază sosirea radiațiilor la suprafața frunzei este minimă.

La plantele tolerante la umbră, frunzele sunt aranjate astfel încât să primească cantitatea maximă de radiație incidentă.

Orez. 21.

1,2 -- frunze cu diferite unghiuri de înclinare; S 1, S 2 - radiația directă care ajunge la ei; Stot - aportul total al plantei

Adesea, plantele tolerante la umbră sunt capabile de mișcări de protecție: schimbând poziția lamelor frunzelor atunci când sunt expuse la lumină puternică. Zonele de acoperire cu iarbă cu frunze de oxalis îndoite coincid relativ precis cu locația unor erupții solare mari. O serie de caracteristici adaptive pot fi remarcate în structura frunzei ca principal receptor al radiației solare. De exemplu, la multe heliofite, suprafața frunzei ajută la reflectarea luminii solare (strălucitoare - în dafin, acoperită cu un strat ușor păros - în cactus, euphorbie) sau slăbește efectul acestora (cuticulă groasă, pubescență densă). Structura internă a frunzei se caracterizează prin dezvoltarea puternică a țesutului palisat și prezența unui număr mare de cloroplaste mici și ușoare (Fig. 22).

Una dintre reacțiile de protecție ale cloroplastelor la excesul de lumină este capacitatea lor de a schimba orientarea și de a se mișca în interiorul celulei, care este exprimată clar în plantele ușoare.

În lumină puternică, cloroplastele ocupă o poziție de perete în celulă și devin o „margine” spre direcția razelor. La lumină slabă, ele sunt distribuite difuz în celulă sau se acumulează în partea inferioară a acesteia.

Orez. 22.

1 - tisa; 2- zada; 3 - copita; 4 - iarbă de primăvară (După T.K. Goryshina, E.G. Spring, 1978)

Adaptări fiziologice plantele la condițiile de lumină ale mediului sol-aer acoperă diverse funcții vitale. S-a stabilit că la plantele iubitoare de lumină, procesele de creștere reacționează mai sensibil la lipsa luminii în comparație cu plantele umbrite. Ca rezultat, există o alungire crescută a tulpinilor, ceea ce ajută plantele să pătrundă în lumină și în nivelurile superioare ale comunităților de plante.

Principalele adaptări fiziologice la lumină se află în zona fotosintezei. În termeni generali, modificarea fotosintezei în funcție de intensitatea luminii este exprimată prin „curba luminii de fotosinteză”. Următorii săi parametri sunt de importanță ecologică (Fig. 23).

• 1. Punctul de intersecție al curbei cu axa ordonatelor (Fig. 23, A) corespunde mărimii și direcției schimbului de gaze la plante în întuneric complet: fotosinteza este absentă, are loc respirația (nu absorbția, ci eliberarea de CO 2), prin urmare punctul a se află sub axa x.
• 2. Punctul de intersecție al curbei luminii cu axa absciselor (Fig. 23, b) caracterizează „punctul de compensare”, adică intensitatea luminii la care fotosinteza (absorbția CO 2 ) echilibrează respirația (eliberarea CO 2 ).
• 3. Intensitatea fotosintezei cu creșterea luminii crește doar până la o anumită limită, apoi rămâne constantă - curba luminii a fotosintezei atinge un „plato de saturație”.

Orez. 23.

A - diagrama generala; B -- curbe pentru plante iubitoare de lumină (1) și tolerante la umbră (2).

În fig. 23, zona de inflexiune este desemnată în mod convențional printr-o curbă netedă, a cărei rupere corespunde unui punct V. Proiecția punctului c pe axa x (punctul d) caracterizează intensitatea luminii „saturată”, adică valoarea peste care lumina nu mai crește intensitatea fotosintezei. Proiecția pe axa ordonatelor (punctul d) corespunde celei mai mari intensități a fotosintezei pentru o anumită specie într-un anumit mediu sol-aer.

4. O caracteristică importantă a curbei luminii este unghiul de înclinare (a) față de abscisă, care reflectă gradul de creștere a fotosintezei odată cu creșterea radiației (în zona intensității luminii relativ scăzute).

Plantele prezintă o dinamică sezonieră în răspunsul lor la lumină. Astfel, la rogozul păros (Carex pilosa), la începutul primăverii în pădure, frunzele nou răsărite au un platou de saturație luminoasă a fotosintezei la 20 - 25 mii de lux; cu umbrire de vară la aceleași specii, curbele dependenței de fotosinteza luminii devine corespunzatoare parametrilor de „umbra”, adică frunzele dobândesc capacitatea de a folosi mai eficient lumina slabă; aceleași frunze, după iernarea sub coronamentul unei păduri de primăvară fără frunze, afișează din nou trăsăturile „luminoase” ale fotosinteză.

O formă unică de adaptare fiziologică în timpul unei lipse puternice de lumină este pierderea capacității plantei de a fotosintetiza și trecerea la nutriția heterotrofică cu substanțe organice gata preparate. Uneori, o astfel de tranziție a devenit ireversibilă din cauza pierderii clorofilei de către plante, de exemplu, orhideele din pădurile umbroase de molid (Goodyera repens, Weottia nidus avis), orhideele (Monotropa hypopitys). Ei trăiesc din materia organică moartă obținută din copaci și alte plante. Această metodă de nutriție se numește saprofită, iar plantele sunt numite saprofite.

Pentru marea majoritate a animalelor terestre cu activitate de zi și de noapte, vederea este una dintre metodele de orientare și este importantă pentru căutarea prăzii. Multe specii de animale au, de asemenea, viziunea culorilor. În acest sens, animalele, în special victimele, au dezvoltat trăsături adaptative. Acestea includ colorarea protectoare, de camuflaj și de avertizare, similitudine protectoare, mimetism etc. Apariția florilor viu colorate ale plantelor superioare este asociată și cu caracteristicile aparatului vizual al polenizatorilor și, în cele din urmă, cu regimul de lumină al mediului.

Modul de apă. Deficiența de umiditate este una dintre cele mai semnificative caracteristici ale mediului sol-aer al vieții. Evoluția organismelor terestre a avut loc prin adaptare la obținerea și conservarea umidității. Regimurile de umiditate ale mediului de pe uscat sunt variate - de la saturația completă și constantă a aerului cu vapori de apă, unde cad câteva mii de milimetri de precipitații pe an (regiuni de climat ecuatorial și musonico-tropical) până la absența aproape completă a acestora în uscat. aer de deserturi. Astfel, în deșerturile tropicale precipitațiile medii anuale sunt mai mici de 100 mm pe an și, în același timp, ploaia nu cade în fiecare an.

Cantitatea anuală de precipitații nu face întotdeauna posibilă evaluarea alimentării cu apă a organismelor, deoarece aceeași cantitate poate caracteriza un climat deșert (în subtropicale) și unul foarte umed (în Arctica). Un rol important îl joacă raportul dintre precipitații și evaporare (evaporația totală anuală de la suprafața liberă a apei), care variază și în diferite regiuni ale globului. Se numesc zonele în care această valoare depășește cantitatea anuală de precipitații arid(uscat, arid). Aici, de exemplu, plantele se confruntă cu lipsa umidității în cea mai mare parte a sezonului de creștere. Se numesc zonele în care plantele sunt asigurate cu umiditate umed, sau umed. Zonele de tranziție sunt adesea identificate - semi-arid(semi-arid).

Dependența vegetației de precipitațiile și temperatura medie anuală este prezentată în Fig. 24.

Orez. 24.

1 -- pădure tropicală; 2 -- pădure de foioase; 3 - stepă; 4 - deșert; 5 -- pădure de conifere; 6 -- tundra arctică și montană

Alimentarea cu apă a organismelor terestre depinde de regimul precipitațiilor, de prezența rezervoarelor, a rezervelor de umiditate a solului, de apropierea apelor subterane etc. Acest lucru a contribuit la dezvoltarea multor adaptări ale organismelor terestre la diverse regimuri de alimentare cu apă.

În fig. 25 de la stânga la dreapta arată trecerea de la algele inferioare care trăiesc în apă cu celule fără vacuole la alge terestre poikilohidrice primare, formarea de vacuole în verdele acvatic și carofite, trecerea de la talofite cu vacuole la cormofitele homoyohidrice (distribuția mușchilor - hidrofite). este încă limitată la habitatele cu aer cu umiditate ridicată, în habitatele uscate mușchii devin poikilohidric secundar); printre ferigi și angiosperme (dar nu printre gimnosperme) există și forme poikilohidrice secundare. Majoritatea plantelor cu frunze sunt homoyohidrice datorită prezenței protecției cuticulare împotriva transpirației și vacuolării puternice a celulelor lor. Trebuie remarcat faptul că xerofilitatea animalelor și plantelor este caracteristică numai mediului sol-aer.

Orez. 2

Precipitațiile (ploaie, grindină, zăpadă), pe lângă faptul că furnizează apă și creează rezerve de umiditate, joacă adesea un alt rol de mediu. De exemplu, în timpul ploilor abundente, solul nu are timp să absoarbă umiditatea, apa curge rapid în pâraiele puternice și transportă adesea plante slab înrădăcinate, animale mici și pământ fertil în lacuri și râuri. În câmpiile inundabile, ploaia poate provoca inundații și, astfel, poate avea efecte adverse asupra plantelor și animalelor care trăiesc acolo. În locurile inundate periodic, se formează faună și floră unică de luncă.

Grindina are, de asemenea, un efect negativ asupra plantelor și animalelor. Culturile agricole din câmpurile individuale sunt uneori complet distruse de acest dezastru natural.

Rolul ecologic al stratului de zăpadă este divers. Pentru plantele ai căror muguri de reînnoire se află în sol sau în apropierea suprafeței acestuia și pentru multe animale mici, zăpada joacă rolul unui înveliș termoizolant, ferindu-le de temperaturile scăzute de iarnă. Când înghețurile sunt peste -14°C sub un strat de zăpadă de 20 cm, temperatura solului nu scade sub 0,2°C. Stratul adânc de zăpadă protejează părțile verzi ale plantelor de îngheț, cum ar fi Veronica officinalis, iarba cu copite etc., care trec sub zăpadă fără a-și vărsa frunzele. Micile animale terestre duc un stil de viață activ iarna, creând numeroase galerii de pasaje sub zăpadă și în grosimea acesteia. În prezența alimentelor fortificate, rozătoarele (șoareci de lemn și cu gât galben, o serie de șobolani, șobolani de apă etc.) se pot reproduce acolo în iernile înzăpezite. În timpul înghețurilor severe, cocoșul de alun, potârnichile și cocoșul negru se ascund sub zăpadă.

Acoperirea de zăpadă de iarnă împiedică adesea animalele mari să obțină hrană și să se miște, mai ales când se formează o crustă de gheață la suprafață. Astfel, elanul (Alces alces) depășește liber un strat de zăpadă de până la 50 cm adâncime, dar acesta este inaccesibil animalelor mai mici. Adesea, în timpul iernilor cu zăpadă, se observă moartea căprioarelor și a mistreților.

Cantitățile mari de zăpadă au, de asemenea, un impact negativ asupra plantelor. Pe lângă deteriorarea mecanică sub formă de așchii de zăpadă sau de suflantă de zăpadă, un strat gros de zăpadă poate duce la umezirea plantelor și, atunci când zăpada se topește, mai ales într-o primăvară lungă, la înmuierea plantelor.

Orez. 26.

Plantele și animalele suferă de temperaturi scăzute și vânturi puternice în iernile cu puțină zăpadă. Astfel, în anii când există puțină zăpadă, mor rozătoarele asemănătoare șoarecilor, alunițele și alte animale mici. În același timp, în latitudinile unde precipitațiile cad sub formă de zăpadă iarna, plantele și animalele s-au adaptat istoric la viața în zăpadă sau la suprafața acesteia, dezvoltând diverse caracteristici anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură. De exemplu, la unele animale suprafața de susținere a picioarelor lor crește în timpul iernii prin creșterea excesivă a acestora cu păr aspru (Fig. 26), pene și scute cornoase.

Alții migrează sau cad într-o stare inactivă - somn, hibernare, diapauză. Un număr de animale trec la hrănirea cu anumite tipuri de furaje.

Orez. 5.27.

Albul stratului de zăpadă dezvăluie animale întunecate. Schimbarea sezonieră a culorii la laptarmigan și la potârnichea de tundra, hermină (Fig. 27), iepurele de munte, nevăstuica și vulpea arctică este, fără îndoială, asociată cu selecția pentru camuflare pentru a se potrivi cu culoarea de fundal.

Precipitațiile, pe lângă impactul direct asupra organismelor, determină una sau alta umiditate a aerului, care, după cum sa menționat deja, joacă un rol important în viața plantelor și animalelor, deoarece afectează intensitatea metabolismului apei. Evaporarea de la suprafața corpului animalelor și transpirația la plante sunt mai intense, cu atât aerul este mai puțin saturat cu vapori de apă.

Absorbția de către părțile supraterane a picăturilor de umiditate lichidă căzută sub formă de ploaie, precum și a umidității vaporoase din aer, la plantele superioare se găsește în epifitele pădurilor tropicale, care absorb umiditatea pe întreaga suprafață a frunzelor și rădăcini aeriene. Ramurile unor arbuști și copaci, de exemplu saxauls - Halaxylon persicum, H. aphyllum, pot absorbi umezeala vaporoasă din aer. La plantele cu spori superiori și în special la plantele inferioare, absorbția umidității de către părțile supraterane este o metodă obișnuită de nutriție a apei (mușchi, licheni etc.). Cu o lipsă de umiditate, mușchii și lichenii sunt capabili să supraviețuiască mult timp într-o stare aproape de uscare la aer, căzând în animație suspendată. Dar, de îndată ce plouă, aceste plante absorb rapid umiditatea cu toate părțile pământului, capătă moliciune, restabilește turgul și reia procesele de fotosinteză și creștere.

La plantele din habitatele terestre foarte umede, este adesea nevoie să se elimine excesul de umiditate. De regulă, acest lucru se întâmplă atunci când solul este bine încălzit și rădăcinile absorb în mod activ apa și nu există transpirație (dimineața sau în timpul ceții, când umiditatea aerului este de 100%).

Excesul de umiditate este îndepărtat prin guttation -- aceasta este eliberarea apei prin celule excretoare speciale situate de-a lungul marginii sau la vârful frunzei (Fig. 28).

Orez. 28.

1 - în cereale, 2 - în căpșuni, 3 - în lalele, 4 - în lapte, 5 - în Sarmatian bellevalia, 6 - în trifoi

Nu numai higrofitele, ci și multe mezofite sunt capabile de gutație. De exemplu, în stepele ucrainene, gutația a fost găsită la mai mult de jumătate din toate speciile de plante. Multe ierburi de luncă umidifică atât de mult încât udă suprafața solului. Așa se adaptează animalele și plantele la distribuția sezonieră a precipitațiilor, la cantitatea și natura acesteia. Aceasta determină compoziția plantelor și animalelor, momentul anumitor faze din ciclul lor de dezvoltare.

Umiditatea este afectată și de condensarea vaporilor de apă, care apare adesea în stratul de suprafață al aerului atunci când temperatura se schimbă. Roua apare când temperatura scade seara. Adesea, roua cade în astfel de cantități încât udă abundent plantele, se varsă în sol, crește umiditatea aerului și creează condiții favorabile pentru organismele vii, mai ales când există puține alte precipitații. Plantele contribuie la depunerea de rouă. Răcindu-se noaptea, condensează vaporii de apă pe ei înșiși. Regimul de umiditate este afectat semnificativ de ceata, norii grosi si alte fenomene naturale.

La caracterizarea cantitativă a habitatului plantei pe baza factorului apă, se folosesc indicatori care reflectă conținutul și distribuția umidității nu numai în aer, ci și în sol. apa din sol, sau umiditatea solului, este una dintre principalele surse de umiditate pentru plante. Apa din sol este într-o stare fragmentată, intercalate cu pori de diferite dimensiuni și forme, are o interfață mare cu solul și conține o serie de cationi și anioni. Prin urmare, umiditatea solului este eterogenă în proprietăți fizice și chimice. Nu toată apa conținută în sol poate fi folosită de plante. Pe baza stării sale fizice, mobilității, disponibilității și importanței pentru plante, apa din sol este împărțită în gravitațională, higroscopică și capilară.

Solul conține și umiditate vaporoasă, care ocupă toți porii lipsiți de apă. Acesta este aproape întotdeauna (cu excepția solurilor deșertice) vapori de apă saturati. Când temperatura scade sub 0°C, umiditatea solului se transformă în gheață (inițial apă liberă, iar cu răcirea ulterioară - o parte din apa legată).

Cantitatea totală de apă care poate fi reținută de sol (determinată prin adăugarea de apă în exces și apoi așteptarea până când încetează să picure) se numește capacitatea de umiditate a câmpului.

În consecință, cantitatea totală de apă din sol nu poate caracteriza gradul de alimentare cu umiditate a plantelor. Pentru a-l determina, este necesar să se scadă coeficientul de ofilire din cantitatea totală de apă. Cu toate acestea, apa din sol accesibilă fizic nu este întotdeauna disponibilă fiziologic pentru plante din cauza temperaturii scăzute a solului, lipsei de oxigen în apa din sol și aerul din sol, aciditatea solului și concentrația mare de săruri minerale dizolvate în apa din sol. Discrepanța dintre absorbția apei de către rădăcini și eliberarea acesteia de către frunze duce la ofilirea plantelor. Dezvoltarea nu numai a părților supraterane, ci și a sistemului radicular al plantelor depinde de cantitatea de apă disponibilă fiziologic. La plantele care cresc pe soluri uscate, sistemul radicular, de regulă, este mai ramificat și mai puternic decât pe solurile umede (Fig. 29).

Orez. 29.

1 -- cu multe precipitații; 2 - în medie; 3 -- la scăzut

Una dintre sursele de umiditate a solului este apele subterane. Când nivelul lor este scăzut, apa capilară nu ajunge în sol și nu afectează regimul de apă al acestuia. Umezirea solului doar din cauza precipitațiilor provoacă fluctuații puternice ale umidității sale, care afectează adesea negativ plantele. Un nivel prea ridicat al apei subterane este, de asemenea, dăunător, deoarece duce la îmbogățirea solului, epuizarea oxigenului și îmbogățirea în săruri minerale. Umiditatea constantă a solului, indiferent de capriciile vremii, asigură un nivel optim al apei subterane.

Condiții de temperatură. O caracteristică distinctivă a mediului terestre-aer este gama largă de fluctuații de temperatură. În majoritatea zonelor terestre, intervalele de temperatură zilnice și anuale sunt de zeci de grade. Modificările temperaturii aerului sunt deosebit de semnificative în deșerturi și regiunile continentale subpolare. De exemplu, intervalul de temperatură sezonier în deșerturile Asiei Centrale este de 68-77°C, iar intervalul de temperatură zilnic este de 25-38°C. În vecinătatea Yakutsk, temperatura medie în ianuarie este de 43 ° C, temperatura medie în iulie este de +19 ° C, iar intervalul anual este de la -64 la +35 ° C. În Trans-Urali, variația anuală a temperaturii aerului este puternică și se combină cu o mare variabilitate a temperaturilor lunilor de iarnă și primăvară în diferiți ani. Cea mai rece lună este ianuarie, temperatura medie a aerului variază de la -16 la -19°C, în unii ani scade la -50°C, cea mai caldă lună este iulie cu temperaturi de la 17,2 la 19,5°C. Temperaturile maxime pozitive sunt 38--41°C.

Fluctuațiile de temperatură la suprafața solului sunt și mai semnificative.

Plantele terestre ocupă o zonă adiacentă suprafeței solului, adică „interfeței”, pe care are loc tranziția razelor incidente de la un mediu la altul sau, în alt mod, de la transparent la opac. Pe această suprafață se creează un regim termic special: ziua are loc o încălzire puternică datorită absorbției razelor de căldură, noaptea are loc o răcire puternică din cauza radiațiilor. De aici, stratul de aer al solului suferă cele mai mari fluctuații zilnice de temperatură, care sunt cele mai pronunțate pe solul gol.

Regimul termic al habitatelor vegetale, de exemplu, este caracterizat pe baza măsurătorilor de temperatură direct în stratul de vegetație. În comunitățile ierboase, măsurătorile se fac în interiorul și la suprafața arboretului de iarbă, iar în păduri, unde există un anumit gradient vertical de temperatură, în mai multe puncte la diferite înălțimi.

Rezistența la schimbările de temperatură în mediu în organismele terestre variază și depinde de habitatul specific în care se desfășoară viața lor. Astfel, plantele terestre cu frunze cresc în cea mai mare parte într-un interval larg de temperatură, adică sunt euriterme. Durata lor de viață în stare activă se extinde, de regulă, de la 5 la 55°C, în timp ce aceste plante sunt productive între 5 și 40°C. Plantele din regiunile continentale, care se caracterizează printr-o variație clară a temperaturii diurne, se dezvoltă cel mai bine atunci când noaptea este cu 10-15°C mai rece decât ziua. Acest lucru se aplică majorității plantelor din zona temperată - cu o diferență de temperatură de 5-10 ° C și plantelor tropicale cu o amplitudine și mai mică - aproximativ 3 ° C (Fig. 30).

Orez. treizeci.

La organismele poikiloterme, odată cu creșterea temperaturii (T), durata de dezvoltare (t) scade din ce în ce mai rapid. Rata de dezvoltare Vt poate fi exprimată prin formula Vt = 100/t.

Pentru a atinge un anumit stadiu de dezvoltare (de exemplu, la insecte - dintr-un ou), i.e. pupația, stadiul imaginar, necesită întotdeauna o anumită temperatură. Produsul temperaturii efective (temperatura peste punctul zero de dezvoltare, adică T - To) cu durata dezvoltării (t) dă o specie specifică constantă termică dezvoltare c=t(T--To). Folosind această ecuație, puteți calcula momentul debutului unui anumit stadiu de dezvoltare, de exemplu, al unui dăunător al plantelor, la care controlul său este eficient.

Plantele, ca organisme poikiloterme, nu au propria lor temperatură stabilă a corpului. Temperatura lor este determinată de echilibrul termic, adică de raportul dintre absorbția și eliberarea energiei. Aceste valori depind de multe proprietăți atât ale mediului înconjurător (dimensiunea sosirii radiațiilor, temperatura aerului înconjurător și mișcarea acestuia), cât și ale plantelor în sine (culoarea și alte proprietăți optice ale plantei, dimensiunea și locația frunzele etc.). Rolul principal este jucat de efectul de răcire al transpirației, care previne supraîncălzirea severă a plantelor din habitatele fierbinți. Ca urmare a motivelor de mai sus, temperatura plantelor diferă de obicei (deseori destul de semnificativ) de temperatura ambiantă. Aici sunt posibile trei situații: temperatura plantei este mai mare decât temperatura ambiantă, mai mică decât aceasta, egală sau foarte apropiată de aceasta. Excesul de temperatură a plantelor față de temperatura aerului are loc nu numai în habitatele foarte încălzite, ci și în habitatele mai reci. Acest lucru este facilitat de culoarea închisă sau de alte proprietăți optice ale plantelor, care măresc absorbția radiației solare, precum și de caracteristicile anatomice și morfologice care ajută la reducerea transpirației. Plantele arctice se pot încălzi destul de vizibil (Fig. 31).

Un alt exemplu este salcia pitică - Salix arctica din Alaska, ale cărei frunze sunt cu 2--11 °C mai calde decât aerul în timpul zilei și chiar și noaptea în timpul „ziua de 24 de ore” polară - cu 1--3 °C.

Pentru efemeroizii de primăvară timpurie, așa-numiții „ghiocei”, încălzirea frunzelor oferă oportunitatea unei fotosinteze destul de intense în zilele însorite, dar încă reci de primăvară. Pentru habitatele reci sau cele asociate cu fluctuațiile sezoniere de temperatură, o creștere a temperaturii plantelor este foarte importantă din punct de vedere ecologic, deoarece procesele fiziologice devin astfel independente, într-o anumită măsură, de mediul termic din jur.

Orez. 31.

În dreapta este intensitatea proceselor de viață din biosferă: 1 - cel mai rece strat de aer; 2 -- limita superioară a creșterii lăstarilor; 3, 4, 5 - zona de cea mai mare activitate a proceselor de viață și acumulare maximă de materie organică; 6 -- nivelul de permafrost și limita inferioară de înrădăcinare; 7 - zona cu cele mai scăzute temperaturi ale solului

O scădere a temperaturii plantelor în comparație cu aerul înconjurător se observă cel mai adesea în zonele foarte iluminate și încălzite ale sferei terestre (deșert, stepă), unde suprafața frunzelor plantelor este mult redusă, iar transpirația crescută ajută la îndepărtarea excesului de căldură și previne supraîncălzirea. În termeni generali, putem spune că în habitatele calde temperatura părților supraterane ale plantelor este mai scăzută, iar în habitatele reci este mai mare decât temperatura aerului. Coincidența temperaturii plantelor cu temperatura aerului ambiant este mai puțin frecventă - în condiții care exclud un aflux puternic de radiații și transpirație intensă, de exemplu, la plante erbacee sub coronamentul pădurilor și în zone deschise - pe vreme înnorată sau pe timp de ploaie .

În general, organismele terestre sunt mai euriterme decât cele acvatice.

În mediul sol-aer, condițiile de viață sunt complicate de existență schimbările de vreme. Vremea este starea în continuă schimbare a atmosferei de la suprafața pământului, până la aproximativ o altitudine de 20 km (limita troposferei). Variabilitatea vremii se manifestă prin variații constante ale combinației factorilor de mediu, cum ar fi temperatura și umiditatea aerului, înnorarea, precipitațiile, puterea și direcția vântului etc. (Fig. 32).

Orez. 32.

Schimbările de vreme, împreună cu alternanța lor regulată în ciclul anual, se caracterizează prin fluctuații neperiodice, care complică semnificativ condițiile de existență a organismelor terestre. În fig. 33, folosind exemplul omizii de molii Carpocapsa pomonella, arată dependența mortalității de temperatură și umiditate relativă.

Orez. 33.

De aici rezultă că curbele de mortalitate egale au o formă concentrică și că zona optimă este limitată de umiditatea relativă de 55 și 95% și temperatura de 21 și 28 ° C.

Lumina, temperatura și umiditatea aerului determină de obicei nu maximul, ci gradul mediu de deschidere a stomatelor la plante, deoarece coincidența tuturor condițiilor care favorizează deschiderea lor se întâmplă rar.

Regimul meteorologic pe termen lung caracterizează climatul zonei. Conceptul de climă include nu numai valorile medii ale fenomenelor meteorologice, ci și variațiile anuale și zilnice ale acestora, abaterile de la acestea și frecvența acestora. Clima este determinată de condițiile geografice ale zonei.

Principalii factori climatici sunt temperatura și umiditatea, măsurate prin cantitatea de precipitații și saturația aerului cu vapori de apă. Astfel, în țările îndepărtate de mare, are loc o tranziție treptată de la un climat umed printr-o zonă intermediară semiaridă cu perioade secetoase ocazionale sau periodice la un teritoriu arid, care se caracterizează prin secetă prelungită, salinizarea solului și a apei (Fig. 34). ).

Orez. 34.

Notă: unde curba precipitațiilor intersectează linia ascendentă de evapotranspirație, este situată limita dintre climatele umede (stânga) și aride (dreapta). Orizontul humus este prezentat în negru, orizontul iluvial este prezentat în umbrire.

Fiecare habitat este caracterizat de un anumit climat ecologic, adică clima stratului de aer al solului sau ecoclimat.

Vegetația are o mare influență asupra factorilor climatici. Astfel, sub coronamentul pădurii, umiditatea aerului este întotdeauna mai mare, iar fluctuațiile de temperatură sunt mai mici decât în ​​poieni. Regimul de lumină al acestor locuri este și el diferit. Diferitele asociații de plante își formează propriul regim de lumină, temperatură, umiditate, i.e. fitoclimat.

Datele de ecoclimat sau fitoclimat nu sunt întotdeauna suficiente pentru a caracteriza pe deplin condițiile climatice ale unui anumit habitat. Elementele de mediu locale (relief, expunere, vegetație etc.) modifică foarte des regimul de lumină, temperatură, umiditate, circulație a aerului într-o anumită zonă în așa fel încât să se deosebească semnificativ de condițiile climatice ale zonei. Se numesc modificări climatice locale care se dezvoltă în stratul de suprafață al aerului microclimat. De exemplu, condițiile de viață din jurul larvelor de insecte care trăiesc sub scoarța unui copac sunt diferite de cele din pădurea în care crește copacul. Temperatura laturii sudice a trunchiului poate fi cu 10 - 15°C mai mare decât temperatura laturii sale nordice. Vizuinile, golurile copacilor și peșterile locuite de animale au un microclimat stabil. Nu există diferențe clare între ecoclimat și microclimat. Se crede că ecoclima este climatul unor zone mari, iar microclimatul este climatul unor zone mici individuale. Microclimatul influențează organismele vii dintr-un anumit teritoriu sau localitate (Fig. 35).

Orez. 3

în vârf este o pantă bine încălzită de expunere sudică;

dedesubt - o secțiune orizontală a plakorului (compoziția floristică în ambele secțiuni este aceeași)

Prezența multor microclimate într-o zonă asigură coexistența unor specii cu cerințe diferite pentru mediul extern.

Zonalitatea geografică și zonalitatea. Distribuția organismelor vii pe Pământ este strâns legată de zonele și zonele geografice. Centurile au o extensie latitudinală, care, în mod natural, se datorează în primul rând limitelor radiațiilor și naturii circulației atmosferice. Există 13 zone geografice pe suprafața globului, răspândite pe continente și oceane (Fig. 36).

Orez. 36.

Acestea sunt ca arctic, antarctic, subarctic, subantarctic, Nord si Sud moderat, Nord si Sud subarctic, Nord si Sud tropical, Nord si Sud subecuatorialeȘi ecuatorial.În interiorul curelelor există zone geografice, unde, împreună cu condițiile de radiație, se ia în considerare umiditatea suprafeței pământului și raportul dintre căldură și umiditate caracteristic unei zone date. Spre deosebire de ocean, unde furnizarea de umiditate este completă, pe continente raportul dintre căldură și umiditate poate avea diferențe semnificative. De aici, zonele geografice se extind către continente și oceane, iar zonele geografice doar către continente. Distinge de latitudineȘi meridianul sau zone naturale longitudinale. Primele se întind de la vest la est, cele din urmă de la nord la sud. Pe direcția longitudinală, zonele latitudinale sunt împărțite în subzone, iar în latitudine - pe provincii.

Fondatorul doctrinei zonalității naturale este V.V.Dokuchaev (1846-1903), care a fundamentat zonalitatea ca lege universală a naturii. Toate fenomenele din biosfere sunt supuse acestei legi. Principalele motive pentru zonare sunt forma Pământului și poziția sa față de soare. Pe lângă latitudine, distribuția căldurii pe Pământ este influențată de natura reliefului și de înălțimea zonei deasupra nivelului mării, de raportul dintre pământ și mare, curenții marini etc.

Ulterior, fundațiile de radiație pentru formarea zonalității globului au fost dezvoltate de A. A. Grigoriev și M. I. Budyko. Pentru a stabili o caracteristică cantitativă a relației dintre căldură și umiditate pentru diferite zone geografice, au determinat niște coeficienți. Raportul dintre căldură și umiditate este exprimat prin raportul dintre balanța radiațiilor de suprafață la căldura latentă de evaporare și cantitatea de precipitare (indicele de uscăciune a radiațiilor). A fost instituită o lege, numită legea zonării geografice periodice (A. A. Grigorieva - M. I. Budyko), care prevede: că odată cu schimbarea zonelor geografice, similare geografice(peisaj, natural) zonele şi unele din proprietăţile lor generale se repetă periodic.

Fiecare zonă este limitată la o anumită gamă de valori indicatoare: o natură specială a proceselor geomorfologice, un tip special de climă, vegetație, sol și viață animală. Următoarele zone geografice au fost notate pe teritoriul fostei URSS: înghețată, tundra, pădure-tundra, taiga, păduri mixte. Câmpie rusească, păduri mixte musonice din Orientul Îndepărtat, silvostepe, stepe, semi-deserturi, deșerturi temperate, deșerturi subtropicale, mediteraneene și subtropicale umede.

Una dintre condițiile importante pentru variabilitatea organismelor și distribuția lor zonală pe pământ este variabilitatea compoziției chimice a mediului. În acest sens, predarea lui A.P.Vinogradov despre provincii biogeochimice, care sunt determinate de zonalitatea compoziției chimice a solurilor, precum și de zonalitatea climatică, fitogeografică și geochimică a biosferei. Provinciile biogeochimice sunt zone de pe suprafața Pământului care diferă prin conținutul (în soluri, ape etc.) de compuși chimici, care sunt asociate cu anumite reacții biologice din partea florei și faunei locale.

Alături de zonarea orizontală în mediul terestru, înaltă sau vertical zonalitatea.

Vegetația țărilor muntoase este mai bogată decât în ​​câmpiile adiacente și se caracterizează printr-o distribuție sporită a formelor endemice. Astfel, conform O. E. Agakhanyants (1986), flora Caucazului include 6.350 de specii, dintre care 25% sunt endemice. Flora munților Asiei Centrale este estimată la 5.500 de specii, dintre care 25-30% sunt endemice, în timp ce pe câmpiile adiacente din deșerturile sudice există 200 de specii de plante.

La urcarea în munți se repetă aceeași schimbare de zone ca de la ecuator la poli. La picioare sunt de obicei deșerturi, apoi stepe, păduri de foioase, păduri de conifere, tundra și, în final, gheață. Cu toate acestea, nu există încă o analogie completă. Pe măsură ce urcați munții, temperatura aerului scade (gradientul mediu de temperatură a aerului este de 0,6 °C la 100 m), evaporarea scade, radiațiile ultraviolete și iluminarea cresc etc. Toate acestea obligă plantele să se adapteze condițiilor uscate sau umede. Plantele dominante aici sunt forme de viață în formă de pernă și plante perene, care s-au adaptat la radiațiile ultraviolete puternice și transpirația redusă.

Fauna regiunilor muntoase înalte este, de asemenea, unică. Presiunea scăzută a aerului, radiația solară semnificativă, fluctuațiile bruște ale temperaturilor de zi și de noapte și modificările umidității aerului cu altitudinea au contribuit la dezvoltarea unor adaptări fiziologice specifice în corpul animalelor de munte. De exemplu, la animale volumul relativ al inimii crește, conținutul de hemoglobină din sânge crește, ceea ce permite o absorbție mai intensă a oxigenului din aer. Solul stâncos complică sau aproape elimină activitatea de gropi a animalelor. Multe animale mici (rozătoare mici, pikas, șopârle etc.) își găsesc refugiu în crăpăturile din stânci și peșteri. Printre păsările tipice pentru regiunile muntoase se numără curcanii de munte (sulari), cintezele de munte, cintezele și păsările mari - vulturi cu barbă, vulturi și condori. Mamiferele mari de la munte sunt locuite de berbeci, capre (inclusiv snowbucks), capre, iac etc. Prădătorii sunt reprezentați de specii precum lupi, vulpi, urși, râși, leoparzi de zăpadă (irbis) etc.

Mediu sol-aer (Fig. 7.2).Însuși numele acestui mediu indică eterogenitatea acestuia. Unii dintre locuitorii săi sunt adaptați doar mișcării terestre - se târăsc, aleargă, sar, se cațără, se sprijină pe suprafața pământului sau pe plante. Alte animale se pot mișca și zbura în aer. Prin urmare, organele de mișcare ale locuitorilor mediului sol-aer sunt diverse. Se mișcă pe pământ datorită muncii mușchilor corpului; o pantera, un cal, o maimuță folosesc toate cele patru membre pentru aceasta, un păianjen folosește opt, iar un porumbel și un vultur folosesc doar două din spate. Membrele lor anterioare - aripile - sunt adaptate pentru zbor.

Acoperirile dense ale corpului ajută la protejarea animalelor terestre împotriva uscării: acoperire chitinoasă la insecte, solzi la șopârle, scoici la moluște terestre, piele la mamifere. Organele respiratorii ale animalelor terestre sunt ascunse în interiorul corpului, ceea ce împiedică evaporarea apei prin suprafețele lor subțiri. Material de pe site

Animalele terestre de latitudini temperate sunt forțate să se adapteze la fluctuații semnificative de temperatură. Ei scapă de căldură în vizuini, la umbra copacilor. Mamiferele își răcesc corpul prin evaporarea apei prin epiteliul bucal (câini) sau prin transpirație (oameni). Odată cu apropierea vremii reci, blana animalelor se îngroașă, acumulează rezerve de grăsime sub piele. Iarna, unii dintre ei, precum marmotele și aricii, hibernează, ceea ce îi ajută să supraviețuiască lipsei de hrană. Pentru a scăpa de foamea de iarnă, unele păsări (macarale, grauri) zboară în clime mai calde.

Pe această pagină există material pe următoarele subiecte:

• Pe scurt despre mediul sol-aer

• Mesaje despre animale din diferite habitate

• Mesaj despre habitatul terestră-aer

• Raportați mediul aer sol

• Întrebări despre mediul sol-aer

Întrebări despre acest material: