Zemes-gaisa biotopa raksturojums. Bioloģiskā daudzveidība

Apdzīvotās zemes-gaisa vides īpatnības. Zeme-gaisa vidē ir pietiekami daudz gaismas un gaisa. Bet mitrums un gaisa temperatūra ir ļoti dažādi. Purvainos apgabalos ir pārmērīgs mitruma daudzums, stepēs tas ir daudz mazāks. Ir arī ikdienas un sezonālas temperatūras svārstības.

Organismu pielāgošanās dzīvei dažādu temperatūru un mitruma apstākļos. Liels skaits organismu adaptācijas zemes-gaisa vidē ir saistītas ar temperatūru un mitrumu. Stepes dzīvnieki (skorpioni, tarantulu un karakurtu zirnekļi, zemes vāveres, peles, pelmeņi) slēpjas no karstuma urvās. No karsta saules stari Augus aizsargā pastiprināta ūdens iztvaikošana no lapām. Dzīvniekiem šī adaptācija ir sviedru izdalīšanās.

Iestājoties aukstam laikam, putni aizlido uz siltākiem apgabaliem, lai pavasarī atkal atgrieztos vietā, kur tie dzimuši un kur dzemdēs. Zemes un gaisa vides iezīme Ukrainas dienvidu reģionos vai Krimā ir nepietiekams mitruma daudzums.

Iepazīstieties ar att. 151 ar augiem, kas pielāgojušies līdzīgiem apstākļiem.

Organismu pielāgošanās kustībai zemes-gaisa vidē. Daudziem zemes-gaisa vides dzīvniekiem ir svarīgi pārvietoties līdzi zemes virsma vai gaisā. Lai to izdarītu, viņiem ir noteikti pielāgojumi, un viņu ekstremitātēm ir atšķirīga struktūra. Vieni pielāgojušies skriešanai (vilks, zirgs), citi lēkšanai (ķengurs, jerboa, sienāzis), citi lidojumam (putni, sikspārņi, kukaiņi) (152. att.). Čūskām, odzēm nav ekstremitāšu. Viņi pārvietojas, saliekot ķermeni.

Daudz mazāk organismu ir pielāgojušies dzīvei augstu kalnos, jo augiem ir maz augsnes, mitruma un gaisa, un dzīvniekiem ir grūtības pārvietoties. Bet daži dzīvnieki, piemēram, kalnu kazu mufloni (154. att.), spēj pārvietoties gandrīz vertikāli uz augšu un uz leju, ja ir kaut nelieli nelīdzenumi. Tāpēc viņi var dzīvot augstu kalnos. materiāls no vietnes

Organismu pielāgošanās dažādiem apgaismojuma apstākļiem. Viens no augu pielāgošanās veidiem dažādam apgaismojumam ir lapu virziens pret gaismu. Ēnā lapas ir izvietotas horizontāli: tādā veidā tās iegūst vairāk gaismas staru. Attīstās un zied gaišmīlīgās sniegpulkstenītes un rudzi agrā pavasarī. Šajā periodā viņiem ir pietiekami daudz gaismas, jo lapas uz kokiem mežā vēl nav parādījušās.

Dzīvnieku pielāgošana noteiktajam zemes-gaisa biotopa faktoram - acu struktūrai un izmēram. Vairumam šīs vides dzīvnieku redzes orgāni ir labi attīstīti. Piemēram, vanags no lidojuma augstuma redz peli, kas skrien pa lauku.

Daudzu gadsimtu attīstības laikā zemes-gaisa vides organismi ir pielāgojušies tās faktoru ietekmei.

Vai neatradāt to, ko meklējāt? Izmantojiet meklēšanu

Šajā lapā materiāls par tēmām:

• referāts par tēmu dzīva organisma dzīvotne 6. klase
• sniega pūces pielāgošanās videi
• termini par tēmu gaisa vide
• ziņojums par sauszemes gaisa biotopu
• plēsīgo putnu pielāgošanās videi

Zemes-gaisa dzīves vide ir visgrūtākā vides apstākļu ziņā. Evolūcijas gaitā tas tika apgūts daudz vēlāk nekā ūdens. Dzīve uz sauszemes prasīja šādus pielāgojumus, kas kļuva iespējami tikai ar pietiekami augstu organismu organizācijas līmeni. Zeme-gaisa vidi raksturo zems gaisa blīvums, lielas temperatūras un mitruma svārstības, lielāka saules starojuma intensitāte salīdzinājumā ar citiem medijiem un atmosfēras mobilitāte.

Zems gaisa blīvums un mobilitāte noteikt tā zemo pacelšanas spēku un nenozīmīgo atbalstu. Sauszemes vides organismiem ir jābūt atbalsta sistēmai, kas atbalsta ķermeni: augiem - mehāniskiem audiem, dzīvniekiem - cietam vai hidrostatiskam skeletam.

Nelielais gaisa celšanas spēks nosaka sauszemes organismu ierobežojošo masu un izmēru. Lielākie sauszemes dzīvnieki ir daudz mazāki par ūdens vides milžiem – vaļiem. Mūsdienu vaļa izmēra un masas dzīvnieki nevarētu dzīvot uz sauszemes, jo tos saspiestu viņu pašu svars.

Zemais gaisa blīvums izraisa zemu kustību pretestību. Tāpēc daudzi dzīvnieki ir ieguvuši spēju lidot: putni, kukaiņi, daži zīdītāji un rāpuļi.

Gaisa mobilitātes dēļ iespējama dažu organismu sugu, kā arī augu ziedputekšņu, sporu, augļu un sēklu pasīva lidojums. Nosēdināšanu ar gaisa plūsmu palīdzību sauc anemohorija. Tiek saukti pasīvi gaisā esošie organismi aeroplanktons. Tie ir ļoti raksturīgi mazi izmēriķermeņi, izaugumu klātbūtne un spēcīga sadalīšana, zirnekļu tīklu izmantošana utt. Anemohoras augu sēklām un augļiem ir arī ļoti mazi izmēri (orhideju, ugunskura u.c. sēklas) vai dažādi spārnveidīgi (kļava, osis) un izpletņveidīgi (pienene, māllēpe) piedēkļi.

Daudzos augos ziedputekšņu pārnešana tiek veikta ar vēja palīdzību, piemēram, ģimnosēkļos, dižskābardis, bērzs, goba, graudaugi u.c. Augu apputeksnēšanas metodi ar vēja palīdzību sauc. anemofilija. vēja apputeksnēti augi Viņiem ir dažādas ierīces, kas nodrošina apputeksnēšanas efektivitāti.

Vēji, kas pūš ar lielu spēku (vētras, viesuļvētras), lauž kokus, bieži apgriežot tos otrādi. Vēji, kas pastāvīgi pūš vienā virzienā, izraisa dažādas deformācijas koku augšanā un izraisa karogveida vainagu veidošanos.

Vietās, kur pastāvīgi pūš spēcīgi vēji, parasti mazo lidojošo dzīvnieku sugu sastāvs ir slikts, jo tie nespēj pretoties spēcīgām gaisa straumēm. Tātad uz okeāna salām ar pastāvīgiem stipriem vējiem dominē putni un kukaiņi, kas zaudējuši spēju lidot. Vējš palielina organismu mitruma un siltuma zudumus, tā ietekmē ātrāk notiek organismu izžūšana un atdzišana.

Zemais gaisa blīvums rada salīdzinoši zemu spiedienu uz sauszemes (760 mm Hg). Palielinoties augstumam, spiediens samazinās, kas var ierobežot sugu izplatību kalnos. Spiediena pazemināšanās izraisa skābekļa piegādes samazināšanos un dzīvnieku dehidratāciju, jo palielinās elpošanas ātrums. Tāpēc lielākajai daļai mugurkaulnieku un augstāko augu dzīves augšējā robeža ir aptuveni 6000 m.

Gaisa gāzes sastāvs atmosfēras virsmas slānī ir diezgan viendabīgs. Tas satur slāpekli - 78,1%, skābekli - 21%, argonu - 0,9%. oglekļa dioksīds- 0,03%. Papildus šīm gāzēm atmosfērā ir niecīgs daudzums neona, kriptona, ksenona, ūdeņraža, hēlija, kā arī dažādi aromātiski augu izdalījumi un dažādi piemaisījumi: sēra dioksīds, oglekļa oksīdi, slāpeklis un fizikālie piemaisījumi. Augstais skābekļa saturs atmosfērā veicināja sauszemes organismu metabolisma palielināšanos un siltasiņu (homeotermisko) dzīvnieku parādīšanos. Skābekļa deficīts var rasties, uzkrājoties trūdošām augu atliekām, graudu krājumiem, un augu sakņu sistēmās var rasties skābekļa trūkums uz ūdeņainas vai pārāk sablīvētas augsnes.

Oglekļa dioksīda saturs noteiktās gaisa virsmas slāņa zonās var atšķirties diezgan ievērojamās robežās. Ja lielajās pilsētās nav vēja, tā koncentrācija var palielināties desmitkārtīgi. Regulāras ikdienas un sezonālas oglekļa dioksīda satura izmaiņas gaisa virsmas slānī, ko izraisa fotosintēzes un organismu elpošanas intensitātes izmaiņas. Augstās koncentrācijās oglekļa dioksīds ir toksisks, un tā zemais saturs samazina fotosintēzes ātrumu.

Gaisa slāpeklis lielākajai daļai sauszemes vides organismu ir inerta gāze, taču daudziem prokariotiskiem organismiem (mezglu baktērijām, azotobaktērijām, klostrīdijām, zilaļģēm u.c.) piemīt spēja to saistīt un iesaistīt bioloģiskajā ciklā.

Daudzi piesārņotāji, kas gaisā nonāk galvenokārt cilvēka darbības rezultātā, var būtiski ietekmēt organismus. Piemēram, sēra oksīds ir indīgs augiem pat ļoti zemā koncentrācijā, izraisa hlorofila iznīcināšanu, bojā hloroplastu struktūru, kavē fotosintēzes un elpošanas procesus. Toksisko gāzu radītie bojājumi augiem ir dažādi un ir atkarīgi no to anatomiskām, morfoloģiskajām, fizioloģiskajām, bioloģiskajām un citām īpašībām. Piemēram, ķērpji, egle, priede, ozols, lapegle ir īpaši jutīgi pret rūpnieciskajām gāzēm. Visizturīgākās ir Kanādas papele, balzama papele, oša lapu kļava, tūja, sarkanais plūškoks un dažas citas.

Gaismas režīms. Saules starojums, kas sasniedz Zemes virsmu, ir galvenais enerģijas avots planētas siltuma bilances uzturēšanai, organismu ūdens metabolismam, organisko vielu radīšanai ar augiem, kas galu galā ļauj veidot vidi, kas spēj apmierināt organismu dzīvībai svarīgās vajadzības. . Saules starojuma sastāvā, kas sasniedz Zemes virsmu, ietilpst ultravioletie stari ar viļņa garumu 290-380 nm, redzamie stari - 380-750 nm un infrasarkanie stari ar viļņa garumu 750-4000 nm. Ultravioletie stari ir ļoti reaģējoši un lielās devās ir kaitīgi organismiem. Mērenās devās 300-380 nm diapazonā tie stimulē šūnu dalīšanos un augšanu, veicina vitamīnu, antibiotiku, pigmentu sintēzi (piemēram, cilvēkiem - saules apdegumiem, zivīm un abiniekiem - tumšajiem ikriem), paaugstina augu izturību pret ikriem. slimības. Infrasarkanajiem stariem ir termisks efekts. Fotosintētiskās baktērijas (zaļa, violeta) spēj absorbēt infrasarkanos starus diapazonā no 800-1100 nm un pastāv tikai uz to rēķina. Aptuveni 50% saules starojuma nāk no redzamās gaismas, kam ir atšķirīga ekoloģiskā nozīme autotrofo un heterotrofo organismu dzīvē. Zaļajiem augiem gaisma ir nepieciešama fotosintēzes procesam, hlorofila veidošanai un hloroplastu struktūras veidošanai. Tas ietekmē gāzu apmaiņu un transpirāciju, orgānu un audu struktūru, kā arī augu augšanu un attīstību.

Dzīvniekiem redzamā gaisma ir nepieciešama, lai orientētos vidē. Dažiem dzīvniekiem vizuālā uztvere sniedzas ultravioletajā un tuvajā infrasarkanajā spektra daļā.

Jebkura biotopa gaismas režīmu nosaka intensitāte tiešā un izkliedēta gaisma, tā daudzums, spektrālais sastāvs, kā arī virsmas, uz kuras krīt gaisma, atstarošanas spēja. Norādītie elementi gaismas režīms ir ļoti mainīgi un ir atkarīgi no apgabala ģeogrāfiskā platuma, saules augstuma virs horizonta, diennakts garuma, atmosfēras stāvokļa, zemes virsmas rakstura, reljefa, diennakts laika un gadalaika. Šajā sakarā sauszemes organismiem ilgstoša evolūcijas procesa laikā ir attīstījušies dažādi pielāgojumi biotopu gaismas režīmam.

Augu adaptācijas. Saistībā ar apgaismojuma apstākļiem izšķir trīs galvenās ekoloģiskās augu grupas: fotofīli (heliofīti); ēnu mīlošs (sciofīti); ēnā tolerants.

Heliofīti- atklātu labi apgaismotu biotopu augi. Viņi nepieļauj ēnojumu. To piemērs var būt kopienas augšējā līmeņa stepju un pļavu augi, tuksnešu veidi, Alpu pļavas utt.

Sciofīti- nepanes spēcīgu apgaismojumu tiešos saules staros. Tie ir ēnainu mežu, alu, klinšu plaisu utt. zemāko līmeņu augi.

ēnā tolerants Augiem ir plaša ekoloģiskā valence attiecībā pret gaismu. Tie aug labāk pie lielas gaismas intensitātes, taču tie labi panes arī ēnojumu, vieglāk nekā citi augi pielāgojoties mainīgajiem gaismas apstākļiem.

Katrai aplūkotajai augu grupai ir raksturīga noteikta anatomiskā, morfoloģiskā, fizioloģiska un sezonāla pielāgošanās gaismas režīma apstākļiem.

Viena no acīmredzamākajām atšķirībām gaismas mīlošo un ēnu mīlošo augu ārējā izskatā ir lapu nevienlīdzīgais izmērs. Heliofītos tie parasti ir mazi vai ar atdalītu lapu plāksni. Tas ir īpaši redzams, salīdzinot radniecīgās sugas, kas aug dažādi apstākļi apgaismojums (lauka vijolītes un meža vijolītes, pļavās augošās izplatās zilenes un meža zilenes u.c.). Lapu lieluma pieauguma tendence attiecībā pret visu augu apjomu skaidri izpaužas egļu meža lakstaugos: parastā skābene, divlapu kefale, vārna acs u.c.

Fotofilos augos, lai samazinātu saules starojuma uzņemšanu, lapas ir novietotas vertikāli vai akūtā leņķī pret horizontālo plakni. Ēnu mīlošajiem augiem lapas atrodas galvenokārt horizontāli, kas ļauj tām saņemt maksimālo krītošās gaismas daudzumu. Daudzu heliofītu lapu virsma ir spīdīga, veicinot staru atstarošanos, pārklāta ar vaska pārklājumu, biezu kutikulu vai blīvu pubescenci.

Ēnu mīlošo un gaismu mīlošo augu lapas atšķiras arī pēc anatomiskās struktūras. Gaišajās lapās ir vairāk mehānisko audu, lapu plātne ir biezāka nekā ēnām. Mezofila šūnas ir mazas, blīvi sablīvētas, tajās esošie hloroplasti ir mazi un viegli, ieņem slaidu stāvokli. Lapu mezofils ir diferencēts kolonnveida un porainos audos.

Sciofītiem lapas ir plānākas, kutikula nav vai ir vāji attīstīta. Mezofils nav diferencēts kolonnveida un porainos audos. Ēnu lapās ir mazāk mehānisko audu elementu un hloroplastu, taču tie ir lielāki nekā heliofītos. Gaismīlīgo augu dzinumiem nereti ir īsi starpmezgli, stipri sazaroti, bieži rozete.

Augu fizioloģiskās adaptācijas gaismai izpaužas kā izmaiņas augšanas procesos, fotosintēzes intensitātē, elpošanā, transpirācijā, pigmentu sastāvā un daudzumā. Ir zināms, ka gaismas mīlošajos augos ar gaismas trūkumu stublāji ir izstiepti. Ēnu mīlošo augu lapas satur vairāk hlorofila nekā gaismas mīlošo augu lapas, tāpēc tām ir piesātinātāka tumši zaļa krāsa. Fotosintēzes intensitāte heliofītos ir maksimāla pie liela apgaismojuma (500–1000 luksu robežās un vairāk), bet sciofītos pie zema gaismas daudzuma (50–200 luksi).

Viens no augu fizioloģiskās pielāgošanās veidiem gaismas trūkumam ir dažu sugu pāreja uz heterotrofisku uzturu. Šādu augu piemērs ir ēnainu egļu mežu veidi - ložņu gudajera, īsta ligzdošana, parastais podelnik. Viņi dzīvo uz mirušām organiskām vielām, t.i. ir saprofīti.

Augu sezonālā pielāgošanās gaismas apstākļiem izpaužas biotopos, kur gaismas režīms periodiski mainās. Šajā gadījumā augi dažādos gadalaikos var izpausties vai nu kā gaismu mīloši, vai ēnā izturīgi. Piemēram, pavasarī lapkoku mežos parastās podagras dzinumu lapām ir viegla struktūra un raksturīga augsta fotosintēzes intensitāte. Podagras vasaras dzinumu lapām, kas attīstās pēc koku un krūmu lapošanas, ir raksturīga ēnu struktūra. Attieksme pret gaismas režīmu augos var mainīties ontoģenēzes procesā un vides faktoru kompleksās ietekmes rezultātā. Daudzu pļavu un mežu sugu stādi un jaunie augi ir ēnā izturīgāki nekā pieaugušie. Gaismas režīma prasības augos dažkārt mainās, kad tie nonāk dažādos klimatiskajos un edafiskos apstākļos. Piemēram, meža taigas sugas - mellenes, dubultlapu kukurūza - meža tundrā un tundrā labi aug atklātos biotopos.

Viens no faktoriem, kas regulē organismu sezonālo attīstību, ir diennakts garums. Tiek saukta augu un dzīvnieku spēja reaģēt uz dienas garumu fotoperiodiska reakcija(FPR), un tiek saukts parādību diapazons, ko regulē dienas garums fotoperiodisms. Pēc fotoperiodiskās reakcijas veida izšķir šādas galvenās augu grupas:

1. īsas dienas augi, kas prasa mazāk nekā 12 stundas gaismas dienā, lai pārietu uz ziedēšanu. Tie, kā likums, ir cilvēki no dienvidu reģioniem (krizantēmas, dālijas, asteres, tabaka utt.).

2. garas dienas augi- ziedēšanai tiem nepieciešams diennakts garums 12 vai vairāk stundas (lini, auzas, kartupeļi, redīsi).

3. Neitrāls pret dienas garumu augi. Viņiem dienas garums ir vienaldzīgs, ziedēšana notiek jebkurā garumā (pienene, tomāti, sinepes utt.).

Dienas garums ietekmē ne tikai augu ģeneratīvo fāžu pāreju, bet arī tā produktivitāti un izturību pret infekcijas slimībām. Tam ir arī liela nozīme augu ģeogrāfiskajā izplatībā un to sezonālās attīstības regulēšanā. Sugas, kas izplatītas ziemeļu platuma grādos, pārsvarā garas dienas, un tropos un subtropos pārsvarā īsas dienas vai neitrālas. Tomēr šis modelis nav absolūts. Tātad tropu un subtropu zonu kalnos ir sastopamas garās dienas sugas. Daudzām kviešu, linu, miežu un citu kultivēto augu šķirnēm, kuru izcelsme ir dienvidu reģionos, ir garas dienas FPR. Pētījumi liecina, ka, pazeminoties temperatūrai, garās dienas augi var normāli attīstīties īsas dienas apstākļos.

Gaisma dzīvnieku dzīvē. Dzīvniekiem gaisma ir nepieciešama, lai orientētos telpā, tā ietekmē arī vielmaiņas procesus, uzvedību, dzīves ciklu. Vides vizuālās uztveres pilnība ir atkarīga no evolūcijas attīstības līmeņa. Daudziem bezmugurkaulniekiem ir tikai gaismas jutīgas šūnas, ko ieskauj pigments, savukārt vienšūnu citoplazmā ir gaismas jutīga zona. Ideālākās mugurkaulnieku, galvkāju un kukaiņu acis. Tie ļauj uztvert objektu formu un izmērus, krāsu, noteikt attālumu. Trīsdimensiju redze ir raksturīga cilvēkiem, primātiem un dažiem putniem (ērgļiem, piekūniem, pūcēm). Redzes attīstība un tās pazīmes ir atkarīgas arī no konkrēto sugu ekoloģiskajiem apstākļiem un dzīvesveida. Alu iemītniekiem acis var būt pilnīgi vai daļēji samazinātas, kā, piemēram, aklajām vabolēm, zemes vabolēm, Proteus u.c.

Dažāda veida dzīvnieki spēj izturēt noteikta spektrālā sastāva, ilguma un stipruma apgaismojumu. Atšķirt gaismu mīlošos un ēnu mīlošos, eirifotisks Un stenofonisks veidu. Nakts un krēslas zīdītāji (peles, peles u.c.) tiešos saules staros iztur tikai 5–30 minūtes, bet dienas zīdītāji – vairākas stundas. Tomēr spilgtā saules gaismā pat tuksneša sugas ķirzakas ilgstoši nevar izturēt starojumu, jo 5–10 minūšu laikā to ķermeņa temperatūra paaugstinās līdz + 50–56ºС un dzīvnieki iet bojā. Daudzu kukaiņu olu apgaismošana paātrina to attīstību, bet līdz noteiktām robežām (tas nav tas pats dažāda veida), pēc kura attīstība apstājas. Pielāgošanās aizsardzībai pret pārmērīgu saules starojumu ir dažu orgānu pigmentētais apvalks: rāpuļiem - vēdera dobums, reproduktīvie orgāni utt. Dzīvnieki izvairās no pārmērīgas iedarbības, dodoties uz patversmēm, slēpjoties ēnā utt.

Gaismas režīma ikdienas un sezonālās izmaiņas nosaka ne tikai aktivitātes izmaiņas, bet arī vairošanās, migrācijas un kaušanas periodus. Nakts kukaiņu parādīšanās un diennakts kukaiņu izzušana no rīta vai vakarā notiek ar noteiktu apgaismojuma spilgtumu katram tipam. Piemēram, marmora vabole parādās 5-6 minūtes pēc saulrieta. Dziesmputnu pamošanās laiks dažādos gadalaikos ir atšķirīgs. Putnu medību vietas mainās atkarībā no apgaismojuma. Tātad dzeņi, zīlītes, mušķērāji dienā medī meža dziļumos, bet no rīta un vakarā - atklātās vietās. Dzīvnieki pārvietojas ar redzes palīdzību lidojumu un migrāciju laikā. Putni ar pārsteidzošu precizitāti izvēlas lidojuma virzienu, vadoties pēc saules un zvaigznēm. Tiek radīta viņu iedzimtā spēja dabiskā izlase kā instinktu sistēma. Spēja uz šādu orientāciju ir raksturīga arī citiem dzīvniekiem, piemēram, bitēm. Bites, kuras atrod nektāru, nodod citiem informāciju par to, kur lidot pēc kukuļa, izmantojot sauli kā ceļvedi.

Gaismas režīma ierobežojumi ģeogrāfiskais sadalījums daži dzīvnieki. Tātad gara diena vasaras mēnešos Arktikā un mērenajā joslā pievilina tur putnus un dažus zīdītājus, jo ļauj tiem iegūt pareizo barības daudzumu (zīles, riekstu spārni, vaskspārni utt.), bet rudenī tie migrē. uz dienvidiem. Apgrieztā ietekme ir gaismas režīmam uz nakts dzīvnieku izplatību. Ziemeļos tie ir reti sastopami, un dienvidos tie pat dominē pār diennakts sugām.

Temperatūras režīms. Visu intensitāte ķīmiskās reakcijas kas veido vielmaiņu. Tāpēc dzīvības pastāvēšanas robežas ir temperatūras, kurās ir iespējama normāla olbaltumvielu darbība, vidēji no 0 līdz + 50ºС. Tomēr šie sliekšņi nav vienādi dažādi veidi organismiem. Specializētu enzīmu sistēmu klātbūtnes dēļ daži organismi ir pielāgojušies dzīvei temperatūrā, kas ir ārpus šīm robežām. Sugas, kas pielāgotas dzīvei aukstos apstākļos, pieder pie ekoloģiskās grupas kriofīli. Evolūcijas procesā tie ir attīstījuši bioķīmiskos pielāgojumus, kas ļauj uzturēt šūnu vielmaiņu zemā temperatūrā, kā arī pretoties vai palielināt izturību pret sasalšanu. Pretoties sasalšanai, šūnās uzkrājas īpašas vielas - antifrīzs, kas novērš ledus kristālu veidošanos organismā. Šādi pielāgojumi ir konstatēti dažām arktiskajām Nototheniidae dzimtas zivīm, mencām, kas peld ziemeļu ūdeņos. Arktiskais okeāns, ar ķermeņa temperatūru -1,86ºС.

Mikroorganismos reģistrēta ārkārtīgi zemā temperatūra, pie kuras joprojām iespējama šūnu darbība - līdz –10–12ºС. Dažu sugu sasalšanas pretestība ir saistīta ar organisko vielu, piemēram, glicerīna, mannīta, sorbīta, uzkrāšanos organismā, kas novērš intracelulāro šķīdumu kristalizāciju, kas ļauj tām izdzīvot kritiskos sala periodus neaktīvā stāvoklī (stupors, kriptobioze). . Tātad daži kukaiņi šajā stāvoklī ziemā var izturēt līdz -47-50ºС. Pie kriofīliem pieder daudzas baktērijas, ķērpji, sēnītes, sūnas, posmkāji utt.

Sugas, kuru optimālais mūžs aprobežojas ar augstas temperatūras apgabalu, pieder pie ekoloģiskās grupas termofīli.

Baktērijas ir visizturīgākās pret augstām temperatūrām, daudzas no tām var augt un vairoties pie +60–75ºС. Dažas karstavotos dzīvojošās baktērijas aug +85-90ºС temperatūrā, un tika konstatēts, ka viens no arhebaktēriju veidiem spēj augt un dalīties temperatūrā, kas pārsniedz +110ºС. Sporas veidojošās baktērijas neaktīvā stāvoklī var izturēt +200ºС desmitiem minūšu. Termofīlās sugas ir arī starp sēnēm, vienšūņiem, augiem un dzīvniekiem, taču to izturības līmenis pret augstām temperatūrām ir zemāks nekā baktērijām. Augstākie stepju un tuksnešu augi var izturēt īslaicīgu uzkaršanu līdz +50–60ºС, bet to fotosintēzi jau kavē temperatūra, kas pārsniedz +40ºС. Pie ķermeņa temperatūras +42–43ºС lielākajai daļai dzīvnieku notiek termiskā nāve.

Temperatūras režīms sauszemes vidē ir ļoti atšķirīgs un atkarīgs no daudziem faktoriem: platuma, augstuma, ūdenstilpju tuvuma, gada un diennakts laika, atmosfēras apstākļiem, veģetācijas seguma u.c. Organismu evolūcijas gaitā ir izstrādāti dažādi pielāgojumi vielmaiņas regulēšanai, mainoties apkārtējās vides temperatūrai. Tas tiek panākts divos veidos: 1) bioķīmiskas un fizioloģiskas pārkārtošanās; 2) ķermeņa temperatūras uzturēšana stabilākā līmenī par apkārtējās vides temperatūru. Lielākajai daļai sugu dzīvībai svarīgā aktivitāte ir atkarīga no siltuma, kas nāk no ārpuses, un ķermeņa temperatūra ir atkarīga no ārējās temperatūras gaitas. Tādus organismus sauc poikilotermisks. Tajos ietilpst visi mikroorganismi, augi, sēnes, bezmugurkaulnieki un lielākā daļa hordātu. Tikai putni un zīdītāji spēj uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras. Tos sauc homeotermisks.

Augu pielāgošanās temperatūrai. Augu izturība pret vides temperatūras izmaiņām ir dažāda un ir atkarīga no konkrētā biotopa, kurā tie dzīvo. Mēreni siltu un mēreni aukstu zonu augstākie augi eiritermisks. Aktīvā stāvoklī tie panes temperatūras svārstības no -5 līdz + 55ºС. Tajā pašā laikā ir sugas, kurām ir ļoti šaura ekoloģiskā valence attiecībā pret temperatūru, t.i. ir stenotermisks. Piemēram, augi lietus mežs tie pat nepanes temperatūru + 5– + 8ºС. Dažas aļģes uz sniega un ledus dzīvo tikai 0ºС. Tas ir, dažādu augu sugu nepieciešamība pēc siltuma nav vienāda un atšķiras diezgan plašā diapazonā.

Sugas, kas dzīvo vietās ar pastāvīgi augstu temperatūru, evolūcijas procesā ir ieguvušas anatomiskus, morfoloģiskus un fizioloģiskus pielāgojumus, kuru mērķis ir novērst pārkaršanu.

Galvenie anatomiskie un morfoloģiskie pielāgojumi ietver: blīvu lapu pubescenci, spīdīgu lapu virsmu, kas veicina saules gaismas atstarošanos; lapu laukuma samazināšanās, to vertikālais novietojums, locīšana caurulītē utt. Dažas sugas spēj izdalīt sāļus, no kuriem uz augu virsmas veidojas kristāli, kas atstaro uz tiem krītošos saules starus . Pietiekama mitruma apstākļos efektīvs līdzeklis no pārkaršanas ir stomatāla transpirācija. Starp termofīlajām sugām var atšķirt atkarībā no to izturības pret augstām temperatūrām pakāpes

1) nav karstumizturīgs augi ir bojāti jau pie + 30–40ºС;

2) karstumizturīgs- paciest pusstundu karsēšanu līdz + 50–60ºС (tuksnešu, stepju, sausu subtropu augi utt.).

Augus savannās un sausos cietkoksnes mežos regulāri ietekmē ugunsgrēki, kad temperatūra var paaugstināties līdz simtiem grādu. Ugunsizturīgus augus sauc pirofīti. Uz tiem stumbriem ir bieza garoza, kas piesūcināta ar ugunsizturīgām vielām. Viņu augļiem un sēklām ir biezi, bieži vien lignificēti apvalki.

Daudzi augi dzīvo zemā temperatūrā. Pēc augu pielāgošanās pakāpes ārkārtēja siltuma deficīta apstākļiem var izdalīt šādas grupas:

1) nav aukstumizturīgs augi tiek nopietni bojāti vai iet bojā, ja temperatūra ir zemāka par ūdens sasalšanas punktu. Tajos ietilpst tropu reģionu augi;

2) nav sala izturīgs augi - pacieš zemas temperatūras, bet iet bojā, tiklīdz audos sāk veidoties ledus (daži mūžzaļie subtropu augi).

3) salizturīgi augi aug vietās ar aukstām ziemām.

Tādi augu morfoloģiskie pielāgojumi kā īss augums un īpašas augšanas formas - ložņājoši, spilvenveida, kas vasarā ļauj izmantot virszemes gaisa slāņa mikroklimatu un ziemā tiek aizsargāti ar sniega segu, palielina izturību pret zemām temperatūrām.

Augiem svarīgāki ir fizioloģiskie adaptācijas mehānismi, kas palielina to izturību pret aukstumu: lapu krišana, virszemes dzinumu bojāeja, antifrīzu uzkrāšanās šūnās, ūdens satura samazināšanās šūnās utt. Salizturīgajos augos, gatavošanās ziemai process, cukuri, olbaltumvielas, eļļa, ūdens saturs citoplazmā samazinās un tā viskozitāte palielinās. Visas šīs izmaiņas pazemina audu sasalšanas punktu.

Daudzi augi spēj saglabāt dzīvotspēju sasaluši, piemēram, alpu vijolītes, arktiskie mārrutki, mežu utis, margrietiņas, agrā pavasara efemeroidi meža zonā u.c.

Sūnas un ķērpji spēj paciest ilgstošu sasalšanu apturētas animācijas stāvoklī. Liela nozīme augu pielāgošanā zemām temperatūrām ir iespējai uzturēt normālu dzīvības aktivitāti, samazinot fizioloģisko procesu temperatūras optimumus un zemākās temperatūras robežas, pie kurām šie procesi ir iespējami.

Mērenā un augstajos platuma grādos klimatisko apstākļu sezonālo izmaiņu dēļ augi gada attīstības ciklā mijas aktīvās un mierīgās fāzes. Viengadīgie augi pēc augšanas sezonas beigām pārdzīvo ziemu sēklu veidā, un daudzgadīgie augi nonāk neaktīvā stāvoklī. Atšķirt dziļi Un piespiedu kārtā miers. Augi, kas atrodas dziļā miera stāvoklī, nereaģē uz labvēlīgiem termiskajiem apstākļiem. Pēc dziļas miera perioda beigām augi ir gatavi attīstības atsākšanai, bet dabā ziemā tas nav iespējams zemās temperatūras dēļ. Tāpēc šo fāzi sauc par piespiedu atpūtu.

Dzīvnieku pielāgošanās temperatūrai. Salīdzinot ar augiem, dzīvniekiem ir plašāks ķermeņa temperatūras regulēšanas veidu klāsts, jo tie spēj pārvietoties telpā un radīt daudz vairāk sava iekšējā siltuma.

Galvenie dzīvnieku adaptācijas veidi:

1) ķīmiskā termoregulācija- tas ir reflekss siltuma ražošanas pieaugums, reaģējot uz vides temperatūras pazemināšanos, pamatojoties uz augstu metabolisma līmeni;

2) fiziskā termoregulācija- tiek veikta, pateicoties spējai saglabāt siltumu struktūras īpašo īpašību dēļ (mata un spalvu pārklājuma klātbūtne, tauku rezervju sadalījums utt.) un siltuma pārneses līmeņa izmaiņas;

3) uzvedības termoregulācija- tā ir labvēlīgu biotopu meklēšana, stājas maiņa, nojumju, ligzdu celtniecība utt.

Poikilotermiskiem dzīvniekiem galvenais ķermeņa temperatūras regulēšanas veids ir uzvedība. Ekstrēmā karstumā dzīvnieki slēpjas ēnā, urās. Tuvojoties ziemai, viņi meklē pajumti, veido ligzdas un samazina savu aktivitāti. Dažas sugas spēj uzturēt optimālu ķermeņa temperatūru, pateicoties muskuļu darbam. Piemēram, kamenes sasilda ķermeni ar īpašām muskuļu kontrakcijām, kas ļauj tām baroties vēsā laikā. Daži poikilotermiskie dzīvnieki izvairās no pārkaršanas, palielinot siltuma zudumus iztvaikošanas rezultātā. Piemēram, vardes, ķirzakas karstā laikā sāk smagi elpot vai turēt muti vaļā, palielinot ūdens iztvaikošanu caur gļotādu.

Homeotermiskajiem dzīvniekiem raksturīga ļoti efektīva siltuma ievades un izvades regulēšana, kas ļauj tiem uzturēt nemainīgu optimālu ķermeņa temperatūru. Viņu termoregulācijas mehānismi ir ļoti dažādi. Viņi mēdz ķīmiskā termoregulācija, ko raksturo augsts vielmaiņas ātrums un liela siltuma daudzuma ražošana. Atšķirībā no poikilotermiskajiem dzīvniekiem, siltasiņu dzīvniekiem aukstuma iedarbībā oksidatīvie procesi nevis vājinās, bet gan pastiprinās. Daudziem dzīvniekiem muskuļu un taukaudu dēļ rodas papildu siltums. Zīdītājiem ir specializēti brūnie taukaudi, kuros visa atbrīvotā enerģija tiek izmantota ķermeņa sildīšanai. Tas ir visvairāk attīstīts aukstā klimata dzīvniekiem. Nepieciešama ķermeņa temperatūras uzturēšana, palielinot siltuma ražošanu lieli izdevumi enerģijas, tāpēc dzīvniekiem ar paaugstinātu ķīmisko regulējumu nepieciešams liels daudzums barības vai tērēt daudz tauku rezervju. Tāpēc ķīmiskā regulējuma pastiprināšanai ir ierobežojumi pārtikas iegūšanas iespēju dēļ. Ar barības trūkumu ziemā šāds termoregulācijas veids ir ekoloģiski nelabvēlīgs.

Fiziskā termoregulācija videi izdevīgāk, jo pielāgošanās aukstumam tiek veikta, uzturot siltumu dzīvnieka ķermenī. Tās faktori ir āda, biezs zīdītāju kažoks, putnu spalvas un dūnu sega, ķermeņa tauki, ūdens iztvaikošana svīstot vai caur mutes dobuma un augšējo elpceļu gļotādām, dzīvnieka ķermeņa izmēri un forma. Lai samazinātu siltuma pārnesi, izdevīgāk ir lieli ķermeņa izmēri (jo lielāks ķermenis, jo mazāka ir tā virsma uz masas vienību un līdz ar to arī siltuma pārnese un otrādi). Šī iemesla dēļ cieši radniecīgu siltasiņu dzīvnieku sugu īpatņi, kas dzīvo aukstos apstākļos, ir lielāki nekā tie, kas ir izplatīti siltā klimatā. Šis modelis ir nosaukts Bergmaņa noteikumi. Temperatūras regulēšana tiek veikta arī caur izvirzītajām ķermeņa daļām - ausīm, ekstremitātēm, astēm, ožas orgāniem. Aukstajos reģionos tie mēdz būt mazāki nekā siltākos ( Alena likums). Homoiotermiskiem organismiem tas ir arī svarīgi termoregulācijas uzvedības metodes, kas ir ļoti dažādi – no stājas maiņas un patversmju meklēšanas līdz sarežģītu nojumju, ligzdu celtniecībai, tuvu un tālāku migrāciju īstenošanai. Daži siltasiņu dzīvnieki izmanto grupas uzvedība. Piemēram, pingvīni stiprā salnā saspiežas blīvā kaudzē. Šādas kopas iekšpusē temperatūra tiek uzturēta aptuveni + 37ºС pat vissmagākajā salnā. Kamieļi tuksnesī ārkārtējā karstumā arī saspiežas, taču tas tiek panākts, novēršot ķermeņa virsmas spēcīgu uzkaršanu.

Dažādu ķīmiskās, fizikālās un uzvedības termoregulācijas metožu kombinācija ļauj siltasiņu dzīvniekiem uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru plašā vides temperatūras svārstību diapazonā.

ūdens režīms. Normāla ķermeņa darbība ir iespējama tikai ar pietiekamu ūdens piegādi. Mitruma režīmi zemes-gaisa vidē ir ļoti dažādi - no pilnīgas gaisa piesātinājuma ar ūdens tvaikiem mitros tropos līdz gandrīz pilnīgam mitruma trūkumam gaisā un tuksneša augsnē. Piemēram, Sinaja tuksnesī gada nokrišņu daudzums ir 10-15 mm, un Lībijas tuksnesī (Asvānā) tie nenotiek vispār. Sauszemes organismu apgāde ar ūdeni ir atkarīga no nokrišņu veida, augsnes mitruma rezervju pieejamības, rezervuāriem, gruntsūdeņu līmeņa, reljefa, atmosfēras cirkulācijas īpatnībām uc Tas ir novedis pie daudzu sauszemes organismu pielāgošanās dažādām izmaiņām. biotopu mitruma režīmi.

Augu pielāgošanās ūdens režīmam. Zemākās zemes augi absorbē ūdeni no substrāta ar tajā iegremdētām talusa daļām vai rhizoīdiem, bet mitrumu no atmosfēras - pa visu ķermeņa virsmu.

Augstāko augu vidū sūnas uzsūc ūdeni no augsnes ar sakneņiem vai stublāja apakšējo daļu (sfagnu sūnas), un lielākā daļa citu ar saknēm. Ūdens plūsma augā ir atkarīga no sakņu šūnu sūkšanas jaudas lieluma, sakņu sistēmas sazarojuma pakāpes un sakņu iespiešanās dziļuma augsnē. Sakņu sistēmas ir ļoti plastiskas un reaģē uz mainīgiem apstākļiem, galvenokārt mitrumu.

Tā kā augsnes virskārtas horizontos trūkst mitruma, daudziem augiem ir sakņu sistēmas, kas dziļi iekļūst augsnē, bet vāji zarojas, kā, piemēram, saksam, kamieļa ērkšķim, parastā priede, raupjā rudzupuķe u.c. graudaugi, gluži pretēji, sakņu sistēmas spēcīgi sazarojas un aug augsnes virskārtējos slāņos (rudzos, kviešos, spalvu zālēs utt.). Ūdens, kas nonāk augā, caur ksilēmu tiek novadīts uz visiem orgāniem, kur tas tiek izmantots dzīves procesiem. Vidēji 0,5% tiek izmantoti fotosintēzei, bet pārējais - iztvaikošanas zudumu kompensēšanai un turgora uzturēšanai. Iekārtas ūdens bilance saglabājas līdzsvarota, ja ūdens uzsūkšana, tā vadīšana un izlietojums ir harmoniski saskaņoti savā starpā. Atkarībā no spējas regulēt sava ķermeņa ūdens bilanci, sauszemes augus iedala poikilohidrīds un homoiohidrīds.

poikilohidrīdu augi nespēj aktīvi regulēt savu ūdens bilanci. Viņiem nav ierīču, kas palīdz saglabāt ūdeni audos. Ūdens saturu šūnās nosaka gaisa mitrums un tas ir atkarīgs no tā svārstībām. Poikilohidrīda augi ietver sauszemes aļģes, ķērpjus, dažas sūnas un lietus meža papardes. Sausajā periodā šie augi izžūst gandrīz līdz gaissausam stāvoklim, bet pēc lietus atkal “atdzīvojas” un kļūst zaļi.

Homoyohidrīdu augi spēj uzturēt relatīvi nemainīgu ūdens satura līmeni šūnās. Tie ietver lielāko daļu augstāko sauszemes augu. Viņu šūnās ir liela centrālā vakuola, tāpēc vienmēr ir ūdens padeve. Turklāt transpirāciju regulē stomatālais aparāts, un dzinumus klāj epiderma ar ūdeni necaurlaidīgu kutikulu.

Tomēr augu spēja regulēt ūdens metabolismu nav vienāda. Atkarībā no to pielāgošanās spējas biotopu mitruma apstākļiem izšķir trīs galvenās ekoloģiskās grupas: higrofīti, kserofīti un mezofīti.

Higrofīti- tie ir mitru biotopu augi: purvi, mitras pļavas un meži, ūdenskrātuvju krasti. Tie neiztur ūdens trūkumu, reaģē uz augsnes un gaisa mitruma samazināšanos ar strauju vītumu vai augšanas kavēšanu. Viņu lapu plātnes ir platas, bez biezas kutikulas. Mezofila šūnas atrodas brīvi, starp tām ir lielas starpšūnu telpas. Higrofītu stomata parasti ir plaši atvērta un bieži atrodas abās lapas plātnes pusēs. Tā rezultātā to transpirācijas ātrums ir ļoti augsts. Dažos augos ļoti mitros biotopos lieko ūdeni noņem caur hidatodiem (ūdens stomatiem), kas atrodas gar lapas malu. Pārmērīgs augsnes mitrums noved pie skābekļa satura samazināšanās tajā, kas apgrūtina elpošanu un sakņu sūkšanas funkciju. Tāpēc higrofītu saknes atrodas augsnes virsmas horizontos, tās vāji zarojas, un uz tām ir maz sakņu matiņu. Daudzu zālaugu higrofītu orgānos ir labi attīstīta starpšūnu telpu sistēma, caur kuru iekļūst atmosfēras gaiss. Augos, kas dzīvo uz stipri ūdeņainām augsnēm, kas periodiski applūst ar ūdeni, veidojas īpašas elpceļu saknes, piemēram, purva cipresei, vai atbalsta saknes, piemēram, mangrovju koksnes augiem.

Kserofīti spēj paciest ievērojamu ilgstošu gaisa un augsnes sausumu aktīvā stāvoklī. Tie ir plaši izplatīti stepēs, tuksnešos, sausos subtropos utt. Mērenā klimata joslā tie apmetas uz sausām smilšainām un smilšmāla augsnēm, paaugstinātās reljefa vietās. Kserofītu spēja paciest mitruma trūkumu ir saistīta ar to anatomiskajām, morfoloģiskajām un fizioloģiskajām īpašībām. Pamatojoties uz to, tie ir sadalīti divās grupās: sukulenti Un sklerofīti.

sukulenti – ziemcietes ar sulīgām gaļīgām lapām vai kātiem, kuros ir ļoti attīstīti ūdens uzkrāšanas audi. Ir lapu sukulenti - alveja, agave, stonecrop, jauni un stublāji, kuros lapas ir samazinātas, un zemes daļas attēlo gaļīgi stublāji (kaktusi, dažas spures). Sukulentu atšķirīgā iezīme ir spēja uzglabāt lielu daudzumu ūdens un izmantot to ārkārtīgi taupīgi. To transpirācijas ātrums ir ļoti zems, jo stomatu ir ļoti maz, tie bieži ir iegremdēti lapu vai stublāju audos un parasti ir aizvērti dienas laikā, kas palīdz tiem ierobežot ūdens patēriņu. Stomātu aizvēršana dienas laikā apgrūtina fotosintēzes un gāzu apmaiņas procesus, tāpēc sukulentiem ir izveidots īpašs fotosintēzes veids, kurā daļēji tiek izmantots elpošanas laikā izdalītais oglekļa dioksīds. Šajā sakarā fotosintēzes intensitāte tajos ir zema, kas ir saistīta ar lēnu izaugsmi un diezgan zemu konkurētspēju. Sukulentiem raksturīgs zems šūnu sulas osmotiskais spiediens, izņemot tos, kas aug sāļās augsnēs. Viņu sakņu sistēma ir virspusēja, ļoti sazarota un strauji augoša.

Sklerofīti ir cieti, sausa izskata augi, pateicoties lielam mehānisko audu daudzumam un zemai lapu un stublāju laistīšanai. Daudzu sugu lapas ir mazas, šauras vai samazinātas līdz zvīņām, muguriņām; bieži ir blīvs pubertātes (kaķa ķepa, sudraba cinquefoil, daudz vērmeles uc) vai vaskveida pārklājums (krievu rudzupuķe utt.). To sakņu sistēma ir labi attīstīta un bieži vien daudzkārt lielāka kopējā masā nekā augu virszemes daļām. Arī dažādas fizioloģiskas adaptācijas palīdz sklerofītiem veiksmīgi izturēt mitruma trūkumu: augsts šūnu sulas osmotiskais spiediens, izturība pret audu dehidratāciju, augsta audu un šūnu ūdens aizturēšanas spēja, pateicoties citoplazmas augstajai viskozitātei. Daudzi sklerofīti veģetācijai izmanto vislabvēlīgākos gada periodus, un, iestājoties sausumam, tie strauji samazina dzīvībai svarīgos procesus. Visas iepriekš minētās kserofītu īpašības veicina to sausuma toleranci.

Mezofīti aug vidēja mitruma apstākļos. Tie ir prasīgāki pret mitrumu nekā kserofīti un mazāk nekā higrofīti. Mezofītu lapu audi tiek diferencēti kolonnveida un sūkļveida parenhīmā. Integumentārajiem audiem var būt dažas kseromorfas pazīmes (rets pubescence, sabiezināts kutikulas slānis). Bet tie ir mazāk izteikti nekā kserofītos. Sakņu sistēmas var iekļūt dziļi augsnē vai atrasties virsmas horizontos. ekoloģisko vajadzību ziņā mezofīti ir ļoti daudzveidīga grupa. Tā starp pļavu un meža mezofītiem sastopamas sugas ar paaugstinātu mitruma mīlestību, kurām raksturīgs augsts ūdens saturs audos un diezgan vāja ūdens aiztures spēja. Tie ir pļavas lapsaste, purva zilā zāle, velēnu pļava, Linnaeus golokuchnik un daudzi citi.

Biotopos ar periodisku vai pastāvīgu (nelielu) mitruma trūkumu mezofītiem ir kseromorfas organizācijas pazīmes un paaugstināta fizioloģiskā izturība pret sausumu. Šādu augu piemēri ir kātiņains ozols, kalnu āboliņš, vidēja ceļmallapa, pusmēness lucerna u.c.

Dzīvnieku adaptācijas. Saistībā ar ūdens režīmu starp dzīvniekiem var izdalīt higrofilus (mitrumu mīlošus), kserofilus (sausmīlošus) un mezofilus (dod priekšroku vidējiem mitruma apstākļiem). Higrofilu piemēri ir meža utis, odi, atsperes, spāres uc Viņi visi nepanes ievērojamu ūdens deficītu un nepanes pat īslaicīgu sausumu. Monitorķirzakas, kamieļi, tuksneša siseņi, melnās vaboles uc ir kserofīli.Tie apdzīvo sausākos biotopus.

Dzīvnieki iegūst ūdeni no dzeršanas, pārtikas un organisko vielu oksidēšanas. Daudziem zīdītājiem un putniem (ziloņiem, lauvām, hiēnām, bezdelīgām, spārniem u.c.) ir nepieciešams dzeramais ūdens. Bez dzeramais ūdens tuksneša sugas, piemēram, jerboas, Āfrikas smilšu smiltis un Amerikas ķenguru žurkas, var apiet. Drēbju kožu kāpuri, kūts un rīsu smeceri un daudzi citi dzīvo tikai vielmaiņas ūdens dēļ.

Dzīvniekiem ir raksturīgi veidi, kā regulēt ūdens bilanci: morfoloģiskā, fizioloģiskā, uzvedības.

UZ morfoloģiskāūdens bilances uzturēšanas metodes ietver veidojumus, kas palīdz aizturēt ūdeni organismā: sauszemes gliemežu čaumalas, rāpuļu keratinizēti ādas apvalki, kukaiņu ādas apvalku slikta ūdens caurlaidība uc Ir pierādīts, ka kukaiņu ādas caurlaidība nav atkarīga no hitīna struktūra, bet to nosaka plānākais vaska slānis, kas klāj tā virsmu. Šī slāņa iznīcināšana ievērojami palielina iztvaikošanu caur vākiem.

UZ fizioloģisksūdens vielmaiņas regulēšanas pielāgojumi ietver spēju veidot vielmaiņas mitrumu, taupīt ūdeni, izdalot urīnu un fekālijas, izturību pret dehidratāciju, svīšanas izmaiņas un ūdens zudumu caur gļotādām. Ūdens saglabāšana gremošanas traktā tiek panākta, ūdenim uzsūcot zarnās un veidojot gandrīz dehidrētu fekāliju. Putniem un rāpuļiem slāpekļa metabolisma galaprodukts ir urīnskābe, kuras izvadīšanai praktiski netiek patērēts ūdens. Aktīvu svīšanas un mitruma iztvaikošanas regulēšanu no elpceļu virsmas plaši izmanto homeotermiskie dzīvnieki. Piemēram, kamielim ekstremālākajos mitruma deficīta gadījumos apstājas svīšana un strauji samazinās iztvaikošana no elpceļiem, kas noved pie ūdens aizture organismā. Iztvaikošana, kas saistīta ar nepieciešamību pēc termoregulācijas, var izraisīt ķermeņa dehidratāciju, tāpēc daudzi mazi siltasiņu dzīvnieki sausā un karstā klimatā izvairās no karstuma iedarbības un saglabā mitrumu, slēpjoties pazemē.

Poikilotermiskiem dzīvniekiem ķermeņa temperatūras paaugstināšanās pēc gaisa sildīšanas novērš pārmērīgu ūdens zudumu, bet viņi nevar pilnībā izvairīties no iztvaikošanas zudumiem. Tāpēc aukstasiņu dzīvniekiem galvenais veids, kā saglabāt ūdens bilanci dzīves laikā sausos apstākļos, ir izvairīties no pārmērīgas siltuma slodzes. Tāpēc pielāgošanās kompleksā sauszemes vides ūdens režīmam, uzvedības veidiūdens bilances regulēšana. Tie ietver īpašas uzvedības formas: bedru rakšanu, ūdenstilpņu meklēšanu, biotopu izvēli utt. Tas ir īpaši svarīgi zālēdājiem un graudēdājiem dzīvniekiem. Daudziem no viņiem ūdenstilpņu klātbūtne ir priekšnoteikums, lai apmestos sausos reģionos. Piemēram, tādu sugu izplatība tuksnesī kā bifeļa raga bifeļi, ūdeņi un dažas antilopes ir pilnībā atkarīgas no dzirdināšanas vietu pieejamības. Daudzi rāpuļi un mazie zīdītāji dzīvo urvos, kur salīdzinoši zema temperatūra un augsts mitrums veicina ūdens apmaiņu. Putni bieži izmanto dobumus, ēnainu koku vainagus utt.

Zemes-gaisa biotops

DZĪVES PAMATVIDES

ŪDENS VIDE

Dzīvības ūdens vide (hidrosfēra) aizņem 71% no zemeslodes platības. Vairāk nekā 98% ūdens ir koncentrēti jūrās un okeānos, 1,24% - polāro reģionu ledus, 0,45% - upju, ezeru, purvu saldūdenī.

Okeānos ir divi ekoloģiskie reģioni:

ūdens stabs - pelagiāls, un apakšā - bentāls.

Ūdens vidē dzīvo aptuveni 150 000 dzīvnieku sugu jeb aptuveni 7% no kopējā skaita, bet 10 000 augu sugu - 8%. Ir šādas hidrobiontu ekoloģiskās grupas. Pelagiāls - apdzīvo organismi, kas iedalīti nektonā un planktonā.

Nektons (nektos — peldošs) —šī ir pelaģisko aktīvi kustīgu dzīvnieku kolekcija, kam nav tiešas saiknes ar dibenu. Tie galvenokārt ir lieli dzīvnieki, kas var ceļot lielus attālumus un spēcīgas ūdens straumes. Tiem raksturīga racionāla ķermeņa forma un labi attīstīti kustību orgāni (zivis, kalmāri, roņkāji, vaļi) Saldūdeņos bez zivīm pie nektoniem pieder abinieki un aktīvi kustīgi kukaiņi.

Planktons (klejojošs, planējošs) -šī ir pelaģisko organismu kolekcija, kas nespēj ātri un aktīvi kustēties. Tos iedala fitoplanktonā un zooplanktonā (mazie vēžveidīgie, vienšūņi - foraminifera, radiolarians; medūzas, pteropodi). Fitoplanktons ir kramaļģes un zaļaļģes.

Neuston- organismu kopums, kas apdzīvo ūdens virsmas plēvi pie robežas ar gaisu. Tie ir kāpuri desyatipods, barnacles, copepods, vēderkāju un gliemežvākiem, adatādaiņiem un zivīm. Izejot cauri kāpuru stadijai, tie atstāj virsmas slāni, kas tiem kalpoja kā patvērums, pārceļas uz dzīvi uz grunts vai pelagiālo.

Playston -šī ir organismu kolekcija, kuras daļa ķermeņa atrodas virs ūdens virsmas, bet otra ūdenī - pīle, sifonofori.

Bentoss (dziļums) - organismu grupa, kas dzīvo ūdenstilpju dibenā. To iedala fitobentosā un zoobentosā. Fitobentoss - aļģes - kramaļģes, zaļas, brūnas, sarkanas un baktērijas; piekrastes ziedoši augi - zostera, rupijas. Zoobentoss - foraminifera, sūkļi, koelenterāti, tārpi, mīkstmieši, zivis.

Ūdens organismu dzīvē liela nozīme ir ūdens vertikālajai kustībai, blīvuma, temperatūras, gaismas, sāls, gāzes (skābekļa un oglekļa dioksīda saturs) režīmiem, ūdeņraža jonu koncentrācijai (pH).

Temperatūras režīms: Tas atšķiras ūdenī, pirmkārt, ar mazāku siltuma pieplūdumu un, otrkārt, ar lielāku stabilitāti nekā uz sauszemes. Daļa siltumenerģijas, kas nonāk ūdens virsmā, tiek atspoguļota, daļa tiek tērēta iztvaikošanai. Ūdens iztvaikošana no ūdenstilpju virsmas, kas patērē aptuveni 2263,8 J/g, novērš apakšējo slāņu pārkaršanu, savukārt ledus veidošanās, kas atbrīvo saplūšanas siltumu (333,48 J/g), palēnina to atdzišanu. Temperatūras izmaiņas plūstošajos ūdeņos seko tās izmaiņām apkārtējā gaisā, atšķiras ar mazāku amplitūdu.

Mēreno platuma grādu ezeros un dīķos termisko režīmu nosaka labi zināma fizikāla parādība - ūdens maksimālais blīvums ir 4 ° C. Ūdens tajos ir skaidri sadalīts trīs slāņos:

1. epilimnion- augšējais slānis, kura temperatūra piedzīvo krasas sezonālās svārstības;

2. metalimnion- pārejas, temperatūras lēciena slānis, ir straujš temperatūras kritums;

3. hipolimnijs- dziļjūras slānis, kas sasniedz pašu dibenu, kur temperatūra nedaudz mainās visu gadu.

Vasarā siltākie ūdens slāņi atrodas virspusē, bet aukstākie - apakšā. Šo slāņveida temperatūras sadalījuma veidu rezervuārā sauc tieša stratifikācija. Ziemā, temperatūrai pazeminoties, apgrieztā stratifikācija: virsmas slāņa temperatūra ir tuvu 0 C, apakšā temperatūra ir aptuveni 4 C, kas atbilst tā maksimālajam blīvumam. Tādējādi temperatūra paaugstinās līdz ar dziļumu. Šo fenomenu sauc temperatūras dihotomija, novērots lielākajā daļā mērenās joslas ezeru vasarā un ziemā. Temperatūras dihotomijas rezultātā tiek traucēta vertikālā cirkulācija - iestājas īslaicīgas stagnācijas periods - stagnācija.

Pavasarī virszemes ūdens, sakarsējot līdz 4C, kļūst blīvāks un iegrimst dziļāk, un tā vietā no dziļuma paceļas siltāks ūdens. Šādas vertikālas cirkulācijas rezultātā rezervuārā notiek homotermija, t.i. kādu laiku visas ūdens masas temperatūra tiek izlīdzināta. Ar turpmāku temperatūras paaugstināšanos augšējie slāņi kļūst mazāk blīvi un vairs nenokrīt - vasaras stagnācija. Rudenī virsmas slānis atdziest, kļūst blīvāks un iegrimst dziļāk, izspiežot uz virsmas siltāku ūdeni. Tas notiek pirms rudens homotermijas sākuma. Kad virszemes ūdeņi tiek atdzesēti zem 4C, tie kļūst mazāk blīvi un atkal paliek uz virsmas. Līdz ar to apstājas ūdens cirkulācija un iestājas ziemas stagnācija.

Ūdenim ir nozīmīga blīvums(800 reizes) pārāka par gaisu) un viskozitāte. IN Vidēji ūdens kolonnā uz katriem 10 m dziļumā spiediens palielinās par 1 atm. Šīs īpašības ietekmē augus tādā ziņā, ka tiem veidojas ļoti maz mehānisko audu vai to nav vispār, tāpēc to stublāji ir ļoti elastīgi un viegli noliecas. Lielākajai daļai ūdensaugu ir raksturīga peldspēja un spēja palikt ūdens stabā, daudziem ūdensdzīvniekiem apvalks ir ieeļļots ar gļotām, kas samazina berzi kustības laikā, un ķermenis iegūst racionālu formu. Daudzi iedzīvotāji ir relatīvi stenobatny un ierobežoti līdz noteiktam dziļumam.

Caurspīdība un gaismas režīms.Īpaši tas ietekmē augu izplatību: dubļainās ūdenstilpēs tie dzīvo tikai virsējā slānī. Gaismas režīmu nosaka arī regulāra gaismas samazināšanās līdz ar dziļumu ūdens absorbcijas dēļ saules gaisma. Tajā pašā laikā stari ar dažādu viļņu garumu tiek absorbēti atšķirīgi: sarkanie ir visātrāk, bet zili zaļie iekļūst ievērojamā dziļumā. Vides krāsa tajā pašā laikā mainās, pakāpeniski pārejot no zaļganas uz zaļu, zilu, zilu, zili violetu, ko aizstāj pastāvīga tumsa. Attiecīgi ar dziļumu zaļās aļģes tiek aizstātas ar brūnām un sarkanām, kuru pigmenti ir pielāgoti dažādu viļņu garumu saules gaismas uztveršanai. Arī dzīvnieku krāsa dabiski mainās līdz ar dziļumu. Ūdens virsmas slāņos dzīvo spilgtas un daudzveidīgas krāsas dzīvnieki, savukārt dziļjūras sugām nav pigmentu. Krēslu apdzīvo dzīvnieki, kas krāsoti krāsās ar sarkanīgu nokrāsu, kas palīdz viņiem paslēpties no ienaidniekiem, jo ​​sarkanā krāsa zili violetajos staros tiek uztverta kā melna.

Jo spēcīgāka ir gaismas absorbcija ūdenī, jo mazāka ir tās caurspīdīgums. Caurspīdīgumu raksturo ārkārtējs dziļums, kur joprojām ir redzams īpaši nolaists Secchi disks (balts disks ar diametru 20 cm). Līdz ar to fotosintēzes zonu robežas dažādās ūdenstilpēs ļoti atšķiras. Tīrākajos ūdeņos fotosintēzes zona sasniedz 200 m dziļumu.

Ūdens sāļums.Ūdens ir lielisks šķīdinātājs daudziem minerālu savienojumiem. Tā rezultātā dabiskajām ūdenstilpēm ir noteikts ķīmiskais sastāvs. Svarīgākie ir sulfāti, karbonāti, hlorīdi. Saldūdenī izšķīdušo sāļu daudzums uz 1 litru ūdens nepārsniedz 0,5 g, jūrās un okeānos - 35 g.Saldūdens augi un dzīvnieki dzīvo hipotoniskā vidē, t.i. vide, kurā izšķīdušo vielu koncentrācija ir zemāka nekā ķermeņa šķidrumos un audos. Sakarā ar osmotiskā spiediena atšķirību ārpus ķermeņa un iekšpuses ūdens pastāvīgi iekļūst ķermenī, un saldūdens hidrobionti ir spiesti to intensīvi izņemt. Šajā sakarā viņiem ir skaidri definēti osmoregulācijas procesi. Vienšūņiem tas tiek panākts ar ekskrēcijas vakuolu darbu, daudzšūnu organismos ar ūdens izvadīšanu caur ekskrēcijas sistēmu. Parasti jūras un parasti saldūdens sugas nepanes būtiskas ūdens sāļuma izmaiņas - stenohalīni organismi. Eurygalline - saldūdens zandarti, brekši, līdakas, no jūras - kefales dzimta.

Gāzes režīms Galvenās gāzes ūdens vidē ir skābeklis un oglekļa dioksīds.

Skābeklis ir vissvarīgākais vides faktors. Tas nonāk ūdenī no gaisa, un augi to izdala fotosintēzes laikā. Tā saturs ūdenī ir apgriezti proporcionāls temperatūrai, pazeminoties temperatūrai, palielinās skābekļa (kā arī citu gāzu) šķīdība ūdenī. Slāņos, kas ir ļoti apdzīvoti ar dzīvniekiem un baktērijām, tā palielinātā patēriņa dēļ var rasties skābekļa deficīts. Tādējādi pasaules okeānos dzīvībai bagātos dziļumos no 50 līdz 1000 m raksturīga strauja aerācijas pasliktināšanās. Tas ir 7-10 reizes zemāks nekā iekšā virszemes ūdeņi apdzīvo fitoplanktons. Ūdenstilpju dibena tuvumā apstākļi var būt tuvu anaerobiem.

Oglekļa dioksīds -šķīst ūdenī apmēram 35 reizes labāk nekā skābeklis un tā koncentrācija ūdenī ir 700 reizes lielāka nekā atmosfērā. Nodrošina ūdensaugu fotosintēzi un piedalās bezmugurkaulnieku kaļķainu skeleta veidojumu veidošanā.

Ūdeņraža jonu koncentrācija (pH)- saldūdens baseini ar pH = 3,7-4,7 tiek uzskatīti par skābiem, 6,95-7,3 - neitrāli, ar pH 7,8 - sārmaini. Saldūdenstilpēs pH pat piedzīvo ikdienas svārstības. Jūras ūdens ir sārmaināks un tā pH mainās daudz mazāk nekā saldūdenī. pH samazinās līdz ar dziļumu. Ūdeņraža jonu koncentrācijai ir liela nozīme hidrobiontu izplatībā.

Zemes-gaisa biotops

Zemes-gaisa dzīves vides iezīme ir tāda, ka šeit dzīvojošos organismus ieskauj gāzveida vide, kurai raksturīgs zems mitrums, blīvums un spiediens, augsts skābekļa saturs. Parasti dzīvnieki šajā vidē pārvietojas pa augsni (cieto substrātu), un augi tajā iesakņojas.

Zeme-gaisa vidē darbības vides faktoriem ir vairākas raksturīgas iezīmes: lielāka gaismas intensitāte salīdzinājumā ar citām vidēm, ievērojamas temperatūras svārstības, mitruma izmaiņas atkarībā no ģeogrāfiskā atrašanās vieta, gadalaiks un diennakts laiks. Iepriekš uzskaitīto faktoru ietekme ir nesaraujami saistīta ar gaisa masu kustību - vēju.

Zemes-gaisa vides dzīvie organismi evolūcijas procesā ir attīstījuši raksturīgus anatomiskus, morfoloģiskus un fizioloģiskus pielāgojumus.

Apskatīsim galveno vides faktoru ietekmes pazīmes uz augiem un dzīvniekiem zemes-gaisa vidē.

Gaiss. Gaisam kā vides faktoram raksturīgs nemainīgs sastāvs - skābeklis tajā parasti ir aptuveni 21%, oglekļa dioksīds 0,03%.

Zems gaisa blīvums nosaka tā zemo celšanas spēku un nenozīmīgo nestspēju. Visi gaisa vides iemītnieki ir cieši saistīti ar zemes virsmu, kas kalpo viņiem pieķeršanās un atbalstam. Gaisa vides blīvums nenodrošina augstu pretestību organismiem, tiem pārvietojoties pa zemes virsmu, tomēr tas apgrūtina pārvietošanos vertikāli. Lielākajai daļai organismu uzturēšanās gaisā ir saistīta tikai ar izkliedi vai medījuma meklēšanu.

Nelielais gaisa celšanas spēks nosaka sauszemes organismu ierobežojošo masu un izmēru. Lielākie dzīvnieki, kas dzīvo uz zemes virsmas, ir mazāki nekā ūdens vides milži. Lielie zīdītāji (mūsdienu vaļa izmērs un svars) nevarētu dzīvot uz sauszemes, jo tos saspiestu viņu pašu svars.

Zems gaisa blīvums rada nelielu kustību pretestību. Šīs gaisa vides īpašības ekoloģiskās priekšrocības evolūcijas gaitā izmantoja daudzi sauszemes dzīvnieki, iegūstot spēju lidot. 75% visu sauszemes dzīvnieku sugu spēj aktīvi lidot, galvenokārt kukaiņi un putni, bet skrejlapas sastopamas arī starp zīdītājiem un rāpuļiem.

Gaisa mobilitātes, atmosfēras apakšējos slāņos esošo gaisa masu vertikālo un horizontālo kustību dēļ iespējama virknes organismu pasīvā lidojuma. Daudzām sugām ir izveidojusies anemohorija – pārvietošanās ar gaisa straumju palīdzību. Anemohorija ir raksturīga augu sporām, sēklām un augļiem, vienšūņu cistām, mazie kukaiņi, zirnekļi utt. Organismus, ko pasīvi pārvadā gaisa straumes, kopā sauca par aeroplanktonu pēc analoģijas ar ūdens vides planktona iemītniekiem.

Horizontālo gaisa kustību (vēja) galvenā ekoloģiskā loma ir netieša, pastiprinot un vājinot tādu svarīgu vides faktoru kā temperatūra un mitrums ietekmi uz sauszemes organismiem. Vējš palielina mitruma un siltuma atgriešanos dzīvniekiem un augiem.

Gaisa gāzes sastāvs virsmas slānī gaiss ir diezgan viendabīgs (skābeklis - 20,9%, slāpeklis - 78,1%, inertās gāzes - 1%, oglekļa dioksīds - 0,03 tilpuma%), pateicoties augstajai difūzijas spējai un pastāvīgai sajaukšanai ar konvekcijas un vēja plūsmām. Tomēr dažādiem gāzveida, pilienu-šķidruma un cieto (putekļu) daļiņu piemaisījumiem, kas no vietējiem avotiem nonāk atmosfērā, var būt nozīmīga ekoloģiska nozīme.

Augsts skābekļa saturs veicināja sauszemes organismu metabolisma palielināšanos, un, pamatojoties uz oksidatīvo procesu augsto efektivitāti, radās dzīvnieku homoiotermija. Skābeklis, pateicoties tā pastāvīgi augstajam saturam gaisā, nav faktors, kas ierobežo dzīvību sauszemes vidē. Tikai vietām īpašos apstākļos veidojas īslaicīgs deficīts, piemēram, trūdošu augu atlieku uzkrājumos, graudu, miltu krājumos u.c.

edafiskie faktori. Augsnes īpašības un reljefs ietekmē arī sauszemes organismu, galvenokārt augu, dzīves apstākļus. Zemes virsmas īpašības, kurām ir ekoloģiska ietekme uz tās iedzīvotājiem, sauc par edafiskajiem vides faktoriem.

Augu sakņu sistēmas raksturs ir atkarīgs no hidrotermālā režīma, aerācijas, augsnes sastāva, sastāva un struktūras. Piemēram, koku sugu (bērzs, lapegle) sakņu sistēmas apgabalos ar mūžīgo sasalumu atrodas seklā dziļumā un izplešas platumā. Tur, kur nav mūžīgā sasaluma, šo pašu augu sakņu sistēmas ir mazāk izplatītas un iekļūst dziļāk. Daudzi stepju augi saknes var iegūt ūdeni no liela dziļuma, tajā pašā laikā tām ir daudz virspusēju sakņu augsnes trūdvielu horizontā, no kurienes augi uzņem minerālvielas.

Reljefs un augsnes raksturs ietekmē dzīvnieku pārvietošanās specifiku. Piemēram, pārnadžiem, strausiem, dumpēm, kas dzīvo atklātās vietās, ir nepieciešama stabila augsne, lai palielinātu atbaidīšanu, kad ātri skrien. Uz irdenām smiltīm dzīvojošām ķirzakām pirksti robežojas ar ragu zvīņu bārkstīm, kas palielina balsta virsmu. Sauszemes iedzīvotājiem, kas rok bedrītes, blīvas augsnes ir nelabvēlīgas. Augsnes raksturs dažos gadījumos ietekmē to sauszemes dzīvnieku izplatību, kas rok bedres, ierok zemē, lai izvairītos no karstuma vai plēsējiem, vai dēj olas augsnē utt.

Laikapstākļu un klimata īpatnības. Dzīves apstākļus zemes-gaisa vidē apgrūtina arī laika apstākļu izmaiņas. Laikapstākļi ir nepārtraukti mainīgs atmosfēras stāvoklis zemes virsmas tuvumā līdz aptuveni 20 km augstumam (troposfēras robežai). Laikapstākļu mainīgums izpaužas tādu vides faktoru kā gaisa temperatūras un mitruma, mākoņainības, nokrišņu, vēja stipruma un virziena uc kombinācijā. Laikapstākļu maiņai, kā arī to regulārajai maiņai gada cikls raksturīgas neperiodiskas svārstības, kas būtiski sarežģī sauszemes organismu pastāvēšanas apstākļus. Laikapstākļi ūdens iemītnieku dzīvi ietekmē daudz mazākā mērā un tikai virszemes slāņu populāciju.

Apgabala klimats. Apgabala klimatu raksturo ilgstošais laikapstākļu režīms. Klimata jēdziens ietver ne tikai meteoroloģisko parādību vidējās vērtības, bet arī to ikgadējo un ikdienas gaitu, novirzes no tā un to biežumu. Klimatu nosaka apgabala ģeogrāfiskie apstākļi.

Klimata zonālo daudzveidību sarežģī musonu vēju darbība, ciklonu un anticiklonu izplatība, kalnu grēdu ietekme uz gaisa masu kustību, attāluma pakāpe no okeāna un daudzi citi lokāli faktori.

Lielākajai daļai sauszemes organismu, īpaši mazajiem, svarīgs ir ne tik daudz apgabala klimats, bet gan to tiešās dzīvotnes apstākļi. Ļoti bieži vietējie vides elementi (reljefs, veģetācija u.c.) maina temperatūras, mitruma, gaismas, gaisa kustības režīmu noteiktā teritorijā tā, ka tas būtiski atšķiras no apvidus klimatiskajiem apstākļiem. Šādas lokālas klimata izmaiņas, kas veidojas gaisa virsmas slānī, sauc par mikroklimatu. Katrā zonā mikroklimats ir ļoti daudzveidīgs. Ir iespējams izdalīt patvaļīgi mazu platību mikroklimatus. Piemēram, ziedu vainagos izveidots īpašs režīms, ko izmanto tur dzīvojošie iedzīvotāji. Īpašs stabils mikroklimats veidojas urvos, ligzdās, ieplakās, alās un citās slēgtās vietās.

Nokrišņi. Papildus ūdens nodrošināšanai un mitruma rezervju veidošanai tiem var būt vēl viena ekoloģiska nozīme. Tādējādi stipras lietusgāzes vai krusa dažkārt mehāniski ietekmē augus vai dzīvniekus.

Sniega segas ekoloģiskā loma ir īpaši daudzveidīga. Dienas temperatūras svārstības sniega biezumā iekļūst tikai līdz 25 cm, dziļāk temperatūra gandrīz nemainās. Ar -20-30 C salnām zem 30-40 cm sniega kārtas temperatūra ir tikai nedaudz zem nulles. Dziļa sniega sega pasargā atjaunošanās pumpurus, pasargā augu zaļās daļas no sasalšanas; daudzas sugas nokļūst zem sniega, nenometot lapotni, piemēram, matainais skābenes, Veronica officinalis u.c.

Mazie sauszemes dzīvnieki arī ziemā piekopj aktīvu dzīvesveidu, zem sniega un tā biezumā izklājot veselas eju galerijas. Vairākām sugām, kas barojas ar sniegotu veģetāciju, raksturīga vienmērīga vairošanās ziemā, kas vērojama, piemēram, lemmingiem, meža un dzeltenkakla pelēm, virknei pīļu, ūdensžurkām u.c. Rubeņu putni - lazdu rubeņi, rubeņi, tundras irbes - uz nakti ierok sniegā.

Ziemas sniega sega neļauj lieliem dzīvniekiem meklēt barību. Daudzi nagaiņi (ziemeļbrieži, mežacūkas, muskusa vērši) ziemā barojas tikai ar sniegotu veģetāciju, un dziļa sniega sega un īpaši cieta garoza uz tās virsmas, kas rodas ledū, nolemj tos badam. Sniega segas dziļums var ierobežot sugu ģeogrāfisko izplatību. Piemēram, īstie brieži neiekļūst ziemeļos tajās vietās, kur sniega biezums ziemā ir lielāks par 40-50 cm.

Gaismas režīms. Radiācijas daudzumu, kas sasniedz Zemes virsmu, nosaka apgabala ģeogrāfiskais platums, diennakts garums, atmosfēras caurspīdīgums un saules staru krišanas leņķis. Dažādos laika apstākļos Zemes virsmu sasniedz 42-70% no saules konstantes. Apgaismojums uz Zemes virsmas ir ļoti atšķirīgs. Tas viss ir atkarīgs no Saules augstuma virs horizonta vai saules staru krišanas leņķa, dienas garuma un laikapstākļiem, kā arī no atmosfēras caurspīdīguma. Gaismas intensitāte arī svārstās atkarībā no gada laika un diennakts laika. Atsevišķos Zemes apgabalos arī gaismas kvalitāte ir nevienlīdzīga, piemēram, garo viļņu (sarkano) un īso viļņu (zilo un ultravioleto) staru attiecība. Īsviļņu starus, kā zināms, atmosfērā absorbē un izkliedē vairāk nekā garo viļņu starus.

Dzīve uz sauszemes lielā mērā ir atkarīga no gaisa stāvokļa. Dabiskais gāzu maisījums, kas veidojas Zemes evolūcijas laikā, ir gaiss, ko mēs elpojam.

Gaiss kā dzīvības līdzeklis virza šīs vides iemītnieku evolucionāro attīstību. Tādējādi augsts skābekļa saturs nosaka veidošanās iespēju augsts līmenis enerģijas metabolisms (metabolisms starp ķermeni un vidi). Atmosfēras gaisam raksturīgs zems un mainīgs mitrums, kas ierobežoja iespējas apgūt gaisa vidi, un tā iemītnieku vidū noteica ūdens-sāls apmaiņas sistēmas un elpošanas orgānu uzbūves attīstību. Jāatzīmē arī zemais gaisa blīvums atmosfērā, kā dēļ dzīvība koncentrējas netālu no Zemes virsmas un iekļūst atmosfērā ne vairāk kā 50-70 m augstumā (tropu meža koku vainagi).

Galvenās atmosfēras gaisa sastāvdaļas ir slāpeklis (N 2) - 78,08%, skābeklis (0 2) - 20,9%, argons (Ar) - aptuveni 1% un oglekļa dioksīds (C0 2) - 0,03% (1. tabula).

Skābeklis uz Zemes parādījās apmēram pirms 2 miljardiem gadu, kad virsma veidojās aktīvas vulkāniskās darbības ietekmē. Pēdējo 20 miljonu gadu laikā skābekļa īpatsvars gaisā pakāpeniski ir palielinājies (šobrīd tas ir 21%). galvenā loma to spēlēja sauszemes un okeāna augu pasaules attīstība.

1. tabula. Zemes atmosfēras gāzu sastāvs

Atmosfēra aizsargā Zemi no meteoru bombardēšanas. Apmēram 5 reizes gadā atmosfērā izdeg meteorītu, komētu un asteroīdu fragmenti, kuru jauda, ​​ja tie sastaptos ar Zemi, pārsniegtu uz Hirosimu nomestās bumbas jaudu. Lielākā daļa meteorītu nekad nesasniedz zemes virsmu, tie izdeg pat tad, kad tie ar lielu ātrumu nonāk atmosfērā. Katru gadu uz Zemes nokrīt aptuveni 6 miljoni tonnu kosmisko putekļu.

Turklāt atmosfēra veicina siltuma saglabāšanu uz planētas, kas citādi izkliedētos kosmosa aukstumā. Tā pati atmosfēra gravitācijas spēka dēļ nepazūd.

20-25 km augstumā no Zemes virsmas ir aizsargājošs (slānis), kas aizkavē ultravioleto starojumu, kas ir kaitīgs visam dzīvajam. Bez tā šāds starojums varētu iznīcināt dzīvību uz Zemes. Diemžēl kopš 1980. un 1990. gadiem 20. gadsimts ir negatīva tendence uz ozona ekrāna retināšanu un iznīcināšanu.

Jebkurš biotops ir sarežģīta sistēma, kas izceļas ar savu unikālo abiotisko un biotisko faktoru kopumu, kas faktiski veido šo vidi. Evolūcijas ceļā zemes-gaisa vide radās vēlāk nekā ūdens, kas ir saistīta ar atmosfēras gaisa sastāva ķīmiskajām pārvērtībām. Lielākā daļa organismu ar kodolu dzīvo sauszemes vidē, kas ir saistīta ar lielu dažādību dabas teritorijas, fiziski, antropogēni, ģeogrāfiski un citi noteicošie faktori.

Zemes-gaisa vides raksturojums

Šī vide sastāv no augšējiem augsnes slāņiem ( līdz 2 km dziļumā) un zemāka atmosfēra ( līdz 10 km). Videi ir raksturīga ļoti daudz dažādu dzīvības formu. Starp bezmugurkaulniekiem var atzīmēt: kukaiņi, dažas tārpu un mīkstmiešu sugas, protams, dominē mugurkaulnieki. Augstais skābekļa saturs gaisā izraisīja evolucionāras izmaiņas elpošanas sistēmā un intensīvāku vielmaiņu.

Atmosfērā ir nepietiekams un bieži mainīgs mitrums, kas nereti ierobežo dzīvo organismu izplatību. Reģionos ar augstu temperatūru un zemu mitruma līmeni eikariotiem attīstās dažādas idioadaptācijas, kuru mērķis ir uzturēt vitāli svarīgo ūdens līmeni (augu lapu pārtapšana skujās, tauku uzkrāšanās kamieļu kupros).

Sauszemes dzīvniekiem ir raksturīga parādība fotoperiodisms tādējādi lielākā daļa dzīvnieku ir aktīvi tikai dienas laikā vai tikai naktī. Tāpat sauszemes videi ir raksturīga ievērojama temperatūras, mitruma un gaismas intensitātes svārstību amplitūda. Šo faktoru izmaiņas ir saistītas ar ģeogrāfisko atrašanās vietu, gadalaiku maiņu, diennakts laiku. Atmosfēras zemā blīvuma un spiediena dēļ muskuļu un kaulu audi ir attīstījušies un kļuvuši sarežģītāki.

Mugurkaulniekiem ir izveidojušās sarežģītas ekstremitātes, kas pielāgotas, lai atbalstītu ķermeni un pārvietotos uz cieta substrāta apstākļos, kad liels blīvums atmosfēra. Augiem ir progresīva sakņu sistēma, kas ļauj to nostiprināt augsnē un transportēt vielas ievērojamā augstumā. Tāpat sauszemes augi ir attīstījuši mehāniskos, pamata audus, floēmu un ksilēmu. Lielākajai daļai augu ir pielāgojumi, kas pasargā tos no pārmērīgas transpirācijas.

Augsne

Lai gan augsne ir klasificēta kā sauszemes un gaisa biotops, tā pēc savām fizikālajām īpašībām ļoti atšķiras no atmosfēras:

• Augsts blīvums un spiediens.
• Nepietiekams skābekļa daudzums.
• Zema temperatūras svārstību amplitūda.
• Zema gaismas intensitāte.

Šajā sakarā pazemes iemītniekiem ir savi pielāgojumi, kas atšķiras no sauszemes dzīvniekiem.

ūdens biotops

Vide, kas ietver visu hidrosfēru, gan sāļu, gan saldūdens objektus. Šai videi ir raksturīga mazāka dzīves daudzveidība un savi īpašie apstākļi. To apdzīvo mazi bezmugurkaulnieki, kas veido planktonu, skrimšļainas un kaulainas zivis, tārpus, mīkstmiešus un dažas zīdītāju sugas.

Skābekļa koncentrācija ir ļoti atkarīga no dziļuma. Vietās, kur saskaras atmosfēra un hidrosfēra, skābekļa un gaismas ir daudz vairāk nekā dziļumā. Augsts spiediens, kas lielā dziļumā ir 1000 reižu lielāks par atmosfēras spiedienu, nosaka vairuma zemūdens iemītnieku ķermeņa formu. Temperatūras izmaiņu amplitūda ir maza, jo ūdens siltuma pārnese ir daudz zemāka nekā zemes virsmas.

Atšķirības starp ūdens un zemes-gaisa vidi

Kā jau minēts, dažādu biotopu galvenās atšķirīgās iezīmes nosaka abiotiskie faktori. Zemes-gaisa vidi raksturo liela bioloģiskā daudzveidība, augsta skābekļa koncentrācija, mainīga temperatūra un mitrums, kas ir galvenie dzīvnieku un augu apmešanās ierobežojošie faktori. Bioloģiskie ritmi ir atkarīgi no dienasgaismas stundu ilguma, gadalaika un dabiskās-klimatiskās zonas. Ūdens vidē lielākā daļa barības vielu organisko vielu atrodas ūdens kolonnā vai uz tās virsmas, tikai neliela daļa atrodas apakšā, zemes-gaisa vidē visas organiskās vielas atrodas uz virsmas.

Zemes iedzīvotāji ir dažādi labākā attīstība sensoru sistēmas un nervu sistēma kopumā muskuļu un skeleta sistēmas, asinsrites un elpošanas sistēmas. Ādas pārsegi ir ļoti dažādi, jo atšķiras funkcionāli. Zem ūdens ir izplatīti zemākie augi (aļģes), kuriem vairumā gadījumu nav īstu orgānu, piemēram, rizoīdi kalpo kā piesaistes orgāni. Ūdens iemītnieku izplatība bieži ir saistīta ar siltām pazemes straumēm. Līdz ar atšķirībām starp šiem biotopiem ir dzīvnieki, kas ir pielāgojušies dzīvot abos. Pie šiem dzīvniekiem pieder abinieki.