Charakterystyka siedliska gruntowo-powietrznego. Bioróżnorodność

Cechy środowiska gruntowo-powietrznego zamieszkania. W środowisku ziemia-powietrze jest wystarczająco dużo światła i powietrza. Ale wilgotność i temperatura powietrza są bardzo zróżnicowane. Na terenach podmokłych występuje nadmierna ilość wilgoci, na stepach jest znacznie mniej. Występują również dobowe i sezonowe wahania temperatury.

Przystosowanie organizmów do życia w warunkach różnej temperatury i wilgotności. Duża liczba adaptacji organizmów środowiska gruntowo-powietrznego wiąże się z temperaturą i wilgotnością. Zwierzęta stepowe (skorpiony, tarantule i pająki karakurtowe, wiewiórki ziemne, myszy, norniki) chowają się przed upałem w norach. Od gorących promienie słoneczne Rośliny są chronione przez zwiększone parowanie wody z liści. U zwierząt ta adaptacja polega na wydzielaniu potu.

Wraz z nadejściem chłodów ptaki odlatują w cieplejsze klimaty, aby wiosną ponownie wrócić do miejsca, w którym się urodziły i urodzą. Cechą środowiska gruntowo-powietrznego w południowych regionach Ukrainy lub na Krymie jest niewystarczająca ilość wilgoci.

Zapoznaj się z ryc. 151 z roślinami, które przystosowały się do podobnych warunków.

Przystosowanie organizmów do ruchu w środowisku ziemia-powietrze. Dla wielu zwierząt ze środowiska ziemia-powietrze ważne jest poruszanie się powierzchnia ziemi lub w powietrzu. Aby to zrobić, mają pewne adaptacje, a ich kończyny mają inną strukturę. Jedne przystosowały się do biegania (wilk, koń), inne do skakania (kangur, skoczek polny, konik polny), jeszcze inne do lotu (ptaki, nietoperze, owady) (ryc. 152). Węże, żmije nie mają kończyn. Poruszają się, zginając ciało.

Znacznie mniej organizmów przystosowało się do życia wysoko w górach, ponieważ jest mało gleby, wilgoci i powietrza dla roślin, a zwierzęta mają trudności z poruszaniem się. Jednak niektóre zwierzęta, takie jak muflony kozic górskich (ryc. 154), są w stanie poruszać się prawie pionowo w górę iw dół, jeśli występują nawet niewielkie nierówności. Dlatego mogą żyć wysoko w górach. materiał ze strony

Adaptacja organizmów do różnych warunków oświetleniowych. Jedną z adaptacji roślin do innego oświetlenia jest ukierunkowanie liści na światło. W cieniu liście ułożone są poziomo: w ten sposób dostają więcej promieni świetlnych. Rozwijają się i kwitną kochające światło przebiśniegi i drożdże wczesną wiosną. W tym okresie mają wystarczająco dużo światła, ponieważ liście na drzewach w lesie jeszcze się nie pojawiły.

Adaptacja zwierząt do określonego czynnika środowiska gruntowo-powietrznego – budowy i wielkości oczu. U większości zwierząt tego środowiska narządy wzroku są dobrze rozwinięte. Na przykład jastrząb z wysokości lotu widzi mysz biegnącą po polu.

Przez wiele wieków rozwoju organizmy środowiska gruntowo-powietrznego przystosowały się do wpływu jego czynników.

Nie znalazłeś tego, czego szukałeś? Skorzystaj z wyszukiwania

Na tej stronie materiał na tematy:

referat na temat siedliska żywego organizmu klasa 6
adaptacyjność sowy śnieżnej do otoczenia
terminy na temat środowisko lotnicze
raport o ziemskim siedlisku powietrznym
adaptacja ptaków drapieżnych do otoczenia

Środowisko ziemio-powietrzne życia jest najtrudniejsze pod względem warunków środowiskowych. W toku ewolucji opanowano ją znacznie później niż woda. Życie na lądzie wymagało takich adaptacji, które stały się możliwe tylko przy odpowiednio wysokim poziomie organizacji organizmów. Środowisko ziemia-powietrze charakteryzuje się małą gęstością powietrza, dużymi wahaniami temperatury i wilgotności, większym natężeniem promieniowania słonecznego w porównaniu z innymi mediami oraz ruchliwością atmosfery.

Niska gęstość powietrza i mobilność określić jego niską siłę podnoszenia i nieznaczne wsparcie. Organizmy środowiska ziemskiego muszą mieć system podporowy, który wspiera organizm: rośliny – tkanki mechaniczne, zwierzęta – szkielet stały lub hydrostatyczny.

Mała siła nośna powietrza determinuje graniczną masę i wielkość organizmów lądowych. Największe zwierzęta lądowe są znacznie mniejsze od gigantów środowiska wodnego – wielorybów. Zwierzęta wielkości i masy współczesnego wieloryba nie mogłyby żyć na lądzie, ponieważ zmiażdżyłby je własny ciężar.

Niska gęstość powietrza powoduje małe opory ruchu. Dlatego wiele zwierząt nabyło umiejętność latania: ptaki, owady, niektóre ssaki i gady.

Dzięki ruchliwości powietrza możliwy jest bierny lot niektórych gatunków organizmów, a także pyłków, zarodników, owoców i nasion roślin. Nazywa się osadzanie za pomocą prądów powietrza anemochoria. Organizmy biernie unoszące się w powietrzu nazywane są aeroplankton. Są bardzo charakterystyczne małe rozmiary ciała, obecność wyrostków i silne rozwarstwienie, użycie pajęczyn itp. Nasiona i owoce roślin Anemochora mają również bardzo małe rozmiary (nasiona storczyków, wierzbówki itp.) lub różne wyrostki skrzydełkowate (klon, jesion) i spadochronowe (mniszek lekarski, podbiałek).

W wielu roślinach przenoszenie pyłku odbywa się za pomocą wiatru, na przykład w nagonasiennych, buku, brzozie, wiązie, zbożach itp. Nazywa się metodę zapylania roślin za pomocą wiatru anemofilia. rośliny zapylane przez wiatr Posiadają różnorodne urządzenia, które zapewniają efektywność zapylania.

Wiatry wiejące z dużą siłą (burze, huragany) łamią drzewa, często wywracając je do góry nogami. Wiatry wiejące stale w tym samym kierunku powodują różne deformacje wzrostu drzew i powodują powstawanie koron w kształcie flag.

Na obszarach, gdzie stale wieją silne wiatry, z reguły skład gatunkowy małych zwierząt latających jest ubogi, ponieważ nie są one w stanie oprzeć się silnym prądom powietrza. Tak więc na wyspach oceanicznych ze stałymi silnymi wiatrami przeważają ptaki i owady, które utraciły zdolność latania. Wiatr zwiększa utratę wilgoci i ciepła przez organizmy, pod jego wpływem następuje szybsze wysuszenie i ochłodzenie organizmów.

Niska gęstość powietrza powoduje stosunkowo niskie ciśnienie na lądzie (760 mm Hg). Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie spada, co może ograniczać rozmieszczenie gatunków w górach. Spadek ciśnienia pociąga za sobą zmniejszenie dopływu tlenu i odwodnienie zwierząt z powodu wzrostu częstości oddechów. Dlatego dla większości kręgowców i roślin wyższych górna granica życia wynosi około 6000 m.

Skład gazu w powietrzu w powierzchniowej warstwie atmosfery jest dość jednorodna. Zawiera azot - 78,1%, tlen - 21%, argon - 0,9%, dwutlenek węgla- 0,03%. Oprócz tych gazów atmosfera zawiera niewielką ilość neonu, kryptonu, ksenonu, wodoru, helu, a także różnorodne wydzieliny roślin aromatycznych oraz różne zanieczyszczenia: dwutlenek siarki, tlenki węgla, azotu i zanieczyszczenia fizyczne. Wysoka zawartość tlenu w atmosferze przyczyniła się do zwiększenia metabolizmu organizmów lądowych oraz pojawienia się zwierząt stałocieplnych (hometermicznych). Niedobór tlenu może wystąpić w akumulacjach rozkładających się resztek roślinnych, zapasów zbóż, a systemy korzeniowe roślin na glebach podmokłych lub nadmiernie zagęszczonych mogą doświadczać niedoboru tlenu.

Zawartość dwutlenku węgla może zmieniać się w pewnych obszarach powierzchniowej warstwy powietrza w dość znaczących granicach. W przypadku braku wiatru w dużych miastach jego koncentracja może wzrosnąć dziesięciokrotnie. Regularne dobowe i sezonowe zmiany zawartości dwutlenku węgla w powierzchniowej warstwie powietrza, spowodowane zmianami intensywności fotosyntezy i oddychania organizmów. W wysokich stężeniach dwutlenek węgla jest toksyczny, a jego niska zawartość zmniejsza tempo fotosyntezy.

Azot w powietrzu dla większości organizmów środowiska lądowego jest gazem obojętnym, ale wiele organizmów prokariotycznych (bakterie brodawkowe, Azotobacter, Clostridia, cyjanobakterie itp.) ma zdolność wiązania go i angażowania w cykl biologiczny.

Wiele zanieczyszczeń, które przedostają się do powietrza głównie w wyniku działalności człowieka, może znacząco wpływać na organizmy. Np. tlenek siarki jest toksyczny dla roślin nawet w bardzo małych stężeniach, powoduje niszczenie chlorofilu, uszkadza strukturę chloroplastów, hamuje procesy fotosyntezy i oddychania. Uszkodzenia roślin przez toksyczne gazy są różne i zależą od ich cech anatomicznych, morfologicznych, fizjologicznych, biologicznych i innych. Na przykład porosty, świerk, sosna, dąb, modrzew są szczególnie wrażliwe na gazy przemysłowe. Najbardziej odporne są topola kanadyjska, topola balsamiczna, klon jesionolistny, tuja, czarny bez i niektóre inne.

Tryb światła. Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi jest głównym źródłem energii dla utrzymania bilansu cieplnego planety, metabolizmu wodnego organizmów, tworzenia materii organicznej przez rośliny, co ostatecznie umożliwia stworzenie środowiska zdolnego do zaspokojenia potrzeb życiowych organizmów. W skład promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi wchodzą promienie ultrafioletowe o długości fali 290-380 nm, promienie widzialne - 380-750 nm oraz promienie podczerwone o długości fali 750-4000 nm. Promienie ultrafioletowe są bardzo reaktywne i w dużych dawkach są szkodliwe dla organizmów. W umiarkowanych dawkach w zakresie 300-380 nm stymulują podział i wzrost komórek, wspomagają syntezę witamin, antybiotyków, barwników (np. u ludzi – oparzenia słoneczne, u ryb i płazów – ciemny kawior), zwiększają odporność roślin na choroby. Promienie podczerwone mają efekt termiczny. Bakterie fotosyntetyczne (zielone, fioletowe) są w stanie pochłaniać promienie podczerwone w zakresie 800-1100 nm i istnieją tylko ich kosztem. Około 50% promieniowania słonecznego pochodzi ze światła widzialnego, które ma różne znaczenie ekologiczne w życiu organizmów autotroficznych i heterotroficznych. Rośliny zielone potrzebują światła do procesu fotosyntezy, tworzenia chlorofilu i tworzenia struktury chloroplastów. Wpływa na wymianę gazową i transpirację, strukturę narządów i tkanek oraz wzrost i rozwój roślin.

W przypadku zwierząt światło widzialne jest niezbędne do orientacji w środowisku. U niektórych zwierząt percepcja wzrokowa rozciąga się na część widma w ultrafiolecie i bliskiej podczerwieni.

Reżim świetlny każdego siedliska zależy od intensywności bezpośredniego i rozproszone światło, jego ilość, skład spektralny, a także współczynnik odbicia powierzchni, na którą pada światło. Określone elementy lekki reżim są bardzo zmienne i zależą od szerokości geograficznej obszaru, wysokości słońca nad horyzontem, długości dnia, stanu atmosfery, rodzaju powierzchni ziemi, ukształtowania terenu, pory dnia i pory roku. Pod tym względem organizmy lądowe rozwinęły różne adaptacje do reżimu świetlnego siedlisk podczas długiego procesu ewolucji.

Adaptacje roślin. W odniesieniu do warunków oświetleniowych wyróżnia się trzy główne grupy ekologiczne roślin: światłolubne (heliofity); kochający cień (sciofity); odporny na cień.

heliofity- rośliny siedlisk otwartych dobrze oświetlonych. Nie tolerują cieniowania. Przykładem mogą być rośliny stepowe i łąkowe wyższej kondygnacji gminy, rodzaje pustyń, łąki alpejskie itp.

Scyofity- nie tolerują silnego oświetlenia w bezpośrednim świetle słonecznym. Są to rośliny niższych poziomów zacienionych lasów, jaskiń, szczelin skalnych itp.

odporny na cień Rośliny mają szeroką wartość ekologiczną w odniesieniu do światła. Rosną lepiej przy dużym natężeniu światła, ale również dobrze znoszą zacienienie, przystosowując się do zmieniających się warunków oświetleniowych łatwiej niż inne rośliny.

Każda rozważana grupa roślin charakteryzuje się pewnymi adaptacjami anatomicznymi, morfologicznymi, fizjologicznymi i sezonowymi do warunków reżimu świetlnego.

Jedną z najbardziej oczywistych różnic w wyglądzie zewnętrznym roślin światłolubnych i cieniolubnych jest nierówny rozmiar liści. U heliofitów są zwykle małe lub mają wypreparowaną blaszkę liściową. Jest to szczególnie widoczne przy porównywaniu spokrewnionych gatunków rosnących w różne warunki iluminacja (fiolet polny i fiołek leśny, dzwonek rozłogowy rosnący na łąkach, dzwonek leśny itp.). Tendencja do wzrostu wielkości liści w stosunku do całej objętości roślin jest wyraźnie wyrażona w roślinach zielnych boru świerkowego: szczaw pospolity, majnik dwulistny, kurze oko itp.

W roślinach światłolubnych, w celu ograniczenia poboru promieniowania słonecznego, liście układa się pionowo lub pod kątem ostrym do płaszczyzny poziomej. W roślinach cieniolubnych liście są rozmieszczone głównie poziomo, co pozwala im odbierać maksymalną ilość padającego światła. Powierzchnia liścia wielu heliofitów jest błyszcząca, przyczyniając się do odbijania promieni, pokryta woskowym nalotem, grubym naskórkiem lub gęstym pokwitaniem.

Liście roślin kochających cień i światłolubnych różnią się również budową anatomiczną. Jasne liście mają więcej tkanek mechanicznych, blaszka liścia jest grubsza niż cienie. Komórki mezofilu są małe, gęsto upakowane, a zawarte w nich chloroplasty są małe i lekkie, zajmując szczupłą pozycję. Mezofil liścia jest zróżnicowany na tkanki walcowate i gąbczaste.

W sciofitach liście są cieńsze, naskórek jest nieobecny lub słabo rozwinięty. Mezofil nie jest zróżnicowany na tkankę kolumnową i gąbczastą. W liściach cienia jest mniej elementów tkanek mechanicznych i chloroplastów, ale są one większe niż u heliofitów. Pędy roślin światłolubnych często mają krótkie międzywęźle, silnie rozgałęzione, często rozetowe.

Fizjologiczne adaptacje roślin do światła przejawiają się zmianami w procesach wzrostu, intensywności fotosyntezy, oddychaniu, transpiracji, składzie i ilości pigmentów. Wiadomo, że w roślinach kochających światło, przy braku światła, łodygi są rozciągnięte. Liście roślin kochających cień zawierają więcej chlorofilu niż rośliny kochające światło, dzięki czemu mają bogatszy ciemnozielony kolor. Intensywność fotosyntezy w heliofitach jest maksymalna przy silnym oświetleniu (w granicach 500–1000 luksów i więcej), a u sciofitów przy małej ilości światła (50–200 luksów).

Jedną z form fizjologicznej adaptacji roślin do braku światła jest przejście niektórych gatunków na żywienie heterotroficzne. Przykładem takich roślin są rodzaje zacienionych lasów świerkowych - płożąca gudayera, prawdziwe gniazdowanie, podelnik pospolity. Żyją na martwej materii organicznej, tj. saprofity.

Sezonowe adaptacje roślin do warunków świetlnych przejawiają się w siedliskach, w których reżim świetlny okresowo się zmienia. W takim przypadku rośliny w różnych porach roku mogą przejawiać się jako światłolubne lub tolerujące cień. Na przykład wiosną w lasach liściastych liście pędów pryszczycy mają lekką strukturę i charakteryzują się dużą intensywnością fotosyntezy. Liście letnich pędów pryszczycy, które rozwijają się po liściach drzew i krzewów, mają typową strukturę cieniową. Stosunek do reżimu świetlnego roślin może zmieniać się w procesie ontogenezy oraz w wyniku złożonego wpływu czynników środowiskowych. Sadzonki i młode rośliny wielu gatunków łąkowych i leśnych są bardziej odporne na cień niż osobniki dorosłe. Wymagania dotyczące reżimu świetlnego czasami zmieniają się u roślin, gdy znajdują się one w różnych warunkach klimatycznych i edaficznych. Na przykład gatunki tajgi leśnej - jagody, kukurydza dwulistna - w lasach-tundra i tundra dobrze rosną na otwartych siedliskach.

Jednym z czynników regulujących sezonowy rozwój organizmów jest długość dnia. Nazywa się zdolność roślin i zwierząt do reagowania na długość dnia reakcja fotoperiodyczna(FPR), a zakres zjawisk regulowany długością dnia nazywa się fotoperiodyzm. W zależności od rodzaju reakcji fotoperiodycznej wyróżnia się następujące główne grupy roślin:

1. rośliny na krótki dzień, które wymagają mniej niż 12 godzin światła dziennie, aby przejść do kwitnienia. Są to z reguły ludzie z regionów południowych (chryzantemy, dalie, astry, tytoń itp.).

2. rośliny na długi dzień- do kwitnienia potrzebują 12 lub więcej godzin dnia (len, owies, ziemniaki, rzodkiewki).

3. Neutralny do długości dnia rośliny. Dla nich długość dnia jest obojętna, kwitnienie występuje na dowolnej długości (mniszek lekarski, pomidory, musztarda itp.).

Długość dnia wpływa nie tylko na przejście przez rośliny faz generatywnych, ale także na ich produktywność i odporność na choroby zakaźne. Odgrywa również ważną rolę w rozmieszczeniu geograficznym roślin i regulacji ich sezonowego rozwoju. Gatunki powszechne w północne szerokości geograficzne, głównie długi dzień, aw tropikach i subtropikach, głównie krótki dzień lub neutralny. Jednak ten wzór nie jest absolutny. Tak więc w górach stref tropikalnych i subtropikalnych występują gatunki długodniowe. Wiele odmian pszenicy, lnu, jęczmienia i innych roślin uprawnych pochodzących z południowych regionów ma FPR długodniowe. Badania wykazały, że gdy temperatura spada, rośliny długodniowe mogą normalnie rozwijać się w warunkach krótkiego dnia.

Światło w życiu zwierząt. Zwierzęta potrzebują światła do orientacji w przestrzeni, wpływa ono również na procesy metaboliczne, zachowanie i cykl życiowy. Kompletność wizualnej percepcji środowiska zależy od poziomu rozwoju ewolucyjnego. Wiele bezkręgowców ma tylko światłoczułe komórki otoczone pigmentem, podczas gdy jednokomórkowe mają światłoczuły obszar cytoplazmy. Najdoskonalsze oczy kręgowców, głowonogów i owadów. Pozwalają dostrzec kształt i wielkość przedmiotów, kolor, określić odległość. Wizja trójwymiarowa jest charakterystyczna dla ludzi, naczelnych i niektórych ptaków (orły, sokoły, sowy). Rozwój wzroku i jego cechy zależą również od warunków ekologicznych i stylu życia poszczególnych gatunków. U mieszkańców jaskini oczy mogą być całkowicie lub częściowo zmniejszone, jak np. u chrząszczy ślepych, biegaczowatych, Proteus itp.

Różne rodzaje zwierząt są w stanie wytrzymać oświetlenie o określonym składzie spektralnym, czasie trwania i sile. Rozróżnij kochające światło i kochające cień, euryfotyczny oraz stenofoniczny rodzaje. Ssaki nocne i o zmierzchu (norle, myszy itp.) wytrzymują bezpośrednie działanie promieni słonecznych tylko przez 5–30 minut, podczas gdy ssaki żyjące w ciągu dnia przeżywają kilka godzin. Jednak w jasnym świetle słonecznym nawet pustynne gatunki jaszczurek nie są w stanie wytrzymać promieniowania przez długi czas, ponieważ w ciągu 5-10 minut ich temperatura ciała wzrasta do + 50-56ºС, a zwierzęta umierają. Podświetlenie jaj wielu owadów przyspiesza ich rozwój, ale do pewnych granic (nie to samo dla różnego rodzaju), po czym rozwój się zatrzymuje. Adaptacją do ochrony przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym jest pigmentowana powłoka niektórych narządów: u gadów - jama brzuszna, narządy rozrodcze itp. Zwierzęta unikają nadmiernego narażenia poprzez chodzenie do schronień, chowanie się w cieniu itp.

Dzienne i sezonowe zmiany w reżimie świetlnym determinują nie tylko zmiany aktywności, ale także okresy reprodukcji, migracji i linienia. Pojawianie się nocnych owadów i zanikanie dziennych owadów rano lub wieczorem następuje przy określonej jasności oświetlenia dla każdego typu. Na przykład chrząszcz marmurkowy pojawia się 5-6 minut po zachodzie słońca. Czas przebudzenia ptaków śpiewających jest różny w różnych porach roku. Tereny łowieckie ptaków zmieniają się w zależności od oświetlenia. Tak więc dzięcioły, sikory, muchołówki polują w głębi lasu w ciągu dnia, a rano i wieczorem - na otwartych przestrzeniach. Zwierzęta poruszają się za pomocą wzroku podczas lotów i migracji. Ptaki z niezwykłą dokładnością wybierają kierunek lotu, kierując się słońcem i gwiazdami. Powstaje ich wrodzona zdolność naturalna selekcja jako system instynktów. Zdolność do takiej orientacji jest również charakterystyczna dla innych zwierząt, takich jak pszczoły. Pszczoły, które znajdują nektar, przekazują innym informacje o tym, gdzie polecieć po łapówkę, wykorzystując słońce jako przewodnik.

Limity trybu światła rozkład geograficzny niektóre zwierzęta. Tak więc długi dzień w miesiącach letnich w Arktyce i strefie umiarkowanej przyciąga tam ptaki i niektóre ssaki, ponieważ pozwala im uzyskać odpowiednią ilość pożywienia (sikory, kowaliki, jemiołuszki itp.), a jesienią migrują na południe. Odwrotny efekt wywiera reżim świetlny na rozmieszczenie zwierząt nocnych. Na północy są rzadkie, a na południu przeważają nawet nad gatunkami dziennymi.

Reżim temperaturowy. Intensywność wszystkiego reakcje chemiczne które składają się na metabolizm. Dlatego granicami istnienia życia są temperatury, w których możliwe jest normalne funkcjonowanie białek, średnio od 0 do + 50ºС. Jednak te progi nie są takie same dla różne rodzaje organizmy. Ze względu na obecność wyspecjalizowanych układów enzymatycznych niektóre organizmy przystosowały się do życia w temperaturach poza tymi granicami. Gatunki przystosowane do życia w zimnych warunkach należą do grupy ekologicznej kriofile. Wyewoluowały adaptacje biochemiczne, które pozwalają im utrzymać metabolizm komórkowy w niskich temperaturach, a także opierać się lub zwiększać odporność na zamrażanie. Aby oprzeć się zamarzaniu, pomaga gromadzić się w komórkach specjalnych substancji - przeciw zamarzaniu, które zapobiegają tworzeniu się kryształków lodu w organizmie. Takie adaptacje zostały znalezione u niektórych arktycznych ryb z rodziny Nototheniidae, dorsza, które pływają w wodach Północy Ocean Arktyczny, o temperaturze ciała -1,86ºС.

W mikroorganizmach zarejestrowano wyjątkowo niską temperaturę, w której nadal możliwa jest aktywność komórek – do –10–12ºС. Mrozoodporność u niektórych gatunków związana jest z gromadzeniem się w ich organizmach substancji organicznych, takich jak glicerol, mannitol, sorbitol, które zapobiegają krystalizacji roztworów wewnątrzkomórkowych, co pozwala im przetrwać krytyczne okresy mrozu w stanie nieaktywnym (otępienie, kryptobioza) . Tak więc niektóre owady w tym stanie mogą wytrzymać zimą do -47-50ºС. Do kriofili zalicza się wiele bakterii, porostów, grzybów, mchów, stawonogów itp.

Gatunki, których optymalna żywotność ogranicza się do obszaru wysokich temperatur, należą do grupy ekologicznej termofile.

Bakterie są najbardziej odporne na wysokie temperatury, z których wiele może rosnąć i rozmnażać się w temperaturze +60–75ºС. Niektóre bakterie żyjące w gorących źródłach rosną w temperaturach +85-90ºС, a jeden z rodzajów archebakterii okazał się zdolny do wzrostu i dzielenia się w temperaturach przekraczających +110ºС. Bakterie tworzące zarodniki mogą wytrzymać +200ºС w stanie nieaktywnym przez dziesiątki minut. Wśród grzybów, pierwotniaków, roślin i zwierząt występują także gatunki ciepłolubne, ale ich odporność na wysokie temperatury jest niższa niż u bakterii. Wyższe rośliny stepów i pustyń mogą tolerować krótkotrwałe ogrzewanie do +50–60ºС, ale ich fotosynteza jest już hamowana przez temperatury powyżej +40ºС. W temperaturze ciała +42–43ºС u większości zwierząt dochodzi do śmierci termicznej.

Reżim temperaturowy w środowisku lądowym jest bardzo zróżnicowany i zależy od wielu czynników: szerokości geograficznej, wysokości, bliskości zbiorników wodnych, pory roku i dnia, warunków atmosferycznych, szaty roślinnej itp. W trakcie ewolucji organizmów opracowano różne adaptacje, aby regulować metabolizm, gdy zmienia się temperatura otoczenia. Osiąga się to na dwa sposoby: 1) rearanżacje biochemiczne i fizjologiczne; 2) utrzymywanie temperatury ciała na bardziej stabilnym poziomie niż temperatura otoczenia. Aktywność życiowa większości gatunków zależy od ciepła dochodzącego z zewnątrz, a temperatura ciała od przebiegu temperatur zewnętrznych. Takie organizmy nazywają się poikilotermiczny. Należą do nich wszystkie mikroorganizmy, rośliny, grzyby, bezkręgowce i większość strunowców. Tylko ptaki i ssaki są w stanie utrzymać stałą temperaturę ciała niezależnie od temperatury otoczenia. Nazywają się homeotermiczny.

Adaptacje roślin do temperatury. Odporność roślin na zmiany temperatury otoczenia jest różna i zależy od konkretnego siedliska, w którym żyją. Rośliny wyższe o strefach umiarkowanie ciepłych i umiarkowanie zimnych eurytermiczny. W stanie aktywnym tolerują wahania temperatury od -5 do + 55ºС. Jednocześnie istnieją gatunki, które mają bardzo wąską walencję ekologiczną w stosunku do temperatury, tj. są ciepłochronny. Na przykład rośliny Las deszczowy nie tolerują nawet temperatur + 5– + 8ºС. Niektóre glony na śniegu i lodzie żyją tylko w temperaturze 0ºС. Oznacza to, że zapotrzebowanie na ciepło w różnych gatunkach roślin nie jest takie samo i zmienia się w dość szerokim zakresie.

Gatunki żyjące w miejscach o stale wysokich temperaturach w procesie ewolucji nabyły adaptacje anatomiczne, morfologiczne i fizjologiczne mające na celu zapobieganie przegrzaniu.

Główne adaptacje anatomiczne i morfologiczne to: gęste pokwitanie liści, błyszcząca powierzchnia liści, która przyczynia się do odbijania światła słonecznego; zmniejszenie powierzchni liści, ich położenie w pionie, zwijanie się w rurkę itp. Niektóre gatunki są w stanie wydzielać sole, z których na powierzchni roślin tworzą się kryształy, odbijając padające na nie promienie słońca . W warunkach dostatecznej wilgotności skuteczne narzędzie z przegrzania jest transpiracja szparkowa. Wśród gatunków ciepłolubnych, w zależności od stopnia ich odporności na wysokie temperatury, można wyróżnić

1) nieodporny na ciepło rośliny są uszkodzone już przy + 30-40ºС;

2) odporny na ciepło- toleruje półgodzinne ogrzewanie do + 50-60ºС (rośliny pustyni, stepy, suche subtropiki itp.).

Rośliny na sawannach i suchych lasach liściastych są regularnie narażone na pożary, gdy temperatury mogą wzrosnąć do setek stopni. Rośliny ognioodporne nazywane są pirofity. Mają grubą skorupę na pniach, impregnowaną substancjami ogniotrwałymi. Ich owoce i nasiona mają grubą, często zdrewniałą powłokę.

Wiele roślin żyje w niskich temperaturach. W zależności od stopnia przystosowania roślin do warunków skrajnego niedoboru ciepła można wyróżnić następujące grupy:

1) nieodporny na zimno rośliny są poważnie uszkodzone lub obumierają w temperaturach poniżej punktu zamarzania wody. Należą do nich rośliny z regionów tropikalnych;

2) odporny na mróz rośliny - tolerują niskie temperatury, ale giną, gdy tylko w tkankach zacznie tworzyć się lód (niektóre wiecznie zielone rośliny subtropikalne).

3) rośliny mrozoodporne rosną na obszarach o mroźnych zimach.

Takie przystosowania morfologiczne roślin jak niski wzrost i specjalne formy wzrostu - pełzające, poduszkowate, które pozwalają latem korzystać z mikroklimatu powierzchniowej warstwy powietrza, a zimą być osłoniętą pokrywą śnieżną, zwiększają odporność na niskie temperatury.

Większe znaczenie dla roślin mają fizjologiczne mechanizmy adaptacji zwiększające ich odporność na zimno: opadanie liści, obumieranie pędów nadziemnych, gromadzenie się w komórkach środków przeciw zamarzaniu, spadek zawartości wody w komórkach itp. W roślinach mrozoodpornych , w procesie przygotowania do zimy, cukrów, białek, oleju zmniejsza się zawartość wody w cytoplazmie i wzrasta jej lepkość. Wszystkie te zmiany obniżają punkt zamarzania tkanek.

Wiele roślin jest w stanie zachować żywotność w stanie zamrożonym, na przykład fiołek alpejski, chrzan arktyczny, wszy, stokrotka, wczesnowiosenne efemerydy w strefie leśnej itp.

Mchy i porosty są w stanie tolerować długotrwałe zamrażanie w stanie zawieszenia. Ogromne znaczenie w adaptacji roślin do niskich temperatur ma możliwość utrzymania normalnej aktywności życiowej poprzez obniżenie optymalnych temperatur procesów fizjologicznych oraz niższych granic temperatur, przy których procesy te są możliwe.

W umiarkowanych i wysokich szerokościach geograficznych, ze względu na sezonowe zmiany warunków klimatycznych, rośliny w rocznym cyklu rozwojowym występują naprzemiennie w fazie aktywnej i uśpionej. Rośliny jednoroczne po zakończeniu sezonu wegetacyjnego przeżywają zimę w postaci nasion, a byliny przechodzą w stan uśpienia. Wyróżnić głęboki oraz zmuszony pokój. Rośliny znajdujące się w stanie głębokiego spoczynku nie reagują na sprzyjające warunki termiczne. Po zakończeniu głębokiego spoczynku rośliny są gotowe do wznowienia rozwoju, ale w naturze zimą jest to niemożliwe ze względu na niskie temperatury. Dlatego ta faza nazywana jest wymuszonym odpoczynkiem.

Adaptacje zwierząt do temperatury. W porównaniu z roślinami zwierzęta mają bardziej zróżnicowaną zdolność regulowania temperatury ciała ze względu na zdolność poruszania się w przestrzeni i wytwarzania znacznie więcej własnego ciepła wewnętrznego.

Główne sposoby adaptacji zwierząt:

1) termoregulacja chemiczna- jest to odruchowy wzrost produkcji ciepła w odpowiedzi na spadek temperatury otoczenia, oparty na wysokim poziomie metabolizmu;

2) termoregulacja fizyczna- wykonywane ze względu na zdolność do zatrzymywania ciepła ze względu na szczególne cechy struktury (obecność okrywy włosowej i piórowej, rozkład rezerw tłuszczu itp.) oraz zmiany w poziomie wymiany ciepła;

3) termoregulacja behawioralna- to poszukiwanie korzystnych siedlisk, zmiana postawy, budowa schronień, gniazd itp.

W przypadku zwierząt poikilotermicznych głównym sposobem regulacji temperatury ciała jest zachowanie. W ekstremalnym upale zwierzęta chowają się w cieniu, kopią nory. Gdy zbliża się zima, szukają schronienia, budują gniazda i ograniczają swoją aktywność. Niektóre gatunki są w stanie utrzymać optymalną temperaturę ciała dzięki pracy mięśni. Na przykład trzmiele rozgrzewają ciało specjalnymi skurczami mięśni, co umożliwia im żerowanie w chłodne dni. Niektóre zwierzęta poikilotermiczne unikają przegrzania, zwiększając utratę ciepła przez parowanie. Na przykład żaby, jaszczurki w czasie upałów zaczynają ciężko oddychać lub mają otwarte usta, zwiększając parowanie wody przez błony śluzowe.

Zwierzęta homeotermiczne charakteryzują się bardzo wydajną regulacją dopływu i oddawania ciepła, co pozwala na utrzymanie stałej optymalnej temperatury ciała. Ich mechanizmy termoregulacji są bardzo zróżnicowane. Mają tendencję do termoregulacja chemiczna, charakteryzujący się wysokim tempem przemiany materii i wytwarzaniem dużej ilości ciepła. W przeciwieństwie do zwierząt poikilotermicznych, u zwierząt stałocieplnych pod wpływem zimna procesy oksydacyjne nie osłabiają się, lecz nasilają. U wielu zwierząt dodatkowe ciepło jest generowane przez mięśnie i tkankę tłuszczową. Ssaki posiadają wyspecjalizowaną brunatną tkankę tłuszczową, w której cała uwolniona energia jest wykorzystywana do ogrzewania ciała. Jest najbardziej rozwinięty u zwierząt o zimnym klimacie. Utrzymanie temperatury ciała poprzez zwiększenie produkcji ciepła wymaga duży wydatek energii, więc zwierzęta o zwiększonej regulacji chemicznej potrzebują dużej ilości pożywienia lub wydają duże rezerwy tłuszczu. Dlatego zaostrzenie regulacji chemicznej ma swoje granice ze względu na możliwość pozyskiwania pożywienia. Przy braku pożywienia zimą ten sposób termoregulacji jest niekorzystny ekologicznie.

Termoregulacja fizyczna bardziej korzystne dla środowiska, ponieważ adaptacja do zimna odbywa się poprzez utrzymywanie ciepła w ciele zwierzęcia. Jego czynnikami są skóra, gruba sierść ssaków, pióra i puch ptaków, tłuszcz, parowanie wody przez pocenie się lub przez błony śluzowe jamy ustnej i górnych dróg oddechowych, wielkość i kształt ciała zwierzęcia. Aby zmniejszyć przenoszenie ciepła, korzystniejsze są duże rozmiary ciała (im większe ciało, tym mniejsza jego powierzchnia na jednostkę masy, a co za tym idzie, przenoszenie ciepła i odwrotnie). Z tego powodu osobniki blisko spokrewnionych gatunków zwierząt stałocieplnych żyjących w zimnych warunkach są większe niż osobniki pospolite w ciepłym klimacie. Ten wzór został nazwany Zasady Bergmana. Regulacja temperatury odbywa się również przez wystające części ciała – małżowiny uszne, kończyny, ogony, narządy węchu. W zimnych regionach wydają się być mniejsze niż w cieplejszych regionach ( Zasada Allena). Dla organizmów homoiotermicznych jest to również ważne behawioralne metody termoregulacji, które są bardzo zróżnicowane – od zmiany postawy i poszukiwania schronień po budowę skomplikowanych schronień, gniazd i realizację migracji bliskich i dalekich. Niektóre zwierzęta ciepłokrwiste używają zachowanie grupowe. Na przykład pingwiny w silnym mrozie gromadzą się w gęstym stosie. Wewnątrz takiego klastra temperatura utrzymuje się na poziomie około + 37ºС nawet podczas najcięższych mrozów. Wielbłądy na pustyni w ekstremalnych upałach również kulą się, ale osiąga się to poprzez zapobieganie silnemu nagrzewaniu się powierzchni ciała.

Połączenie różnych metod termoregulacji chemicznej, fizycznej i behawioralnej umożliwia stałocieplnym zwierzętom utrzymanie stałej temperatury ciała w szerokim zakresie wahań temperatury otoczenia.

reżim wodny. Normalne funkcjonowanie organizmu jest możliwe tylko przy wystarczającym zaopatrzeniu w wodę. Tryby wilgotności w środowisku ziemia-powietrze są bardzo zróżnicowane - od całkowitego nasycenia powietrza parą wodną w wilgotnych tropikach do prawie całkowitego braku wilgoci w powietrzu i na pustynnej glebie. Na przykład na pustyni Synaj roczne opady wynoszą 10-15 mm, a na pustyni libijskiej (w Asuanie) w ogóle się nie zdarzają. Zaopatrzenie w wodę organizmów lądowych zależy od sposobu opadów, dostępności rezerw wilgoci w glebie, zbiorników, poziomu wód gruntowych, ukształtowania terenu, cech cyrkulacji atmosferycznej itp. Doprowadziło to do rozwoju wielu adaptacji organizmów lądowych do różnych wilgotności siedlisk reżimy.

Adaptacje roślin do reżimu wodnego. Niższe rośliny lądowe pobierają wodę z podłoża przez zanurzone w nim części plechy lub ryzoidy, a wilgoć z atmosfery - przez całą powierzchnię ciała.

Wśród roślin wyższych mchy pobierają wodę z gleby z ryzoidami lub dolną częścią łodygi (mchy torfowce), a większość z korzeniami. Dopływ wody do rośliny zależy od wielkości siły ssącej komórek korzeniowych, stopnia rozgałęzienia systemu korzeniowego oraz głębokości wnikania korzeni w glebę. Systemy korzeniowe są bardzo plastyczne i reagują na zmieniające się warunki, przede wszystkim wilgoć.

Przy braku wilgoci w powierzchniowych poziomach gleby wiele roślin ma systemy korzeniowe, które wnikają głęboko w glebę, ale słabo rozgałęziają się, jak na przykład w saksaul, cierń wielbłąda, sosna zwyczajna, szorstki chaber itp. W wielu zboża, przeciwnie, systemy korzeniowe silnie rozgałęziają się i rosną w powierzchniowych warstwach gleby (u żyta, pszenicy, trawy pierzastej itp.). Woda, która dostaje się do rośliny, jest przenoszona przez ksylem do wszystkich narządów, do których jest używana Procesy życiowe. Średnio 0,5% idzie na fotosyntezę, a reszta - na uzupełnienie strat z parowania i utrzymanie turgoru. Bilans wodny rośliny pozostaje zrównoważony, jeśli wchłanianie wody, jej przewodzenie i wydatek są ze sobą harmonijnie skoordynowane. W zależności od zdolności do regulowania bilansu wodnego organizmu rośliny lądowe dzielą się na poikilowodorek i homoiowodorek.

rośliny poikilohydridowe niezdolni do aktywnego regulowania swojego bilansu wodnego. Nie posiadają urządzeń, które pomagają zatrzymać wodę w tkankach. Zawartość wody w komórkach zależy od wilgotności powietrza i zależy od jej wahań. Do roślin Poikilohydrid należą glony lądowe, porosty, niektóre mchy i paprocie z lasów deszczowych. W okresie suchym rośliny te wysychają prawie do stanu powietrznie suchego, ale po deszczu „ożywają” ponownie i zielenieją.

Rośliny homojowodorowe zdolny do utrzymania względnie stałego poziomu zawartości wody w komórkach. Należą do nich większość wyższych roślin lądowych. W swoich komórkach mają dużą centralną wakuolę, więc woda jest zawsze dostępna. Dodatkowo transpiracja regulowana jest przez aparat szparkowy, a pędy pokryte są naskórkiem z naskórkiem, który nie przepuszcza wody.

Jednak zdolność roślin do regulowania metabolizmu wody nie jest taka sama. W zależności od ich przystosowania do warunków wilgotnościowych siedlisk wyróżnia się trzy główne grupy ekologiczne: higrofity, kserofity i mezofity.

Higrofity- są to rośliny siedlisk wilgotnych: bagna, wilgotne łąki i lasy, brzegi zbiorników wodnych. Nie znoszą niedoboru wody, reagują na spadek wilgotności gleby i powietrza szybkim więdnięciem lub zahamowaniem wzrostu. Ich blaszki liściowe są szerokie, bez grubego naskórka. Komórki mezofilu zlokalizowane są luźno, między nimi znajdują się duże przestrzenie międzykomórkowe. Szparki higrofitów są zwykle szeroko otwarte i często znajdują się po obu stronach blaszki liściowej. W rezultacie ich szybkość transpiracji jest bardzo wysoka. W niektórych roślinach w siedliskach o dużej wilgotności nadmiar wody jest usuwany przez wodniaki (szparki wodne) zlokalizowane wzdłuż krawędzi liścia. Nadmierna wilgotność gleby prowadzi do zmniejszenia zawartości w niej tlenu, co utrudnia oddychanie i funkcję ssania korzeni. Dlatego korzenie higrofitów znajdują się w poziomach powierzchniowych gleby, słabo się rozgałęziają i jest na nich niewiele włośników. Organy wielu higrofitów zielnych mają dobrze rozwinięty system przestrzeni międzykomórkowych, przez które przedostaje się powietrze atmosferyczne. W roślinach żyjących na glebach silnie podmokłych, okresowo zalewanych wodą, tworzą się specjalne korzenie oddechowe, jak na przykład u cyprysów bagiennych, lub podtrzymujące, jak w namorzynowych roślinach drzewnych.

kserofity w stanie tolerować znaczną przedłużoną suchość powietrza i gleby w stanie aktywnym. Są szeroko rozpowszechnione na stepach, pustyniach, suchych obszarach podzwrotnikowych itp. W strefie klimatu umiarkowanego osiedlają się na suchych glebach piaszczystych i piaszczysto-gliniastych, na wyniesionych obszarach rzeźby. Zdolność kserofitów do tolerowania braku wilgoci wynika z ich cech anatomicznych, morfologicznych i fizjologicznych. Na tej podstawie podzielono je na dwie grupy: sukulenty oraz sklerofity.

sukulenty – byliny z soczystymi, mięsistymi liśćmi lub łodygami, w których tkanka magazynująca wodę jest silnie rozwinięta. Istnieją sukulenty liściowe - aloes, agawa, rozchodnik, młode i łodygowe, w których liście są zredukowane, a części naziemne reprezentowane są przez mięsiste łodygi (kaktusy, niektóre wilczomlecza). Charakterystyczną cechą sukulentów jest zdolność do przechowywania dużej ilości wody i niezwykle oszczędnego jej wykorzystania. Ich tempo transpiracji jest bardzo niskie, ponieważ aparaty szparkowe są bardzo nieliczne, często są zanurzone w tkance liścia lub łodygi i zwykle są zamknięte w ciągu dnia, co pomaga im ograniczyć zużycie wody. Zamykanie szparek w ciągu dnia prowadzi do trudności w procesach fotosyntezy i wymiany gazowej, dlatego sukulenty wypracowały specjalny sposób fotosyntezy, w którym częściowo wykorzystywany jest dwutlenek węgla uwalniany podczas oddychania. Pod tym względem intensywność fotosyntezy w nich jest niska, co wiąże się z powolnym wzrostem i raczej niską konkurencyjnością. Sukulenty charakteryzują się niskim ciśnieniem osmotycznym soku komórkowego, z wyjątkiem tych, które rosną na glebach zasolonych. Ich systemy korzeniowe są powierzchowne, silnie rozgałęzione i szybko rosnące.

Sklerofity to twarde, sucho wyglądające rośliny ze względu na dużą ilość tkanki mechanicznej oraz niskie podlewanie liści i łodyg. Liście wielu gatunków są małe, wąskie lub zredukowane do łusek, kolców; często mają gęste pokwitanie (kocia łapa, pięciornik srebrny, wiele piołunu itp.) Lub woskową powłokę (rosyjski chaber itp.). Ich systemy korzeniowe są dobrze rozwinięte i często wielokrotnie większe w masie całkowitej niż części naziemne roślin. Różnorodne adaptacje fizjologiczne również pomagają sklerofitom skutecznie znosić brak wilgoci: wysokie ciśnienie osmotyczne soku komórkowego, odporność na odwodnienie tkanek, wysoka zdolność zatrzymywania wody przez tkanki i komórki dzięki wysokiej lepkości cytoplazmy. Wiele sklerofitów wykorzystuje najkorzystniejsze dla wegetacji okresy w roku, a gdy nadejdzie susza, gwałtownie ograniczają procesy życiowe. Wszystkie powyższe właściwości kserofitów przyczyniają się do ich tolerancji na suszę.

Mezofity rosną w warunkach średniej wilgotności. Są bardziej wymagające pod względem wilgoci niż kserofity, a mniej niż higrofity. Tkanki liści mezofitu są zróżnicowane na miąższ kolumnowy i gąbczasty. Tkanka powłokowa może mieć pewne cechy kseromorficzne (rzadkie pokwitanie, pogrubiona warstwa naskórka). Ale są mniej wyraźne niż u kserofitów. Systemy korzeniowe mogą wnikać głęboko w glebę lub znajdować się w poziomach powierzchniowych. pod względem potrzeb ekologicznych mezofity stanowią bardzo zróżnicowaną grupę. Tak więc wśród mezofitów łąkowych i leśnych występują gatunki o zwiększonej miłości do wilgoci, które charakteryzują się dużą zawartością wody w tkankach i dość słabą zdolnością zatrzymywania wody. Są to wyczyniec łąkowy, bluegrass bagienny, łąka sodowa, golokuchnik Linneusza i wiele innych.

W siedliskach z okresowym lub stałym (nieznacznym) brakiem wilgoci mezofity wykazują oznaki organizacji kseromorficznej i zwiększoną odporność fizjologiczną na suszę. Przykładami takich roślin są dąb szypułkowy, koniczyna górska, babka średnia, półksiężyc lucerna itp.

Adaptacje zwierząt. Ze względu na reżim wodny wśród zwierząt można wyróżnić higrofile (lubiące wilgoć), kserofile (lubiące suchość) i mezofile (preferujące średnie warunki wilgotnościowe). Przykładem higrofili są stonogi, komary, skoczogonki, ważki itp. Wszystkie nie tolerują znacznego deficytu wody i nie tolerują nawet krótkotrwałej suszy. Jaszczurki warany, wielbłądy, szarańcza pustynna, czarne chrząszcze itp. są kserofilnymi i zamieszkują najbardziej suche siedliska.

Zwierzęta pozyskują wodę poprzez picie, pożywienie i utlenianie materii organicznej. Wiele ssaków i ptaków (słonie, lwy, hieny, jaskółki, jerzyki itp.) potrzebuje wody pitnej. Bez woda pitna gatunki pustynne, takie jak skoczek pustynny, myszoskoczki afrykańskie i amerykański szczur kangur mogą zostać ominięte. Gąsienice ćmy odzieżowej, ryjkowców stodołowych i ryżowych oraz wielu innych żyją wyłącznie dzięki wodzie metabolicznej.

Zwierzęta charakteryzują się sposobami regulacji bilansu wodnego: morfologiczna, fizjologiczna, behawioralna.

W celu morfologiczny Wśród metod utrzymywania bilansu wodnego są formacje, które pomagają zatrzymać wodę w organizmie: muszle ślimaków lądowych, zrogowaciałe powłoki gadów, słaba przepuszczalność dla wody powłok u owadów itp. Wykazano, że przepuszczalność powłok owadów nie zależy od strukturę chityny, ale determinuje najcieńsza warstwa wosku pokrywająca jej powierzchnię. Zniszczenie tej warstwy drastycznie zwiększa parowanie przez osłony.

W celu fizjologiczny adaptacje do regulacji metabolizmu wody obejmują zdolność do tworzenia wilgoci metabolicznej, oszczędzania wody przy wydalaniu moczu i kału, odporność na odwodnienie, zmiany w poceniu się i utratę wody przez błony śluzowe. Zachowanie wody w przewodzie pokarmowym uzyskuje się poprzez wchłanianie wody przez jelita i tworzenie prawie odwodnionego kału. U ptaków i gadów końcowym produktem metabolizmu azotu jest kwas moczowy, do usuwania którego praktycznie nie zużywa się wody. Aktywna regulacja pocenia się i odparowywania wilgoci z powierzchni dróg oddechowych jest szeroko stosowana przez zwierzęta homeotermiczne. Na przykład u wielbłąda w najbardziej ekstremalnych przypadkach niedoboru wilgoci ustaje pocenie się, a parowanie z dróg oddechowych jest znacznie zmniejszone, co prowadzi do zatrzymywania wody w organizmie. Parowanie związane z potrzebą termoregulacji może powodować odwodnienie organizmu, dlatego wiele małych stałocieplnych zwierząt w suchym i gorącym klimacie unika narażenia na ciepło i oszczędza wilgoć, chowając się pod ziemią.

U zwierząt poikilotermicznych wzrost temperatury ciała po podgrzaniu powietrza zapobiega nadmiernej utracie wody, ale nie mogą one całkowicie uniknąć strat przez parowanie. Dlatego w przypadku zwierząt zimnokrwistych głównym sposobem utrzymania równowagi wodnej podczas życia w suchych warunkach jest unikanie nadmiernego obciążenia cieplnego. Dlatego w kompleksie adaptacji do reżimu wodnego środowiska lądowego, sposoby behawioralne regulacja bilansu wodnego. Należą do nich specjalne formy zachowania: kopanie dołów, poszukiwanie zbiorników wodnych, wybieranie siedlisk itp. Jest to szczególnie ważne w przypadku zwierząt roślinożernych i ziarnożernych. Dla wielu z nich obecność zbiorników wodnych jest warunkiem osiedlenia się w suchych regionach. Na przykład rozmieszczenie na pustyni gatunków takich jak bawoły przylądkowe, kozioł wodny i niektóre antylopy jest całkowicie uzależnione od dostępności miejsc do wodopoju. Wiele gadów i małych ssaków żyje w norach, w których stosunkowo niskie temperatury i wysoka wilgotność sprzyjają wymianie wody. Ptaki często używają dziupli, cienistych koron drzew itp.

Siedlisko ziemia-powietrze

PODSTAWOWE ŚRODOWISKA ŻYCIA

ŚRODOWISKO WODNE

Wodne środowisko życia (hydrosfera) zajmuje 71% powierzchni globu. Ponad 98% wody jest skoncentrowane w morzach i oceanach, 1,24% - w lodzie regionów polarnych, 0,45% - w słodkiej wodzie rzek, jezior, bagien.

W oceanach są dwa regiony ekologiczne:

kolumna wodna - pelagial i na dole - bental.

W środowisku wodnym żyje ok. 150 tys. gatunków zwierząt, czyli ok. 7% ich ogólnej liczby, a 10 tys. gatunków roślin – 8%. Są następujące ekologiczne grupy hydrobiontów. Pelagial - zamieszkany przez organizmy podzielone na nekton i plankton.

Nekton (nektos - pływający) - jest to zbiór aktywnie poruszających się zwierząt pelagicznych, które nie mają bezpośredniego połączenia z dnem. Są to głównie duże zwierzęta, które mogą pokonywać duże odległości i silne prądy wodne. Charakteryzują się opływowym kształtem ciała i dobrze rozwiniętymi narządami ruchu (ryby, kalmary, płetwonogie, wieloryby).W wodach słodkich nekton oprócz ryb obejmuje płazy i aktywnie poruszające się owady.

Plankton (wędrówka, szybowanie) - jest to zbiór organizmów pelagicznych, które nie mają zdolności do szybkiego, aktywnego ruchu. Dzielą się na fito- i zooplankton (małe skorupiaki, pierwotniaki - otwornice, radiolarie; meduzy, pteropody). Fitoplankton to okrzemki i zielone algi.

Neuston- zestaw organizmów, które zasiedlają warstwę wody na granicy z powietrzem. Są to larwy desyatipodów, pąkli, widłonogów, ślimaków i małży, szkarłupni i ryb. Przechodząc przez stadium larwalne opuszczają warstwę powierzchniową, która służyła im jako schronienie, przenoszą się do życia na dnie lub pelagial.

Playston - jest to zbiór organizmów, których część ciała znajduje się nad powierzchnią wody, a druga w wodzie - rzęsa, syfonofory.

Bentos (głębokość) - grupa organizmów żyjących na dnie zbiorników wodnych. Dzieli się na fitobentos i zoobentos. Fitobentos – algi – okrzemki, zielone, brązowe, czerwone i bakterie; rośliny kwitnące w pobliżu wybrzeży - zoster, rupia. Zoobentos - otwornice, gąbki, koelenteraty, robaki, mięczaki, ryby.

W życiu organizmów wodnych ważną rolę odgrywa pionowy ruch wody, gęstość, temperatura, światło, sól, gaz (zawartość tlenu i dwutlenku węgla) oraz stężenie jonów wodorowych (pH).

Reżim temperaturowy: Różni się w wodzie, po pierwsze, mniejszym dopływem ciepła, a po drugie, większą stabilnością niż na lądzie. Część energii cieplnej przedostającej się do powierzchni wody jest odbijana, część jest zużywana na parowanie. Odparowanie wody z powierzchni zbiorników, które zużywa około 2263,8 J/g, zapobiega przegrzewaniu dolnych warstw, a tworzenie się lodu, który uwalnia ciepło topnienia (333,48 J/g), spowalnia ich chłodzenie. Zmiana temperatury w wodach płynących wynika z jej zmian w otaczającym powietrzu, różniących się mniejszą amplitudą.

W jeziorach i stawach o umiarkowanych szerokościach geograficznych reżim termiczny jest determinowany przez dobrze znane zjawisko fizyczne - woda ma maksymalną gęstość w temperaturze 4 ° C. Woda w nich jest wyraźnie podzielona na trzy warstwy:

1. epilimnion- górna warstwa, której temperatura podlega ostrym wahaniom sezonowym;

2. metalimnion- przejściowa warstwa skoku temperatury, następuje gwałtowny spadek temperatury;

3. hipolimnion- warstwa głębinowa, sięgająca samego dna, gdzie temperatura zmienia się nieznacznie w ciągu roku.

Latem najcieplejsze warstwy wody znajdują się na powierzchni, a najzimniejsze na dnie. Ten rodzaj warstwowego rozkładu temperatury w zbiorniku nazywa się bezpośrednia stratyfikacja. Zimą, gdy temperatura spada, odwrócona stratyfikacja: warstwa wierzchnia ma temperaturę zbliżoną do 0 C, na spodzie temperatura wynosi około 4 C, co odpowiada jej maksymalnej gęstości. Tak więc temperatura wzrasta wraz z głębokością. Zjawisko to nazywa się dychotomia temperaturowa, obserwowane w większości jezior strefy umiarkowanej latem i zimą. W wyniku dychotomii temperaturowej dochodzi do zaburzenia cyrkulacji pionowej - rozpoczyna się okres chwilowej stagnacji - stagnacja.

Wiosną woda powierzchniowa pod wpływem podgrzania do 4C staje się gęstsza i głębiej opada, a na jej miejsce unosi się z głębin woda cieplejsza. W wyniku takiej pionowej cyrkulacji w zbiorniku dochodzi do homotermii, tj. przez pewien czas wyrównuje się temperatura całej masy wody. Wraz z dalszym wzrostem temperatury górne warstwy stają się mniej gęste i nie opadają - letnia stagnacja. Jesienią warstwa powierzchniowa ochładza się, gęstnieje i opada głębiej, wypierając cieplejszą wodę na powierzchnię. Dzieje się to przed nadejściem jesiennej homotermii. Gdy wody powierzchniowe schładzają się poniżej 4C, stają się mniej gęste i ponownie pozostają na powierzchni. W efekcie zatrzymuje się cyrkulacja wody i następuje zimowa stagnacja.

Woda ma znaczący gęstość(800 razy) lepszy od powietrza) i lepkość. WŚrednio w słupie wody na każde 10 m głębokości ciśnienie wzrasta o 1 atm. Cechy te wpływają na rośliny, ponieważ rozwijają bardzo mało lub wcale nie wytwarzają tkanki mechanicznej, dzięki czemu ich łodygi są bardzo elastyczne i łatwo się wyginają. Większość roślin wodnych jest nieodłącznie związana z wyporem i zdolnością do zawieszenia w słupie wody, u wielu zwierząt wodnych powłoka jest smarowana śluzem, co zmniejsza tarcie podczas ruchu, a ciało nabiera opływowego kształtu. Wielu mieszkańców jest stosunkowo stenobatnych i ograniczonych do pewnych głębokości.

Tryb przezroczystości i światła. Wpływa to szczególnie na rozmieszczenie roślin: w błotnistych zbiornikach wodnych żyją tylko w warstwie powierzchniowej. Reżim świetlny jest również determinowany przez regularne zmniejszanie się światła wraz z głębokością ze względu na fakt, że woda pochłania światło słoneczne. Jednocześnie promienie o różnych długościach fal są pochłaniane w różny sposób: czerwienie są najszybsze, a niebiesko-zielone wnikają na znaczne głębokości. Jednocześnie zmienia się kolor otoczenia, stopniowo przechodząc od zielonkawego do zielonego, niebieskiego, niebieskiego, niebiesko-fioletowego, zastępowanego przez ciągłą ciemność. W związku z tym, wraz z głębokością, zielone glony zastępowane są brązowymi i czerwonymi, których pigmenty są przystosowane do wychwytywania światła słonecznego o różnych długościach fal. Kolor zwierząt również zmienia się naturalnie wraz z głębokością. Warstwy powierzchniowe wody są zamieszkane przez zwierzęta o jasnych i różnobarwnych kolorach, a gatunki głębinowe są pozbawione pigmentów. Zmierzch zamieszkują zwierzęta pomalowane na kolory z czerwonawym odcieniem, co pomaga im ukryć się przed wrogami, ponieważ czerwień w niebiesko-fioletowych promieniach jest postrzegana jako czerń.

Im silniejsza jest absorpcja światła w wodzie, im mniejsza jest jej przezroczystość. Przezroczystość charakteryzuje się ekstremalną głębokością, na której wciąż widoczny jest specjalnie obniżony dysk Secchi (biały dysk o średnicy 20 cm). W związku z tym granice stref fotosyntezy różnią się znacznie w różnych zbiornikach wodnych. W najczystszych wodach strefa fotosyntezy osiąga głębokość 200 m.

Zasolenie wody. Woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem wielu związków mineralnych. W rezultacie naturalne zbiorniki wodne mają określony skład chemiczny. Najważniejsze z nich to siarczany, węglany, chlorki. Ilość rozpuszczonych soli na 1 litr wody w wodzie słodkiej nie przekracza 0,5 g, w morzach i oceanach - 35 g. Rośliny i zwierzęta słodkowodne żyją w środowisku hipotonicznym, tj. środowisko, w którym stężenie substancji rozpuszczonych jest niższe niż w płynach ustrojowych i tkankach. Ze względu na różnicę w ciśnieniu osmotycznym na zewnątrz i wewnątrz organizmu, woda stale wnika do organizmu, a hydrobionty słodkowodne zmuszone są do jej intensywnego usuwania. W związku z tym mają dobrze zdefiniowane procesy osmoregulacji. U pierwotniaków osiąga się to dzięki pracy wakuoli wydalniczych, w organizmach wielokomórkowych poprzez usuwanie wody przez układ wydalniczy. Gatunki typowo morskie i typowo słodkowodne nie tolerują znaczących zmian zasolenia wody - organizmy stenohalinowe. Eurygalline - sandacz słodkowodny, leszcz, szczupak, z morza - rodzina cefal.

Tryb gazowy Głównymi gazami w środowisku wodnym są tlen i dwutlenek węgla.

Tlen jest najważniejszym czynnikiem środowiskowym. Dostaje się do wody z powietrza i jest uwalniany przez rośliny podczas fotosyntezy. Jego zawartość w wodzie jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury, wraz ze spadkiem temperatury wzrasta rozpuszczalność tlenu w wodzie (a także innych gazów). W warstwach gęsto zaludnionych przez zwierzęta i bakterie może powstać niedobór tlenu z powodu jego zwiększonego zużycia. Tak więc w oceanach świata bogate w życie głębokości od 50 do 1000 m charakteryzują się gwałtownym pogorszeniem napowietrzenia. Jest 7-10 razy niższy niż w wody powierzchniowe zamieszkany przez fitoplankton. W pobliżu dna zbiorników wodnych warunki mogą być zbliżone do beztlenowych.

Dwutlenek węgla - rozpuszcza się w wodzie około 35 razy lepiej niż tlen, a jego stężenie w wodzie jest 700 razy większe niż w atmosferze. Zapewnia fotosyntezę roślin wodnych oraz uczestniczy w tworzeniu wapiennych formacji szkieletowych bezkręgowców.

Stężenie jonów wodorowych (pH)- baseny słodkowodne o pH = 3,7-4,7 uznawane są za kwaśne, 6,95-7,3 - obojętne, o pH 7,8 - zasadowe. W zbiornikach słodkowodnych pH ulega nawet codziennym wahaniom. Woda morska jest bardziej alkaliczna, a jej pH zmienia się znacznie mniej niż w wodzie słodkiej. pH spada wraz z głębokością. Stężenie jonów wodorowych odgrywa ważną rolę w rozmieszczeniu hydrobiontów.

Siedlisko ziemia-powietrze

Cechą lądowo-powietrznego środowiska życia jest to, że żyjące tu organizmy otoczone są środowiskiem gazowym charakteryzującym się niską wilgotnością, gęstością i ciśnieniem, wysoką zawartością tlenu. Z reguły zwierzęta w tym środowisku poruszają się po glebie (stałym podłożu), a rośliny w niej zapuszczają korzenie.

W środowisku ziemia-powietrze czynniki środowiska pracy mają szereg charakterystycznych cech: wyższe natężenie światła w porównaniu z innymi mediami, znaczne wahania temperatury, zmiany wilgotności w zależności od położenie geograficzne, pory roku i pory dnia. Oddziaływanie wyżej wymienionych czynników jest nierozerwalnie związane z ruchem mas powietrza – wiatru.

W procesie ewolucji organizmy żywe środowiska gruntowo-powietrznego wykształciły charakterystyczne adaptacje anatomiczne, morfologiczne i fizjologiczne.

Rozważmy cechy oddziaływania głównych czynników środowiskowych na rośliny i zwierzęta w środowisku gruntowo-powietrznym.

Powietrze. Powietrze jako czynnik środowiskowy charakteryzuje się stałym składem – zawarty w nim tlen to zwykle około 21%, dwutlenek węgla 0,03%.

Niska gęstość powietrza decyduje o jego małej sile udźwigu i nieznacznej nośności. Wszyscy mieszkańcy środowiska powietrznego są ściśle związani z powierzchnią ziemi, która służy im do przywiązania i wsparcia. Gęstość ośrodka powietrznego nie zapewnia dużej odporności organizmom poruszającym się po powierzchni ziemi, utrudnia jednak poruszanie się w pionie. Dla większości organizmów przebywanie w powietrzu kojarzy się jedynie z rozproszeniem lub poszukiwaniem zdobyczy.

Mała siła nośna powietrza determinuje graniczną masę i wielkość organizmów lądowych. Największe zwierzęta żyjące na powierzchni ziemi są mniejsze od gigantów środowiska wodnego. Duże ssaki (wielkość i waga współczesnego wieloryba) nie mogły żyć na lądzie, ponieważ zostałyby zmiażdżone pod własnym ciężarem.

Niska gęstość powietrza stwarza niewielki opór ruchu. Ekologiczne korzyści płynące z tej właściwości środowiska powietrznego zostały wykorzystane przez wiele zwierząt lądowych w toku ewolucji, nabywając zdolność do latania. 75% gatunków wszystkich zwierząt lądowych jest zdolnych do aktywnego lotu, głównie owadów i ptaków, ale ulotki występują również wśród ssaków i gadów.

Dzięki ruchliwości powietrza, pionowym i poziomym ruchom mas powietrza występujących w dolnych warstwach atmosfery możliwy jest bierny lot wielu organizmów. Wiele gatunków rozwinęło anemochory - przesiedlenie za pomocą prądów powietrznych. Anemochoria jest charakterystyczna dla zarodników, nasion i owoców roślin, cyst pierwotniaków, małe owady, pająki itp. Organizmy biernie przenoszone przez prądy powietrzne nazwano zbiorczo aeroplanktonem przez analogię do planktonowych mieszkańców środowiska wodnego.

Główna rola ekologiczna poziomych ruchów powietrza (wiatrów) polega pośrednio na wzmacnianiu i osłabianiu oddziaływania na organizmy lądowe tak ważnych czynników środowiskowych jak temperatura i wilgotność. Wiatry zwiększają oddawanie wilgoci i ciepła zwierzętom i roślinom.

Skład gazu w powietrzu w warstwie powierzchniowej powietrze jest dość jednorodne (tlen - 20,9%, azot - 78,1%, gazy obojętne - 1%, dwutlenek węgla - 0,03% obj.) ze względu na dużą zdolność dyfuzyjną i stałe mieszanie przez konwekcję i wiatr. Jednak różne zanieczyszczenia w postaci cząstek gazowych, kropelkowo-cieczowych i stałych (pyłów) dostających się do atmosfery ze źródeł lokalnych mogą mieć istotne znaczenie dla środowiska.

Wysoka zawartość tlenu przyczyniła się do zwiększenia metabolizmu organizmów lądowych, a w oparciu o wysoką wydajność procesów oksydacyjnych powstała homoiotermia zwierząt. Tlen, ze względu na stale wysoką zawartość w powietrzu, nie jest czynnikiem ograniczającym życie w środowisku lądowym. Jedynie miejscami, w określonych warunkach, powstaje przejściowy deficyt, np. w nagromadzeniu gnijących resztek roślinnych, zapasach zboża, mąki itp.

czynniki edaficzne. Właściwości gleby i ukształtowanie terenu mają również wpływ na warunki życia organizmów lądowych, przede wszystkim roślin. Właściwości powierzchni ziemi, które mają wpływ ekologiczny na jej mieszkańców, nazywane są edaficznymi czynnikami środowiskowymi.

Charakter systemu korzeniowego roślin zależy od reżimu hydrotermalnego, napowietrzania, składu, składu i struktury gleby. Na przykład systemy korzeniowe gatunków drzew (brzoza, modrzew) na obszarach z wieczną zmarzliną znajdują się na płytkiej głębokości i są szeroko rozłożone. Tam, gdzie nie ma wiecznej zmarzliny, systemy korzeniowe tych samych roślin są mniej rozłożone i wnikają głębiej. Wiele rośliny stepowe korzenie mogą czerpać wodę z dużej głębokości, jednocześnie posiadają wiele korzeni powierzchownych w próchniczym horyzoncie gleby, skąd rośliny pobierają składniki mineralne.

Ukształtowanie terenu i charakter gleby wpływają na specyfikę ruchu zwierząt. Na przykład zwierzęta kopytne, strusie i dropie żyjące na otwartych przestrzeniach potrzebują solidnego gruntu, aby wzmocnić odpychanie podczas szybkiego biegu. U jaszczurek żyjących na luźnych piaskach palce obramowane są frędzlami z rogowych łusek, co zwiększa powierzchnię podparcia. Dla mieszkańców lądu kopiących doły gęste gleby są niekorzystne. Charakter gleby w niektórych przypadkach wpływa na rozmieszczenie zwierząt lądowych, które kopią dziury, zakopują się w ziemi, aby uciec przed upałem lub drapieżnikami, lub składają jaja w glebie itp.

Cechy pogodowe i klimatyczne. Warunki życia w środowisku ziemia-powietrze dodatkowo komplikują zmiany pogodowe. Pogoda to stale zmieniający się stan atmosfery w pobliżu powierzchni ziemi, do wysokości około 20 km (granica troposfery). Zmienność pogody przejawia się w ciągłej zmienności kombinacji takich czynników środowiskowych jak temperatura i wilgotność powietrza, zachmurzenie, opady, siła i kierunek wiatru itp. W przypadku zmian pogody, wraz z ich regularną zmianą w cykl roczny Charakterystyczne są nieokresowe fluktuacje, co znacznie komplikuje warunki istnienia organizmów lądowych. Pogoda wpływa na życie mieszkańców wód w znacznie mniejszym stopniu i tylko na populację warstw powierzchniowych.

Klimat okolicy. Długoterminowy reżim pogodowy charakteryzuje klimat tego obszaru. Pojęcie klimatu obejmuje nie tylko średnie wartości zjawisk meteorologicznych, ale także ich roczny i dobowy przebieg, odchylenia od niego oraz ich częstotliwość. Klimat zależy od warunków geograficznych obszaru.

Zróżnicowanie strefowe klimatów komplikuje działanie wiatrów monsunowych, rozmieszczenie cyklonów i antycyklonów, wpływ pasm górskich na ruch mas powietrza, odległość od oceanu i wiele innych czynników lokalnych.

Dla większości organizmów lądowych, zwłaszcza małych, ważny jest nie tyle klimat regionu, co warunki ich bezpośredniego siedliska. Bardzo często lokalne elementy środowiska (rzeźba, roślinność itp.) zmieniają reżim temperatury, wilgotności, światła, ruchu powietrza na danym obszarze w taki sposób, że różni się on znacznie od warunków klimatycznych tego obszaru. Takie lokalne modyfikacje klimatu, które kształtują się w powierzchniowej warstwie powietrza, nazywamy mikroklimatami. W każdej strefie mikroklimat jest bardzo zróżnicowany. Możliwe jest wyodrębnienie mikroklimatów dowolnie małych obszarów. Na przykład w koronach kwiatów tworzony jest specjalny tryb, z którego korzystają mieszkający tam mieszkańcy. Specjalny stabilny mikroklimat panuje w norach, gniazdach, dziuplach, jaskiniach i innych zamkniętych miejscach.

Opad atmosferyczny. Oprócz dostarczania wody i tworzenia rezerw wilgoci, mogą pełnić jeszcze jedną rolę ekologiczną. Tak więc ulewne deszcze lub grad czasami mają mechaniczny wpływ na rośliny lub zwierzęta.

Szczególnie zróżnicowana jest rola ekologiczna pokrywy śnieżnej. Dobowe wahania temperatury wnikają w grubość śniegu tylko do 25 cm, głębiej temperatura prawie się nie zmienia. Przy mrozach -20-30 C pod warstwą śniegu 30-40 cm temperatura jest tylko nieznacznie poniżej zera. Pokrywa śnieżna głęboka chroni pąki odnawiające, chroni zielone części roślin przed przemarzaniem; wiele gatunków przechodzi pod śniegiem bez zrzucania liści, na przykład włochaty szczaw, Veronica officinalis itp.

Małe zwierzęta lądowe również prowadzą aktywny tryb życia zimą, układając całe galerie przejść pod śniegiem i w jego grubości. Dla wielu gatunków żywiących się zaśnieżoną roślinnością charakterystyczne jest nawet rozmnażanie zimowe, co obserwuje się na przykład u lemingów, myszy leśnych i żółtogardłych, wielu norników, szczurów wodnych itp. Ptaki głuszce - jarząbek, cietrzew, kuropatwy tundry - na noc zagrzebuj się w śniegu.

Zimowa pokrywa śnieżna zapobiega żerowaniu dużych zwierząt. Wiele zwierząt kopytnych (renifery, dziki, woły piżmowe) żywi się zimą wyłącznie roślinnością śnieżną, a głęboka pokrywa śnieżna, a zwłaszcza twarda skorupa na jego powierzchni, występująca w lodzie, skazuje je na głód. Głębokość pokrywy śnieżnej może ograniczać geograficzne rozmieszczenie gatunków. Na przykład prawdziwe jelenie nie wnikają na północ w te rejony, gdzie grubość śniegu zimą przekracza 40-50 cm.

Tryb światła. O ilości promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi decyduje szerokość geograficzna obszaru, długość dnia, przezroczystość atmosfery oraz kąt padania promieni słonecznych. W różnych warunkach pogodowych 42-70% stałej słonecznej dociera do powierzchni Ziemi. Oświetlenie powierzchni Ziemi jest bardzo zróżnicowane. Wszystko zależy od wysokości Słońca nad horyzontem lub kąta padania promieni słonecznych, długości dnia i warunków pogodowych oraz przezroczystości atmosfery. Intensywność światła również zmienia się w zależności od pory roku i pory dnia. W niektórych obszarach Ziemi jakość światła jest również nierówna, na przykład stosunek promieni długofalowych (czerwonych) i krótkofalowych (niebieskich i ultrafioletowych). Jak wiadomo, promienie krótkofalowe są bardziej pochłaniane i rozpraszane przez atmosferę niż długofalowe.

Życie na lądzie w dużej mierze zależy od stanu powietrza. Naturalna mieszanina gazów powstała podczas ewolucji Ziemi to powietrze, którym oddychamy.

Powietrze jako medium życia kieruje ewolucyjnym rozwojem mieszkańców tego medium. Tak więc wysoka zawartość tlenu decyduje o możliwości powstania wysoki poziom metabolizm energetyczny (metabolizm między ciałem a środowiskiem). Powietrze atmosferyczne charakteryzuje się niską i zmienną wilgotnością, co ograniczało możliwości panowania nad środowiskiem powietrznym, a wśród jego mieszkańców determinowało ewolucję układu wymiany wodno-solnej oraz budowę narządów oddechowych. Należy również zwrócić uwagę na niską gęstość powietrza w atmosferze, dzięki której życie koncentruje się przy powierzchni Ziemi i przenika do atmosfery na wysokość nie większą niż 50-70 m (korony drzew lasów tropikalnych).

Głównymi składnikami powietrza atmosferycznego są azot (N 2) - 78,08%, tlen (0 2) - 20,9%, argon (Ar) - około 1% i dwutlenek węgla (C0 2) - 0,03% (tab. 1).

Tlen pojawił się na Ziemi około 2 miliardów lat temu, kiedy powierzchnia powstała pod wpływem aktywnej aktywności wulkanicznej. W ciągu ostatnich 20 milionów lat udział tlenu w powietrzu stopniowo wzrastał (dziś wynosi 21%). główna rola odegrał to rozwój świata roślin na lądzie i oceanie.

Tabela 1. Skład gazowy atmosfery ziemskiej

Atmosfera chroni Ziemię przed bombardowaniem meteorów. Około 5 razy w roku w atmosferze wypalają się fragmenty meteorytów, komet i asteroid, których moc, gdyby spotkały Ziemię, przekroczyłaby moc bomby zrzuconej na Hiroszimę. Większość meteorytów nigdy nie dociera do powierzchni ziemi, wypalają się nawet wtedy, gdy z dużą prędkością wchodzą w atmosferę. Co roku na Ziemię spada około 6 milionów ton kosmicznego pyłu.

Ponadto atmosfera przyczynia się do zachowania ciepła na planecie, które w przeciwnym razie zostałoby rozproszone w zimnie kosmosu. Ta sama atmosfera dzięki sile grawitacji nie znika.

Na wysokości 20-25 km od powierzchni Ziemi znajduje się warstwa ochronna (warstwa), która opóźnia szkodliwe dla wszystkich żywych organizmów promieniowanie ultrafioletowe. Bez niego takie promieniowanie mogłoby zniszczyć życie na Ziemi. Niestety od lat 80. i 90. XX wieku XX wiek występuje negatywna tendencja do ścieńczenia i niszczenia ekranu ozonowego.

Każde siedlisko to złożony system, który wyróżnia się unikalnym zestawem czynników abiotycznych i biotycznych, które w rzeczywistości tworzą to środowisko. Ewolucyjnie środowisko lądowo-powietrzne powstało później niż wodne, co wiąże się z chemicznymi przemianami składu powietrza atmosferycznego. Większość organizmów z jądrem żyje w środowisku lądowym, co wiąże się z dużą różnorodnością obszary naturalne, fizyczne, antropogeniczne, geograficzne i inne czynniki determinujące.

Charakterystyka środowiska gruntowo-powietrznego

To środowisko składa się z górnych warstw gleby ( do 2 km głębokości) i niższa atmosfera ( do 10 km). Środowisko charakteryzuje się dużą różnorodnością różnych form życia. Wśród bezkręgowców można zauważyć: owady, kilka gatunków robaków i mięczaków, oczywiście przeważają kręgowce. Wysoka zawartość tlenu w powietrzu doprowadziła do zmiany ewolucyjnej w układzie oddechowym i obecności intensywniejszej przemiany materii.

Atmosfera ma niewystarczającą i często zmienną wilgotność, co często ogranicza rozprzestrzenianie się organizmów żywych. W regionach o wysokich temperaturach i niskiej wilgotności eukarionty rozwijają różne idioadaptacje, których celem jest utrzymanie życiowego poziomu wody (przekształcanie liści roślin w igły, gromadzenie tłuszczu w garbach wielbłądów).

Zwierzęta lądowe charakteryzują się tym zjawiskiem fotoperiodyzm dlatego większość zwierząt jest aktywna tylko w dzień lub tylko w nocy. Również środowisko ziemskie charakteryzuje się znaczną amplitudą wahań temperatury, wilgotności i natężenia światła. Zmiana tych czynników związana jest z położeniem geograficznym, zmianą pór roku, porą dnia. Ze względu na niską gęstość i ciśnienie atmosfery rozwinęła się i stała się bardziej złożona tkanka mięśniowa i kostna.

Kręgowce rozwinęły złożone kończyny przystosowane do podtrzymywania ciała i poruszania się na twardym podłożu w warunkach duża gęstość atmosfera. Rośliny mają progresywny system korzeniowy, co pozwala na jej utrwalenie w glebie i transport substancji na znaczną wysokość. Również rośliny lądowe wykształciły mechaniczne, podstawowe tkanki, łyko i ksylem. Większość roślin posiada adaptacje, które chronią je przed nadmierną transpiracją.

Gleba

Chociaż gleba jest sklasyfikowana jako siedlisko lądowo-powietrzne, właściwościami fizycznymi bardzo różni się od atmosfery:

Wysoka gęstość i ciśnienie.
Niewystarczająca ilość tlenu.
Niska amplituda wahań temperatury.
Niskie natężenie światła.

Pod tym względem podziemni mieszkańcy mają własne adaptacje, różniące się od zwierząt lądowych.

siedlisko wodne

Środowisko obejmujące całą hydrosferę, zarówno słone, jak i słodkowodne zbiorniki wodne. To środowisko charakteryzuje się mniejszą różnorodnością życia i własnymi szczególnymi warunkami. Zamieszkują ją małe bezkręgowce tworzące plankton, ryby chrzęstno-kostne, robaki, mięczaki i kilka gatunków ssaków.

Stężenie tlenu w dużym stopniu zależy od głębokości. W miejscach, gdzie atmosfera i hydrosfera stykają się ze sobą, jest znacznie więcej tlenu i światła niż na głębokości. Wysokie ciśnienie, które na dużych głębokościach jest 1000 razy wyższe od ciśnienia atmosferycznego, determinuje kształt ciała większości podwodnych mieszkańców. Amplituda zmian temperatury jest niewielka, ponieważ przenikanie ciepła przez wodę jest znacznie mniejsze niż na powierzchni ziemi.

Różnice między środowiskiem wodnym a gruntowo-powietrznym

Jak już wspomniano, główne cechy wyróżniające różne siedliska są określane przez: Czynniki abiotyczne. Środowisko lądowo-powietrzne charakteryzuje się dużą różnorodnością biologiczną, wysokim stężeniem tlenu, zmienną temperaturą i wilgotnością, które są głównymi czynnikami ograniczającymi zasiedlanie się zwierząt i roślin. Rytmy biologiczne zależą od długości dnia, pory roku i strefy klimatyczno-przyrodniczej. W środowisku wodnym większość organicznych substancji odżywczych znajduje się w słupie wody lub na jej powierzchni, tylko niewielka ich część znajduje się na dnie; w środowisku gruntowo-powietrznym wszystkie materia organiczna znajduje się na powierzchni.

Mieszkańcy ziemi są różni najlepszy rozwój systemy czujników i system nerwowy ogólnie układ mięśniowo-szkieletowy, krążeniowy i Układ oddechowy. Pokrowce na skórę są bardzo różne, ponieważ różnią się funkcjonalnie. Pod wodą pospolite są rośliny niższe (algi), które w większości przypadków nie mają prawdziwych narządów, np. ryzoidy służą jako narządy przyczepu. Rozprzestrzenianie się mieszkańców wodnych jest często związane z ciepłymi prądami podwodnymi. Oprócz różnic między tymi siedliskami istnieją zwierzęta, które przystosowały się do życia w obu. Te zwierzęta to płazy.