Características do habitat terrestre. Diversidade biológica

Características do habitat terrestre. Há luz e ar suficientes no ambiente solo-ar. Mas a umidade e a temperatura do ar variam muito. Nas áreas pantanosas há muita umidade, nas estepes é muito menor. As flutuações diárias e sazonais de temperatura também são perceptíveis.

Adaptação dos organismos à vida em condições de diferentes temperaturas e umidade. Um grande número de adaptações de organismos no ambiente solo-ar está associada à temperatura e umidade do ar. Animais da estepe (escorpiões, tarântulas e aranhas karakurt, esquilos, ratazanas) escondem-se do calor em tocas. Dos quentes raios solares As plantas são protegidas pelo aumento da evaporação da água das folhas. Nos animais, tal adaptação é a secreção de suor.

Com o início do frio, as aves voam para regiões mais quentes para retornar na primavera ao local onde nasceram e onde darão à luz. Uma característica do ambiente terrestre nas regiões do sul da Ucrânia ou na Crimeia é a quantidade insuficiente de umidade.

Confira a Fig. 151 com plantas que se adaptaram a condições semelhantes.

Adaptação dos organismos ao movimento no ambiente solo-ar. Para muitos animais do ambiente terra-ar, o movimento através superfície da terra ou no ar. Para isso, eles desenvolveram certas adaptações e seus membros possuem uma estrutura diferente. Alguns se adaptaram à corrida (lobo, cavalo), outros ao salto (canguru, jerboa, gafanhoto) e outros ao voo (pássaros, morcegos, insetos) (Fig. 152). Cobras e víboras não têm membros. Eles se movem dobrando o corpo.

Um número significativamente menor de organismos se adaptou à vida no alto das montanhas, uma vez que há pouco solo, umidade e ar para as plantas, e os animais têm dificuldade de se mover. Mas alguns animais, por exemplo as cabras montesas muflões (Fig. 154), são capazes de se mover quase verticalmente para cima e para baixo se houver pelo menos ligeiros desníveis. Portanto, eles podem viver no alto das montanhas. Matéria do site

Adaptação dos organismos às diferentes condições de iluminação. Uma das adaptações das plantas às diferentes iluminações é o direcionamento das folhas em direção à luz. Na sombra, as folhas ficam dispostas horizontalmente: assim recebem mais raios de luz. Snowdrops e ryast amantes da luz se desenvolvem e florescem início da primavera. Nesse período, eles têm luz suficiente, pois as folhas ainda não apareceram nas árvores da floresta.

A adaptação dos animais a um determinado fator do habitat terrestre é a estrutura e o tamanho dos olhos. A maioria dos animais neste ambiente possui órgãos de visão bem desenvolvidos. Por exemplo, um falcão, do alto de seu vôo, vê um rato correndo por um campo.

Ao longo de muitos séculos de desenvolvimento, os organismos do ambiente terrestre se adaptaram à influência de seus fatores.

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O ambiente terrestre da vida é o mais complexo em termos de condições ambientais. No curso da evolução, foi dominado muito mais tarde que o aquático. A vida na terra exigiu adaptações que só se tornaram possíveis com um nível suficientemente elevado de organização dos organismos. O ambiente terra-ar é caracterizado por baixa densidade do ar, grandes flutuações de temperatura e umidade e maior intensidade radiação solar em comparação com outras mídias, a mobilidade da atmosfera.

Baixa densidade do ar e mobilidade determine sua baixa força de elevação e suporte insignificante. Os organismos do ambiente terrestre devem ter um sistema de suporte que sustente o corpo: plantas - tecidos mecânicos, animais - esqueleto duro ou hidrostático.

A baixa força de sustentação do ar determina a massa e o tamanho máximos dos organismos terrestres. Os maiores animais terrestres são significativamente menores que os gigantes do ambiente aquático - as baleias. Animais do tamanho e massa de uma baleia moderna não poderiam viver em terra, pois seriam esmagados pelo seu próprio peso.

A baixa densidade do ar causa baixa resistência ao movimento. Portanto, muitos animais adquiriram a capacidade de voar: pássaros, insetos, alguns mamíferos e répteis.

Graças à mobilidade do ar, é possível o voo passivo de alguns tipos de organismos, bem como de pólen, esporos, frutos e sementes de plantas. A dispersão com a ajuda de correntes de ar é chamada anemocoria. Organismos transportados passivamente pelas correntes de ar são chamados aeroplâncton. Eles são muito característicos tamanhos pequenos corpos, presença de protuberâncias e fortes desmembramentos, uso de teias, etc. As sementes e frutos das plantas anemocóricas também apresentam tamanhos muito pequenos (sementes de orquídea, erva-cidreira, etc.) ou vários apêndices em forma de asa (bordo, freixo) e de pára-quedas (dente-de-leão, coltsfoot).

Em muitas plantas, a transferência de pólen é realizada pelo vento, por exemplo, em gimnospermas, faia, bétula, olmo, cereais, etc. anemofilia. As plantas polinizadas pelo vento têm muitas adaptações que garantem uma polinização eficiente.

Os ventos que sopram com grande força (tempestades, furacões) quebram árvores, muitas vezes arrancando-as. Os ventos que sopram constantemente em uma direção causam diversas deformações no crescimento das árvores e provocam a formação de copas em forma de bandeira.

Em áreas onde sopram ventos fortes constantemente, a composição de espécies de pequenos animais voadores costuma ser pobre, uma vez que não são capazes de resistir a poderosas correntes de ar. Assim, em ilhas oceânicas com permanente ventos fortes predominam pássaros e insetos que perderam a capacidade de voar. O vento aumenta a perda de umidade e calor dos organismos e, sob sua influência, a dessecação e o resfriamento dos organismos ocorrem mais rapidamente.

A baixa densidade do ar causa pressão relativamente baixa na terra (760 mm Hg). À medida que a altitude aumenta, a pressão diminui, o que pode limitar a distribuição das espécies nas montanhas. Uma diminuição da pressão acarreta uma diminuição no fornecimento de oxigênio e desidratação dos animais devido ao aumento da taxa respiratória. Portanto, para a maioria dos vertebrados e plantas superiores o limite superior de vida é de cerca de 6.000 m.

Composição gasosa do ar na camada superficial da atmosfera é bastante homogênea. Contém nitrogênio - 78,1%, oxigênio - 21%, argônio - 0,9%, dióxido de carbono– 0,03%. Além desses gases, a atmosfera contém pequenas quantidades de néon, criptônio, xenônio, hidrogênio, hélio, além de diversas emissões aromáticas de plantas e diversas impurezas: dióxido de enxofre, óxidos de carbono, nitrogênio e impurezas físicas. O alto teor de oxigênio na atmosfera contribuiu para o aumento do metabolismo nos organismos terrestres e o surgimento de animais de sangue quente (homeotérmicos). A deficiência de oxigênio pode ocorrer em acúmulos de restos vegetais em decomposição, reservas de grãos, e os sistemas radiculares das plantas em solos alagados ou excessivamente compactados podem sofrer falta de oxigênio.

O teor de dióxido de carbono pode variar em certas áreas da camada superficial do ar dentro de limites bastante significativos. Na ausência de vento nas grandes cidades, sua concentração pode aumentar dezenas de vezes. Existem mudanças diárias e sazonais regulares no conteúdo de dióxido de carbono na camada superficial do ar, causadas por mudanças na intensidade da fotossíntese e da respiração dos organismos. Em altas concentrações, o dióxido de carbono é tóxico e, em baixas concentrações, reduz a taxa de fotossíntese.

O nitrogênio atmosférico é um gás inerte para a maioria dos organismos do ambiente terrestre, mas muitos organismos procarióticos (bactérias nodulares, Azotobacter, clostrídios, cianobactérias, etc.) têm a capacidade de ligá-lo e envolvê-lo no ciclo biológico.

Muitos contaminantes liberados no ar, principalmente como resultado de atividades humanas, podem afetar significativamente os organismos. Por exemplo, o óxido de enxofre é tóxico para as plantas mesmo em concentrações muito baixas, causa a destruição da clorofila, danifica a estrutura dos cloroplastos e inibe os processos de fotossíntese e respiração; Os danos às plantas por gases tóxicos variam e dependem de suas características anatômicas, morfológicas, fisiológicas, biológicas e outras. Por exemplo, líquenes, abetos, pinheiros, carvalhos e larícios são especialmente sensíveis aos gases industriais. Os mais resistentes são o choupo canadense, o choupo bálsamo, o bordo de freixo, o thuja, o sabugueiro vermelho e alguns outros.

Modo claro. A radiação solar que atinge a superfície da Terra é a principal fonte de energia para manter o equilíbrio térmico do planeta, o metabolismo da água nos organismos e a criação de matéria orgânica pelas plantas, o que acaba por fazer com que possível formação ambiente capaz de satisfazer as necessidades vitais dos organismos. A radiação solar que atinge a superfície da Terra inclui raios ultravioleta com comprimento de onda de 290–380 nm, raios visíveis com comprimento de onda de 380–750 nm e raios infravermelhos com comprimento de onda de 750–4000 nm. Os raios ultravioleta são altamente ativos quimicamente e em grandes doses são prejudiciais aos organismos. Em doses moderadas na faixa de 300–380 nm, estimulam a divisão e o crescimento celular, promovem a síntese de vitaminas, antibióticos, pigmentos (por exemplo, bronzeado em humanos, caviar escuro em peixes e anfíbios) e aumentam a resistência das plantas a doenças. . Os raios infravermelhos têm um efeito térmico. As bactérias fotossintéticas (verdes, roxas) são capazes de absorver os raios infravermelhos na faixa de 800–1100 nm e existem apenas às suas custas. Aproximadamente 50% da radiação solar vem da luz visível, que tem diferentes significados ecológicos na vida de organismos autotróficos e heterotróficos. Plantas verdes A luz é necessária para o processo de fotossíntese, a formação da clorofila e a formação da estrutura do cloroplasto. Afeta as trocas gasosas e a transpiração, a estrutura dos órgãos e tecidos e o crescimento e desenvolvimento das plantas.

Para os animais, a luz visível é necessária para orientação no ambiente. Em alguns animais, a percepção visual se estende às partes ultravioleta e infravermelha próxima do espectro.

O regime de luz de qualquer habitat é determinado pela intensidade da luz direta e luz difusa, sua quantidade, composição espectral, bem como a refletividade da superfície sobre a qual a luz incide. Elementos especificados modo de luz são muito variáveis ​​e dependem da latitude geográfica da área, da altura do sol acima do horizonte, da duração do dia, do estado da atmosfera, da natureza da superfície terrestre, do relevo, da hora do dia e da estação do ano. ano. A este respeito, durante o longo processo de evolução, os organismos terrestres desenvolveram várias adaptações ao regime de luz dos seus habitats.

Adaptações de plantas. Em relação às condições de iluminação, existem três principais grupos ambientalistas plantas: amantes da luz (heliófitas); amantes da sombra (esciófitas); tolerante à sombra.

Heliófitas– plantas de habitats abertos e bem iluminados. Eles não toleram sombra. Exemplos deles podem ser plantas de estepe e prados da camada superior da comunidade, espécies de desertos, prados alpinos, etc.

Ciófitas– não tolere iluminação forte da luz solar direta. Estas são plantas das camadas inferiores de florestas sombreadas, cavernas, fendas rochosas, etc.

Tolerante à sombra as plantas possuem ampla valência ecológica em relação à luz. Elas crescem melhor sob alta intensidade de luz, mas também toleram bem o sombreamento e se adaptam às mudanças nas condições de luz com mais facilidade do que outras plantas.

Cada grupo de plantas considerado é caracterizado por certas adaptações anatômicas, morfológicas, fisiológicas e sazonais às condições de luz.

Uma das diferenças mais óbvias na aparência de plantas que gostam de luz e de sombra é o tamanho desigual das folhas. Nas heliófitas geralmente são pequenas ou com lâmina foliar dissecada. Isto é especialmente claro quando se comparam espécies relacionadas que crescem em condições diferentes iluminação (violeta do campo e violetas da floresta, sinos espalhados crescendo em prados e sinos da floresta, etc.). A tendência de aumento do tamanho das folhas em relação a todo o volume das plantas é claramente expressa em plantas herbáceas floresta de abetos: azeda comum, mynika de duas folhas, olho de galinha, etc.

Você plantas que gostam de luz Para reduzir a quantidade de radiação solar, as folhas são posicionadas verticalmente ou em ângulo agudo em relação ao plano horizontal. Nas plantas que gostam de sombra, as folhas estão localizadas predominantemente na horizontal, o que lhes permite receber quantidade máxima luz incidente. A superfície foliar de muitas heliófitas é brilhante, facilitando a reflexão dos raios, coberta por uma camada cerosa, cutícula espessa ou pubescência densa.

As folhas das plantas que gostam de sombra e de luz também diferem em sua estrutura anatômica. As folhas claras possuem mais tecidos mecânicos e a lâmina foliar é mais espessa que as folhas sombreadas. As células do mesofilo são pequenas, densamente dispostas, os cloroplastos nelas são pequenos e de cor clara e ocupam uma posição de parede. O mesofilo foliar é diferenciado em tecidos colunares e esponjosos.

As esciófitas têm folhas mais finas, a cutícula está ausente ou pouco desenvolvida. O mesofilo não é diferenciado em tecido colunar e esponjoso. Existem menos elementos de tecidos mecânicos e cloroplastos nas folhas sombreadas, mas são maiores que os das heliófitas. Os brotos de plantas que gostam de luz geralmente têm entrenós encurtados, são altamente ramificados e geralmente em forma de roseta.

As adaptações fisiológicas das plantas à luz se manifestam em mudanças nos processos de crescimento, intensidade da fotossíntese, respiração, transpiração, composição e quantidade de pigmentos. Sabe-se que nas plantas fotófilas, quando falta luz, os caules ficam alongados. As folhas das plantas que gostam de sombra contêm mais clorofila do que as que gostam de luz, por isso têm uma cor verde escura mais saturada. A intensidade da fotossíntese em heliófitas é máxima com alta iluminação (dentro de 500-1000 lux ou mais), e em esciófitas - com pouca luz (50-200 lux).

Uma das formas de adaptação fisiológica das plantas à falta de luz é a transição de algumas espécies para a nutrição heterotrófica. Um exemplo de tais plantas são espécies de florestas sombreadas de abetos - rastejante goodyera, verdadeira planta de nidificação e abeto comum. Eles vivem de matéria orgânica morta, ou seja, são saprófitas.

As adaptações sazonais das plantas às condições de iluminação manifestam-se em habitats onde o regime de luz muda periodicamente. Neste caso, as plantas em estações diferentes Eles podem se manifestar como amantes da luz ou tolerantes à sombra. Por exemplo, na primavera nas florestas caducifólias, as folhas dos rebentos do pinheiro comum apresentam uma estrutura leve e caracterizam-se por uma elevada intensidade de fotossíntese. As folhas dos brotos de verão da árvore, que se desenvolvem após a folhagem das árvores e arbustos, apresentam uma estrutura típica de sombra. A atitude em relação ao regime de luz nas plantas pode mudar durante o processo de ontogênese e como resultado da complexa influência de fatores ambientais. Mudas e plantas jovens de muitas espécies de prados e florestas são mais tolerantes à sombra do que as plantas adultas. Os requisitos para o regime de luz às vezes mudam nas plantas quando elas se encontram em diferentes condições climáticas e edáficas. Por exemplo, espécies de taiga florestal - mirtilo, bileaf - na floresta-tundra e na tundra crescem bem em habitats abertos.

Um dos fatores que regulam o desenvolvimento sazonal dos organismos é a duração do dia. A capacidade das plantas e dos animais de responder à duração do dia é chamada reação fotoperiódica(FPR), e a gama de fenômenos regulados pela duração do dia é chamada fotoperiodismo. Com base no tipo de reação fotoperiódica, distinguem-se os seguintes grupos principais de plantas:

1. Plantas de dias curtos, que requerem menos de 12 horas de luz por dia para iniciar a floração. Estes, via de regra, vêm das regiões meridionais (crisântemos, dálias, ásteres, tabaco, etc.).

2. Plantas tenha um longo dia – para a floração necessitam de um dia de 12 horas ou mais (linho, aveia, batata, rabanete).

3. Neutro para a duração do dia plantas. Para eles, a duração do dia é indiferente; a floração ocorre em qualquer duração (dente-de-leão, tomate, mostarda, etc.).

A duração do dia afeta não só a passagem das fases generativas da planta, mas também a sua produtividade e resistência às intempéries. doenças infecciosas. Também desempenha um papel importante na distribuição geográfica das plantas e na regulação do seu desenvolvimento sazonal. Espécies comuns em latitudes do norte, predominantemente de dias longos, e nos trópicos e subtrópicos principalmente de dias curtos ou neutros. No entanto, esse padrão não é absoluto. Assim, espécies de dias longos são encontradas nas montanhas das zonas tropicais e subtropicais. Muitas variedades de trigo, linho, cevada e outros plantas cultivadas, originários das regiões sul, possuem FPR de dias longos. A investigação demonstrou que quando as temperaturas descem, as plantas de dias longos podem desenvolver-se normalmente em condições de dias curtos.

Luz na vida dos animais. Os animais precisam de luz para se orientarem no espaço; ela também afeta os processos metabólicos, o comportamento e o ciclo de vida. A integralidade da percepção visual do ambiente depende do nível de desenvolvimento evolutivo. Muitos invertebrados possuem apenas células sensíveis à luz cercadas por pigmento, enquanto os organismos unicelulares possuem uma porção do citoplasma sensível à luz. Os mais perfeitos são os olhos dos vertebrados, cefalópodes e insetos. Eles permitem que você perceba a forma e o tamanho dos objetos, a cor e determine a distância. A visão tridimensional é típica de humanos, primatas e alguns pássaros (águias, falcões, corujas). O desenvolvimento da visão e suas características também dependem das condições ambientais e do estilo de vida de espécies específicas. Nos habitantes das cavernas, os olhos podem estar total ou parcialmente reduzidos, como, por exemplo, nos besouros cegos, besouros terrestres, proteas, etc.

Diferentes espécies de animais são capazes de resistir à iluminação de uma determinada composição espectral, duração e intensidade. Existem amantes da luz e amantes da sombra, eurifótico E estenofótico espécies. Mamíferos noturnos e crepusculares (ratazanas, ratos, etc.) toleram a luz solar direta por apenas 5–30 minutos, e mamíferos diurnos – por várias horas. No entanto, sob luz solar intensa, mesmo as espécies de lagartos do deserto não conseguem resistir à irradiação por muito tempo, pois em 5 a 10 minutos a temperatura corporal sobe para +50–56ºС e os animais morrem. A iluminação dos ovos de muitos insetos acelera o seu desenvolvimento, mas até certos limites (não o mesmo para vários tipos), após o qual o desenvolvimento é interrompido. Uma adaptação à proteção contra a radiação solar excessiva é o tegumento pigmentado de alguns órgãos: nos répteis - a cavidade abdominal, órgãos reprodutivos, etc. Os animais evitam a radiação excessiva entrando em abrigos, escondendo-se nas sombras, etc.

As mudanças diárias e sazonais nas condições de luz determinam não apenas mudanças na atividade, mas também períodos de reprodução, migração e muda. O aparecimento de insetos noturnos e o desaparecimento de insetos diurnos pela manhã ou à noite ocorrem com brilho de iluminação específico para cada espécie. Por exemplo, o besouro marmorizado aparece 5–6 minutos após o pôr do sol. O momento em que os pássaros canoros acordam varia de estação para estação. Dependendo da iluminação, as áreas de caça das aves mudam. Assim, pica-paus, chapins e papa-moscas caçam nas profundezas da floresta durante o dia e em locais abertos pela manhã e à noite. Os animais navegam usando a visão durante voos e migrações. Os pássaros escolhem a direção do voo com incrível precisão, guiados pelo sol e pelas estrelas. Essa habilidade inata é criada seleção natural como um sistema de instintos. A capacidade para tal orientação também é característica de outros animais, por exemplo, as abelhas. As abelhas que encontram néctar transmitem informações a outras pessoas sobre onde voar para receber suborno, usando o sol como guia.

Limites do modo claro distribuição geográfica alguns animais. Assim, os longos dias dos meses de verão nas zonas árticas e temperadas atraem pássaros e alguns mamíferos para lá, pois lhes permite obter a quantidade certa de alimento (chapins, trepadeiras, asas de cera, etc.), e no outono migram para o sul. . O regime de luz tem efeito oposto na distribuição dos animais noturnos. No norte são raros e no sul predominam até sobre as espécies diurnas.

Temperatura. A intensidade de tudo reações químicas componentes do metabolismo. Portanto, os limites da existência da vida são as temperaturas nas quais é possível o funcionamento normal das proteínas, em média de 0 a +50ºС. No entanto, estes limites não são os mesmos para tipos diferentes organismos. Graças à presença de sistemas enzimáticos especializados, alguns organismos adaptaram-se para viver a temperaturas além destes limites. As espécies adaptadas à vida no frio pertencem ao grupo ecológico criófilos. No processo de evolução, desenvolveram adaptações bioquímicas que lhes permitem manter o metabolismo celular em baixas temperaturas, bem como resistir ao congelamento ou aumentar a resistência a ele. O acúmulo de substâncias especiais nas células - o anticongelante, que evita a formação de cristais de gelo no corpo, ajuda a resistir ao congelamento. Tais adaptações foram identificadas em alguns peixes do Ártico da família nototeniidae e do bacalhau que nadam nas águas do Norte. Oceano Ártico, com temperatura corporal de –1,86ºС.

A temperatura extremamente baixa na qual a atividade celular ainda é possível foi registrada para microrganismos – até –10–12ºС. A resistência ao congelamento em algumas espécies está associada ao acúmulo em seu corpo de substâncias orgânicas, como glicerina, manitol e sorbitol, que impedem a cristalização de soluções intracelulares, o que lhes permite sobreviver a períodos críticos de geada em estado inativo (torpor, criptobiose). Assim, alguns insetos podem suportar temperaturas de até –47–50ºС no inverno neste estado. Os criófilos incluem muitas bactérias, líquenes, fungos, musgos, artrópodes, etc.

As espécies cuja atividade de vida ideal está confinada à área de altas temperaturas são classificadas como grupo ecológico termófilos.

As bactérias são as mais resistentes a altas temperaturas, muitas das quais podem crescer e multiplicar-se a +60–75ºС. Algumas bactérias que vivem em fontes termais crescem em temperaturas de +85–90ºС, e descobriu-se que um tipo de arqueobactéria cresce e se divide em temperaturas superiores a +110ºС. Bactérias formadoras de esporos podem resistir a +200ºС em estado inativo por dezenas de minutos. Espécies termofílicas também são encontradas entre fungos, protozoários, plantas e animais, mas seu nível de resistência a altas temperaturas é inferior ao das bactérias. As plantas superiores das estepes e desertos podem tolerar aquecimento de curto prazo até +50–60ºС, mas sua fotossíntese já é inibida por temperaturas superiores a +40ºС. A uma temperatura corporal de +42–43ºС, a morte por calor ocorre na maioria dos animais.

O regime de temperatura no ambiente terrestre varia muito e depende de muitos fatores: latitude, altitude, proximidade de corpos d'água, época do ano e do dia, estado da atmosfera, cobertura vegetal, etc. Durante a evolução dos organismos, foram desenvolvidas diversas adaptações que permitem regular o metabolismo quando a temperatura ambiente muda. Isto é conseguido de duas maneiras: 1) alterações bioquímicas e fisiológicas; 2) manter a temperatura corporal em um nível mais estável que a temperatura ambiente. A atividade vital da maioria das espécies depende do calor vindo de fora, e a temperatura corporal depende do curso das temperaturas externas. Tais organismos são chamados poiquilotérmico. Estes incluem todos os microrganismos, plantas, fungos, animais invertebrados e a maioria dos cordados. Somente aves e mamíferos são capazes de manter uma temperatura corporal constante, independentemente da temperatura ambiente. Eles são chamados homeotérmico.

Adaptação das plantas às condições de temperatura. A resistência das plantas às mudanças na temperatura ambiente é diferente e depende do habitat específico onde ocorre a sua vida. Plantas superiores de zonas moderadamente quentes e moderadamente frias euritérmicos. No estado ativo, toleram flutuações de temperatura de –5 a +55ºС. Ao mesmo tempo, existem espécies que apresentam uma valência ecológica muito estreita em relação à temperatura, ou seja, são estenotérmico. Por exemplo, plantas florestas tropicais Eles nem conseguem tolerar temperaturas de +5–+8ºС. Algumas algas na neve e no gelo vivem apenas a 0ºC. Ou seja, as necessidades de calor das diferentes espécies de plantas não são as mesmas e variam bastante.

As espécies que vivem em locais com temperaturas constantemente elevadas, no processo de evolução, adquiriram adaptações anatômicas, morfológicas e fisiológicas que visam prevenir o superaquecimento.

As principais adaptações anatômicas e morfológicas incluem: densa pubescência foliar, superfície foliar brilhante, que ajuda a refletir a luz solar; redução da área foliar, posição vertical, enrolamento em tubo, etc. Algumas espécies são capazes de secretar sais, a partir dos quais se formam cristais na superfície das plantas, refletindo os raios solares que incidem sobre elas. Em condições de umidade suficiente meios eficazes do superaquecimento é a transpiração estomática. Entre as espécies termofílicas, dependendo do grau de resistência a altas temperaturas, podemos distinguir

1) não resistente ao calor as plantas já estão danificadas a +30–40ºС;

2) tolerante ao calor– tolera aquecimento de meia hora até +50–60ºС (plantas de desertos, estepes, regiões subtropicais secas, etc.).

As plantas nas savanas e nas florestas secas de madeira dura são regularmente afetadas por incêndios, onde as temperaturas podem subir até centenas de graus. As plantas resistentes ao fogo são chamadas pirófitas. Possuem uma crosta espessa no tronco, impregnada de substâncias resistentes ao fogo. Seus frutos e sementes possuem tegumentos grossos e muitas vezes lignificados.

A vida de muitas plantas ocorre em condições de baixas temperaturas. De acordo com o grau de adaptação das plantas às condições de extrema deficiência térmica, podem ser distinguidos os seguintes grupos:

1) não resistente ao frio as plantas são gravemente danificadas ou mortas em temperaturas abaixo do ponto de congelamento da água. Estes incluem plantas de áreas tropicais;

2) não resistente ao gelo plantas - toleram baixas temperaturas, mas morrem assim que o gelo começa a se formar nos tecidos (algumas plantas subtropicais perenes).

3) plantas resistentes à geada crescem em áreas com invernos frios.

A resistência às baixas temperaturas é aumentada por adaptações morfológicas das plantas como baixa estatura e formas especiais de crescimento - rastejantes, em forma de almofada, que lhes permitem aproveitar o microclima da camada de ar do solo no verão e serem protegidas pela cobertura de neve no inverno .

Mais significativos para as plantas são os mecanismos de adaptação fisiológica que aumentam a sua resistência ao frio: queda das folhas, morte dos rebentos acima do solo, acumulação de anticongelante nas células, diminuição do teor de água nas células, etc. preparando-se para o inverno, açúcares, proteínas, etc. acumulam-se no óleo dos órgãos, o teor de água no citoplasma diminui e sua viscosidade aumenta. Todas essas mudanças reduzem o ponto de congelamento dos tecidos.

Muitas plantas são capazes de permanecer viáveis ​​​​em estado congelado, por exemplo, violeta alpina, raiz-forte ártica, piolhos, margarida, efemeroides do início da primavera na zona florestal, etc.

Musgos e líquenes são capazes de resistir ao congelamento prolongado em estado de animação suspensa. De grande importância na adaptação das plantas às baixas temperaturas é a possibilidade de manter a atividade vital normal, reduzindo a temperatura ótima dos processos fisiológicos e os limites inferiores de temperatura nos quais esses processos são possíveis.

Em latitudes temperadas e altas, devido às mudanças sazonais nas condições climáticas, as plantas alternam fases ativas e dormentes no ciclo anual de desenvolvimento. As plantas anuais, após o término da estação de crescimento, sobrevivem ao inverno na forma de sementes, e as plantas perenes entram em estado de dormência. Distinguir profundo E compelido paz. Plantas em estado de dormência profunda não respondem a condições térmicas favoráveis. Após o término da dormência profunda, as plantas estão prontas para retomar o desenvolvimento, mas na natureza, no inverno, isso é impossível devido às baixas temperaturas. Portanto, esta fase é chamada de descanso forçado.

Adaptação dos animais às condições de temperatura. Em comparação com as plantas, os animais têm uma maior capacidade de regular a temperatura corporal devido à sua capacidade de se moverem pelo espaço e produzirem muito mais calor interno.

As principais formas de adaptação animal:

1) termorregulação química– trata-se de um aumento reflexo da produção de calor em resposta à diminuição da temperatura ambiente, baseado num elevado nível de metabolismo;

2) termorregulação física– é realizada devido à capacidade de reter calor devido a características estruturais especiais (presença de cabelos e penas, distribuição de reservas de gordura, etc.) e alterações no nível de transferência de calor;

3) termorregulação comportamental- trata-se de uma busca por habitats favoráveis, de uma mudança de postura, de construção de abrigos, ninhos, etc.

Para animais poiquilotérmicos, a principal forma de regular a temperatura corporal é comportamental. No calor extremo, os animais se escondem na sombra e em buracos. À medida que o inverno se aproxima, eles procuram abrigo, constroem ninhos e reduzem a sua atividade. Algumas espécies são capazes de manter a temperatura corporal ideal através da função muscular. Por exemplo, os zangões aquecem o corpo com contrações musculares especiais, o que lhes permite alimentar-se em climas frios. Alguns animais poiquilotérmicos evitam o superaquecimento aumentando a perda de calor por evaporação. Por exemplo, sapos e lagartos em climas quentes começam a respirar pesadamente ou a manter a boca aberta, aumentando a evaporação da água através das membranas mucosas.

Os animais homeotérmicos distinguem-se pela regulação muito eficiente da entrada e saída de calor, o que lhes permite manter uma temperatura corporal ideal constante. Seus mecanismos de termorregulação são muito diversos. Eles são caracterizados termorregulação química, caracterizado por uma alta taxa metabólica e pela produção de grandes quantidades de calor. Ao contrário dos animais poiquilotérmicos, nos animais de sangue quente, quando expostos ao frio, os processos oxidativos não enfraquecem, mas se intensificam. Muitos animais geram calor adicional a partir do tecido muscular e adiposo. Os mamíferos possuem tecido adiposo marrom especializado, no qual toda a energia liberada é utilizada para aquecer o corpo. É mais desenvolvido em animais de climas frios. Manter a temperatura corporal aumentando a produção de calor requer alta vazão energia, portanto, quando os animais aumentam a regulação química, eles necessitam de grande quantidade de alimento ou gastam muitas reservas de gordura. Portanto, o fortalecimento da regulação química tem limites determinados pela possibilidade de obtenção de alimentos. Se faltar comida no inverno, esse método de termorregulação não é ecologicamente lucrativo.

Termorregulação físicaÉ mais benéfico ambientalmente, pois a adaptação ao frio se dá pela retenção do calor no corpo do animal. Seus fatores são a pele, o pêlo espesso dos mamíferos, as penas e a penugem das aves, gordura corporal, evaporação da água pela transpiração ou pelas mucosas da cavidade oral e do trato respiratório superior, o tamanho e a forma do corpo do animal. Para reduzir a transferência de calor, corpos grandes são mais vantajosos (quanto maior o corpo, menor será sua superfície por unidade de massa e, consequentemente, a transferência de calor e vice-versa). Por esta razão, os indivíduos de espécies intimamente relacionadas de animais de sangue quente que vivem em condições frias são maiores em tamanho do que aqueles que são comuns em climas quentes. Este padrão é chamado Regras de Bergman. A regulação da temperatura também é realizada através de partes salientes do corpo - orelhas, membros, caudas, órgãos olfativos. Em áreas frias, eles tendem a ser menores em tamanho do que em áreas mais quentes ( Regra de Allen). Para organismos homeotérmicos, eles também são importantes métodos comportamentais de termorregulação, que são muito diversos - desde a mudança de postura e busca de abrigo até a construção de complexos abrigos, ninhos e realização de migrações de curta e longa distância. Alguns animais de sangue quente usam comportamento de grupo. Por exemplo, os pinguins se amontoam em uma pilha densa sob forte geada. Dentro desse aglomerado, a temperatura é mantida em torno de +37ºС mesmo nas geadas mais severas. Os camelos no deserto também se amontoam sob o calor extremo, mas isso evita que a superfície do corpo fique muito quente.

A combinação de vários métodos de termorregulação química, física e comportamental permite que animais de sangue quente mantenham uma temperatura corporal constante durante uma ampla gama de flutuações de temperatura ambiental.

Modo água. O funcionamento normal do corpo só é possível com abastecimento suficiente de água. Os regimes de umidade no ambiente solo-ar são muito diversos - desde a completa saturação do ar com vapor d'água nos trópicos úmidos até a quase completa ausência de umidade no ar e no solo dos desertos. Por exemplo, no deserto do Sinai a precipitação anual é de 10–15 mm, enquanto no deserto da Líbia (em Assuão) não existe nenhuma. O abastecimento de água dos organismos terrestres depende do regime de precipitação, da presença de reservas de umidade do solo, reservatórios, níveis de água subterrânea, terreno, características da circulação atmosférica, etc. .

Adaptações das plantas para regime hídrico. As plantas terrestres inferiores absorvem água do substrato por partes do talo ou rizóides imersos nele, e umidade da atmosfera por toda a superfície do corpo.

Entre as plantas superiores, os musgos absorvem água do solo através dos rizóides ou da parte inferior do caule (musgos esfagno), enquanto a maioria dos outros absorve água através das raízes. O fluxo de água para a planta depende da magnitude da força de sucção das células radiculares, do grau de ramificação do sistema radicular e da profundidade de penetração das raízes no solo. Os sistemas radiculares são muito plásticos e respondem às mudanças nas condições, principalmente à umidade.

Quando há falta de umidade nos horizontes superficiais do solo, muitas plantas possuem sistemas radiculares que penetram profundamente no solo, mas são fracamente ramificados, como, por exemplo, no saxaul, espinho de camelo, pinheiro silvestre, centáurea áspera, etc. Em muitos cereais, pelo contrário, os sistemas radiculares são fortemente ramificados e crescem nas camadas superficiais do solo (no centeio, no trigo, no capim, etc.). A água que entra na planta é transportada através do xilema para todos os órgãos, onde é gasta processos vitais. Em média, 0,5% vai para a fotossíntese e o restante para repor as perdas por evaporação e manter o turgor. O balanço hídrico de uma planta permanece equilibrado se a absorção de água, sua condução e gasto estiverem harmoniosamente coordenados entre si. Dependendo de sua capacidade de regular o equilíbrio hídrico do corpo, as plantas terrestres são divididas em poiquihidreto e homoiohidreto.

Plantas Poikihidridas são incapazes de regular ativamente seu equilíbrio hídrico. Eles não possuem dispositivos que ajudem a reter água nos tecidos. O teor de água nas células é determinado pela umidade do ar e depende de suas flutuações. As plantas poiquilohidridas incluem algas terrestres, líquenes, alguns musgos e samambaias de florestas tropicais. Durante o período de seca, essas plantas secam quase até ficarem secas ao ar, mas depois da chuva elas “ganham vida” novamente e ficam verdes.

Plantas de homoiohidreto capaz de manter o conteúdo de água nas células em um nível relativamente constante. Isso inclui a maioria das plantas terrestres superiores. Suas células possuem um grande vacúolo central, por isso há sempre abastecimento de água. Além disso, a transpiração é regulada pelo aparelho estomático, e os brotos são recobertos por uma epiderme com cutícula pouco permeável à água.

No entanto, a capacidade das plantas de regular o metabolismo da água não é a mesma. Dependendo da sua adaptabilidade às condições de humidade dos habitats, distinguem-se três grupos ecológicos principais: higrófitos, xerófitos e mesófitos.

Higrófitas- São plantas de habitats úmidos: pântanos, prados e florestas úmidas e margens de reservatórios. Eles não toleram a deficiência de água e reagem à diminuição da umidade do solo e do ar murchando rapidamente ou inibindo o crescimento. As lâminas das folhas são largas e não possuem cutícula espessa. As células do mesofilo estão frouxamente dispostas, com grandes espaços intercelulares entre elas. Os estômatos dos higrófitos são geralmente bem abertos e geralmente localizados em ambos os lados da lâmina foliar. A este respeito, a sua taxa de transpiração é muito elevada. Em algumas plantas em habitats altamente úmidos, o excesso de água é removido através de hidátodos (estômatos de água) localizados ao longo da borda da folha. A umidade excessiva do solo leva à diminuição do teor de oxigênio nele, o que complica a função de respiração e sucção das raízes. Portanto, as raízes das higrófitas estão localizadas nos horizontes superficiais do solo, são fracamente ramificadas e possuem poucos pêlos radiculares. Nos órgãos de muitas higrófitas herbáceas existe um sistema bem desenvolvido de espaços intercelulares através dos quais entra o ar atmosférico. As plantas que vivem em solos fortemente alagados, periodicamente inundados com água, formam raízes respiratórias especiais, como o cipreste do pântano, ou raízes de suporte, como as plantas lenhosas dos manguezais.

Xerófitas Em um estado ativo, eles são capazes de tolerar uma seca prolongada e significativa do ar e do solo. Eles são comuns em estepes, desertos, regiões subtropicais secas, etc. Na zona de clima temperado, instalam-se em solos arenosos e franco-arenosos secos, em áreas elevadas alívio. A capacidade das xerófitas de tolerar a falta de umidade se deve às suas características anatômicas, morfológicas e fisiológicas. Com base nessas características, eles são divididos em dois grupos: suculentas E esclerófitos.

Suculentas – perenes com folhas ou caules carnudos e suculentos, nos quais o tecido de armazenamento de água é altamente desenvolvido. Existem suculentas de folhas - babosa, agaves, sedums, jovens e caules, em que as folhas são reduzidas e as partes do solo são representadas por caules carnudos (cactos, algumas serralhas). Característica distintiva as suculentas são capazes de armazenar grandes quantidades de água e utilizá-la de forma extremamente econômica. Sua taxa de transpiração é muito baixa, pois há poucos estômatos, muitas vezes ficam imersos no tecido da folha ou caule e costumam ficar fechados durante o dia, o que os ajuda a limitar o consumo de água. Fechar os estômatos durante o dia impede os processos de fotossíntese e trocas gasosas, por isso as suculentas desenvolveram uma via especial de fotossíntese, que utiliza parcialmente o dióxido de carbono liberado durante a respiração. A este respeito, a sua taxa de fotossíntese é baixa, o que está associado a um crescimento lento e a uma competitividade bastante baixa. As suculentas são caracterizadas pela baixa pressão osmótica da seiva celular, com exceção daquelas que crescem em solos salinos. Seus sistemas radiculares são superficiais, altamente ramificados e de crescimento rápido.

As esclerófitas são plantas duras e de aparência seca devido a um grande número tecido mecânico e baixo teor de água nas folhas e caules. As folhas de muitas espécies são pequenas, estreitas ou reduzidas a escamas e espinhos; geralmente apresentam pubescência densa (pata de gato, cinquefoil prateado, muitos absinto, etc.) ou uma cobertura cerosa (centáurea russa, etc.). Seus sistemas radiculares são bem desenvolvidos e muitas vezes têm uma massa total muitas vezes maior do que as partes aéreas das plantas. Várias adaptações fisiológicas também ajudam os esclerófitos a resistir com sucesso à falta de umidade: alta pressão osmótica da seiva celular, resistência à desidratação dos tecidos, alta capacidade de retenção de água dos tecidos e células devido à alta viscosidade do citoplasma. Muitos esclerófitos aproveitam os períodos mais favoráveis ​​​​do ano para a vegetação e, quando ocorre a seca, reduzem drasticamente os processos vitais. Todas as propriedades listadas das xerófitas contribuem para aumentar sua resistência à seca.

Mesófitos crescer em condições médias de umidade. Eles exigem mais umidade do que as xerófitas e menos exigentes do que as higrófitas. Os tecidos foliares dos mesófitos são diferenciados em parênquima colunar e esponjoso. Os tecidos tegumentares podem apresentar algumas características xeromórficas (pubescência esparsa, camada de cutícula espessada). Mas eles são menos pronunciados do que nas xerófitas. Os sistemas radiculares podem penetrar profundamente no solo ou estar localizados em horizontes superficiais. Em termos de necessidades ecológicas, os mesófitos constituem um grupo muito diversificado. Assim, entre os mesófitos de prados e florestas, existem espécies com maior amor pela umidade, que são caracterizadas por um alto teor de água nos tecidos e uma capacidade de retenção de água bastante fraca. Estes são o rabo-de-raposa do prado, o bluegrass do pântano, a grama do prado encharcado, Linnaeus holocum e muitos outros.

Em habitats com falta de umidade periódica ou constante (pequena), os mesófitos apresentam sinais de organização xeromórfica e aumento da resistência fisiológica à seca. Exemplos de tais plantas são carvalho pedunculado, trevo da montanha, banana média, alfafa crescente, etc.

Adaptações animais. Em relação ao regime hídrico, os animais podem ser divididos em higrófilos (amantes da umidade), xerófilos (amantes da secura) e mesófilos (preferindo condições de umidade média). Exemplos de higrófilos são piolhos, mosquitos, colêmbolos, libélulas, etc. Todos eles não toleram déficits hídricos significativos e não toleram nem mesmo secas de curto prazo. Lagartos monitores, camelos, gafanhotos do deserto, besouros escuros, etc. são xerofílicos. Eles habitam os habitats mais áridos.

Os animais obtêm água através da bebida, da alimentação e da oxidação de substâncias orgânicas. Muitos mamíferos e aves (elefantes, leões, hienas, andorinhas, andorinhões, etc.) precisam de água potável. Sem água potável Espécies do deserto, como jerboas, gerbos africanos e o rato-canguru americano, podem sobreviver. Lagartas da traça da roupa, gorgulhos do celeiro e do arroz e muitos outros vivem exclusivamente de água metabólica.

Os animais têm formas típicas de regular o equilíbrio hídrico: morfológico, fisiológico, comportamental.

PARA morfológico os métodos de manutenção do equilíbrio hídrico incluem formações que ajudam a reter água no corpo: conchas de caracóis terrestres, tegumentos queratinizados de répteis, fraca permeabilidade à água dos tegumentos dos insetos, etc. de quitina, mas é determinado pela camada cerosa mais fina que cobre sua superfície. A destruição desta camada aumenta drasticamente a evaporação através das coberturas.

PARA fisiológico as adaptações para regular o metabolismo da água incluem a capacidade de formar umidade metabólica, economizar água durante a excreção de urina e fezes, tolerância à desidratação, alterações na sudorese e liberação de água pelas membranas mucosas. A economia de água no trato digestivo é conseguida pela absorção de água pelo intestino e pela formação de fezes praticamente desidratadas. Em aves e répteis, o produto final do metabolismo do nitrogênio é o ácido úrico, para cuja eliminação praticamente não se consome água. A regulação ativa da transpiração e da evaporação da umidade da superfície do trato respiratório é amplamente utilizada por animais homeotérmicos. Por exemplo, nos casos mais extremos de deficiência de umidade em um camelo, a transpiração cessa e a evaporação do trato respiratório é drasticamente reduzida, o que leva à retenção de água no corpo. A evaporação, associada à necessidade de termorregulação, pode causar desidratação do corpo, por isso muitos pequenos animais de sangue quente em climas secos e quentes evitam a exposição ao calor e economizam umidade escondendo-se no subsolo.

Em animais poiquilotérmicos, um aumento na temperatura corporal após o aquecimento do ar permite-lhes evitar perdas desnecessárias de água, mas não podem evitar completamente as perdas por evaporação. Portanto, para animais de sangue frio, a principal forma de manter o equilíbrio hídrico quando vivem em condições áridas é evitar cargas excessivas de calor. Portanto, no complexo de adaptações ao regime hídrico do ambiente terrestre, são de grande importância formas comportamentais regulação do equilíbrio hídrico. Estes incluem formas especiais de comportamento: cavar buracos, procurar reservatórios, escolher habitats, etc. Isto é especialmente importante para herbívoros e granívoros. Para muitos deles, a presença de corpos d'água é um pré-requisito para a fixação em áreas áridas. Por exemplo, a distribuição no deserto de espécies como o búfalo do Cabo, o pinhaço e alguns antílopes depende completamente da disponibilidade de locais de irrigação. Muitos répteis e pequenos mamíferos vivem em tocas onde temperaturas relativamente baixas e alta umidade promovem a troca de água. Os pássaros costumam usar buracos, copas de árvores com sombra, etc.

Habitat aéreo terrestre

AMBIENTES DE VIDA BÁSICOS

AMBIENTE HÍDRICO

O ambiente de vida aquática (hidrosfera) ocupa 71% da área globo. Mais de 98% da água está concentrada nos mares e oceanos, 1,24% é o gelo das regiões polares, 0,45% é a água doce de rios, lagos e pântanos.

Existem duas áreas ecológicas nos oceanos do mundo:

coluna de água - pelágico, e a parte inferior - bentálico.

EM ambiente aquático Existem aproximadamente 150.000 espécies de animais, ou cerca de 7% do total, e 10.000 espécies de plantas – 8%. Distinguem-se os seguintes: grupos ecológicos de organismos aquáticos. Pelagial - habitado por organismos divididos em nécton e plâncton.

Nekton (nektos - flutuante) - Esta é uma coleção de animais pelágicos em movimento ativo que não têm conexão direta com o fundo. São principalmente animais de grande porte, capazes de viajar longas distâncias e fortes correntes de água. Eles são caracterizados por um corpo aerodinâmico e órgãos de movimento bem desenvolvidos (peixes, lulas, pinípedes, baleias). Em águas doces, além dos peixes, o nekton inclui anfíbios e insetos em movimento ativo.

Plâncton (errante, flutuante) - Este é um conjunto de organismos pelágicos que não possuem capacidade para movimentos ativos rápidos. Eles são divididos em fito e zooplâncton (pequenos crustáceos, protozoários - foraminíferos, radiolários; águas-vivas, pterópodes). Fitoplâncton – diatomáceas e algas verdes.

Neuston– um conjunto de organismos que habitam a película superficial da água na fronteira com o ar. Estas são as larvas de decápodes, cracas, copépodes, gastrópodes e bivalves, equinodermos e peixes. Passando pela fase larval, saem da camada superficial, que lhes serviu de refúgio, e passam a viver no fundo ou zona pelágica.

Plaistão – trata-se de um conjunto de organismos, parte do corpo que está acima da superfície da água e a outra na água - lentilha-d'água, sifonóforos.

Bentos (profundidade) - uma coleção de organismos que vivem no fundo dos corpos d'água. É dividido em fitobentos e zoobentos. Fitobentos – algas – diatomáceas, verdes, marrons, vermelhas e bactérias; ao longo da costa existem plantas com flores - zoster, ruppia. Zoobentos – foraminíferos, esponjas, celenterados, vermes, moluscos, peixes.

Na vida dos organismos aquáticos, um papel importante é desempenhado pelo movimento vertical dos regimes de água, densidade, temperatura, luz, sal, gás (teor de oxigênio e dióxido de carbono) e concentração de íons de hidrogênio (pH).

Temperatura: Difere na água, em primeiro lugar, pelo menor influxo de calor e, em segundo lugar, pela maior estabilidade do que na terra. Parte da energia térmica que chega à superfície da água é refletida, enquanto parte é gasta na evaporação. A evaporação da água da superfície dos reservatórios, que consome cerca de 2.263,8 J/g, evita o superaquecimento das camadas inferiores, e a formação de gelo, que libera o calor de fusão (333,48 J/g), retarda seu resfriamento. As mudanças de temperatura nas águas correntes seguem as mudanças no ar circundante, diferindo em menor amplitude.

Em lagos e lagoas de latitudes temperadas, o regime térmico é determinado por um fenômeno físico bem conhecido - a água tem densidade máxima de 4 o C. A água neles é claramente dividida em três camadas:

1. epilímnio- a camada superior cuja temperatura sofre fortes flutuações sazonais;

2. metalímnio– camada de transição de salto de temperatura, há uma diferença acentuada de temperatura;

3. hipolímnio- uma camada profunda que atinge o fundo, onde a temperatura muda ligeiramente ao longo do ano.

No verão, as camadas de água mais quentes estão localizadas na superfície e as mais frias estão localizadas na parte inferior. Este tipo de distribuição de temperatura camada por camada em um reservatório é chamado estratificação direta. No inverno, à medida que a temperatura cai, estratificação reversa: a camada superficial tem uma temperatura próxima de 0 C, na parte inferior a temperatura é de cerca de 4 C, o que corresponde à sua densidade máxima. Assim, a temperatura aumenta com a profundidade. Este fenômeno é chamado dicotomia de temperatura, observado na maioria dos lagos da zona temperada no verão e no inverno. Como resultado da dicotomia de temperatura, a circulação vertical é perturbada - segue-se um período de estagnação temporária - estagnação.

Na primavera, a água superficial, devido ao aquecimento a 4ºC, torna-se mais densa e afunda-se mais profundamente, e a água mais quente sobe das profundezas para ocupar o seu lugar. Como resultado dessa circulação vertical, ocorre homotermia no reservatório, ou seja, por algum tempo a temperatura de toda a massa de água se equaliza. Com o aumento adicional da temperatura, as camadas superiores tornam-se cada vez menos densas e não afundam mais - estagnação do verão. No outono, a camada superficial esfria, torna-se mais densa e afunda mais, deslocando a água mais quente para a superfície. Isso ocorre antes do início da homotermia no outono. Quando as águas superficiais esfriam abaixo de 4°C, elas se tornam menos densas e permanecem novamente na superfície. Como resultado, a circulação da água é interrompida e ocorre a estagnação do inverno.

A água é caracterizada por significativa densidade(800 vezes) superior ao ar) e viscosidade. EM Em média, na coluna d'água, a cada 10 m de profundidade, a pressão aumenta 1 atm. Essas características afetam as plantas porque seu tecido mecânico se desenvolve muito fracamente ou não se desenvolve, de modo que seus caules são muito elásticos e dobram-se facilmente. A maioria das plantas aquáticas é caracterizada pela flutuabilidade e pela capacidade de ficar suspensa na coluna d'água. Em muitos animais aquáticos, o tegumento é lubrificado com muco, o que reduz o atrito durante o movimento, e o corpo assume uma forma aerodinâmica. Muitos habitantes são relativamente estenobáticos e confinados a certas profundidades.

Transparência e modo de luz. Isso afeta especialmente a distribuição das plantas: em reservatórios lamacentos elas vivem apenas na camada superficial. O regime de luz também é determinado pela diminuição natural da luz com a profundidade devido ao fato de a água absorver luz solar. Ao mesmo tempo, os raios com comprimentos de onda diferentes são absorvidos de maneira diferente: os vermelhos são absorvidos mais rapidamente, enquanto os azuis esverdeados penetram em profundidades significativas. A cor do ambiente muda, passando gradativamente do esverdeado para o verde, azul, índigo, azul-violeta, sendo substituído por escuridão constante. Assim, com a profundidade, as algas verdes são substituídas pelas marrons e vermelhas, cujos pigmentos estão adaptados para captar os raios solares de diferentes comprimentos de onda. A cor dos animais também muda naturalmente com a profundidade. Animais de cores vivas e variadas vivem nas camadas superficiais da água, enquanto as espécies de águas profundas são desprovidas de pigmentos. O habitat crepuscular é habitado por animais pintados em cores com tonalidade avermelhada, o que os ajuda a se esconder dos inimigos, já que a cor vermelha nos raios azul-violeta é percebida como preta.

A absorção da luz na água é mais forte quanto menor for a sua transparência. A transparência é caracterizada por extrema profundidade, onde um disco de Secchi especialmente rebaixado (um disco branco com diâmetro de 20 cm) ainda é visível. Conseqüentemente, os limites das zonas de fotossíntese variam muito em diferentes corpos d’água. No mais águas limpas a zona de fotossíntese atinge uma profundidade de 200 m.

Salinidade da água. A água é um excelente solvente para muitos compostos minerais. Como resultado, os reservatórios naturais são caracterizados por um certo composição química. Valor mais alto têm sulfatos, carbonatos, cloretos. A quantidade de sais dissolvidos por 1 litro de água em corpos de água doce não excede 0,5 g, nos mares e oceanos - 35 g. As plantas e animais de água doce vivem em ambiente hipotônico, ou seja, um ambiente em que a concentração de substâncias dissolvidas é menor do que nos fluidos e tecidos corporais. Devido à diferença na pressão osmótica fora e dentro do corpo, a água penetra constantemente no corpo e os hidrobiontes de água doce são forçados a removê-la intensamente. A este respeito, os seus processos de osmorregulação são bem expressos. Nos protozoários, isso é conseguido pelo trabalho dos vacúolos excretores, nos organismos multicelulares - pela remoção de água através do sistema excretor. Espécies tipicamente marinhas e tipicamente de água doce não toleram mudanças significativas na salinidade da água - organismos estenohalinos. Eurygalline - lúcio de água doce, dourada, lúcio, do mar - a família da tainha.

Modo gás Os principais gases do ambiente aquático são o oxigênio e o dióxido de carbono.

Oxigênio- o fator ambiental mais importante. Ele entra na água vindo do ar e é liberado pelas plantas durante a fotossíntese. Seu conteúdo na água é inversamente proporcional à temperatura, com a diminuição da temperatura, a solubilidade do oxigênio na água (assim como em outros gases) aumenta. Em camadas densamente povoadas por animais e bactérias, pode ocorrer deficiência de oxigênio devido ao aumento do consumo de oxigênio. Assim, nos oceanos do mundo, as profundidades ricas em vida, de 50 a 1000 m, são caracterizadas por uma acentuada deterioração da aeração. É 7 a 10 vezes menor do que em águas superficiais habitado pelo fitoplâncton. As condições próximas ao fundo dos reservatórios podem ser quase anaeróbicas.

Dióxido de carbono - dissolve-se na água cerca de 35 vezes melhor que o oxigênio e sua concentração na água é 700 vezes maior que na atmosfera. Fornece fotossíntese de plantas aquáticas e participa da formação de formações esqueléticas calcárias de animais invertebrados.

Concentração de íons hidrogênio (pH)– piscinas de água doce com pH = 3,7-4,7 são consideradas ácidas, 6,95-7,3 – neutras, com pH 7,8 – alcalinas. Em corpos de água doce, o pH sofre flutuações diárias. A água do mar é mais alcalina e seu pH muda muito menos que a água doce. O pH diminui com a profundidade. A concentração de íons hidrogênio desempenha um grande papel na distribuição dos organismos aquáticos.

Habitat aéreo terrestre

Uma característica do ambiente terrestre da vida é que os organismos que vivem aqui estão cercados por um ambiente gasoso caracterizado por baixa umidade, densidade e pressão, e alto teor de oxigênio. Normalmente, os animais neste ambiente se movem no solo (substrato duro) e as plantas criam raízes nele.

No ambiente solo-ar, os fatores ambientais operacionais têm uma série de características características: maior intensidade de luz em comparação com outros ambientes, flutuações significativas de temperatura, mudanças na umidade dependendo localização geográfica, estação e hora do dia. O impacto dos fatores listados acima está intimamente ligado ao movimento das massas de ar - o vento.

No processo de evolução, os organismos vivos do ambiente terrestre desenvolveram adaptações anatômicas, morfológicas e fisiológicas características.

Consideremos as características do impacto dos fatores ambientais básicos sobre as plantas e animais no ambiente solo-ar.

Ar. O ar como fator ambiental é caracterizado por uma composição constante - o oxigênio nele é geralmente cerca de 21%, o dióxido de carbono é 0,03%.

Baixa densidade do ar determina sua baixa força de elevação e suporte insignificante. Todos os habitantes do ar estão intimamente ligados à superfície da terra, que lhes serve de fixação e apoio. A densidade do ar ambiente não oferece alta resistência aos organismos quando eles se movem ao longo da superfície da terra, mas dificulta seu movimento vertical. Para a maioria dos organismos, permanecer no ar está associado apenas ao assentamento ou à procura de presas.

A baixa força de sustentação do ar determina a massa e o tamanho máximos dos organismos terrestres. Os maiores animais que vivem na superfície da Terra são menores que os gigantes do ambiente aquático. Os grandes mamíferos (do tamanho e da massa de uma baleia moderna) não poderiam viver em terra, pois seriam esmagados pelo seu próprio peso.

A baixa densidade do ar cria pouca resistência ao movimento. Os benefícios ecológicos desta propriedade do ambiente aéreo foram aproveitados por muitos animais terrestres durante a evolução, adquirindo a capacidade de voar. 75% das espécies de todos os animais terrestres são capazes de voar ativamente, principalmente insetos e pássaros, mas os voadores também são encontrados entre mamíferos e répteis.

Graças à mobilidade do ar e aos movimentos verticais e horizontais das massas de ar existentes nas camadas inferiores da atmosfera, é possível o voo passivo de vários organismos. Muitas espécies desenvolveram anemocoria - dispersão com a ajuda de correntes de ar. A anemocoria é característica de esporos, sementes e frutos de plantas, cistos de protozoários, pequenos insetos, aranhas, etc. Os organismos transportados passivamente pelas correntes de ar são chamados coletivamente de aeroplâncton, por analogia com os habitantes planctônicos do ambiente aquático.

O principal papel ecológico dos movimentos horizontais do ar (ventos) é indireto no aumento e enfraquecimento do impacto sobre os organismos terrestres de fatores ambientais importantes como a temperatura e a umidade. Os ventos aumentam a liberação de umidade e calor de animais e plantas.

Composição gasosa do ar na camada terrestre o ar é bastante homogêneo (oxigênio - 20,9%, nitrogênio - 78,1%, gases inertes - 1%, dióxido de carbono - 0,03% em volume) devido à sua alta difusividade e constante mistura por convecção e fluxos de vento. No entanto, várias impurezas de partículas gasosas, líquidas e sólidas (poeira) que entram na atmosfera a partir de fontes locais podem ter um significado ambiental significativo.

O alto teor de oxigênio contribuiu para o aumento do metabolismo nos organismos terrestres, e a homeotermia animal surgiu com base na alta eficiência dos processos oxidativos. O oxigênio, devido ao seu conteúdo constantemente elevado no ar, não é um fator limitante da vida no ambiente terrestre. Somente em locais, sob condições específicas, é criada uma deficiência temporária, por exemplo, em acumulações de resíduos vegetais em decomposição, reservas de grãos, farinha, etc.

Fatores edáficos. As propriedades do solo e do terreno também afetam as condições de vida dos organismos terrestres, principalmente das plantas. Propriedades da superfície terrestre que possuem impacto ambiental sobre seus habitantes são chamados de fatores ambientais edáficos.

A natureza do sistema radicular da planta depende do regime hidrotérmico, aeração, composição, composição e estrutura do solo. Por exemplo, os sistemas radiculares de espécies de árvores (bétula, larício) em áreas com permafrost estão localizados em profundidades rasas e amplamente distribuídos. Onde não há permafrost, os sistemas radiculares dessas mesmas plantas são menos difundidos e penetram mais profundamente. Para muitos plantas de estepe as raízes podem atingir água de grandes profundidades, ao mesmo tempo que possuem muitas raízes superficiais no horizonte do solo rico em húmus, de onde as plantas absorvem elementos nutricionais minerais.

O terreno e a natureza do solo afetam o movimento específico dos animais. Por exemplo, ungulados, avestruzes e abetardas que vivem em espaços abertos precisam de solo duro para aumentar a repulsão quando correm rápido. Nos lagartos que vivem em areias movediças, os dedos dos pés são orlados por uma franja de escamas córneas, o que aumenta a superfície de suporte. Para habitantes terrestres Ao cavar buracos, solos densos são desfavoráveis. A natureza do solo, em alguns casos, influencia a distribuição de animais terrestres que cavam tocas, enterram-se no solo para escapar do calor ou de predadores, ou põem ovos no solo, etc.

Características meteorológicas e climáticas. As condições de vida no ambiente solo-ar também são complicadas pelas mudanças climáticas. O clima é o estado em constante mudança da atmosfera na superfície da Terra, até uma altitude de aproximadamente 20 km (o limite da troposfera). A variabilidade climática se manifesta em uma variação constante na combinação de fatores ambientais como temperatura e umidade do ar, nebulosidade, precipitação, força e direção do vento, etc. Para mudanças climáticas, juntamente com sua alternância natural em ciclo anual caracterizado por flutuações não periódicas, o que complica significativamente as condições de existência dos organismos terrestres. O clima afeta muito menos a vida dos habitantes aquáticos e apenas a população das camadas superficiais.

Clima da região. O regime climático de longo prazo caracteriza o clima da região. O conceito de clima inclui não só os valores médios dos fenómenos meteorológicos, mas também o seu ciclo anual e diário, os seus desvios e a sua frequência. O clima é determinado pelas condições geográficas da região.

A diversidade zonal dos climas é complicada pela ação dos ventos das monções, pela distribuição de ciclones e anticiclones, pela influência das cadeias de montanhas no movimento das massas de ar, pelo grau de distância do oceano e por muitos outros fatores locais.

Para a maioria dos organismos terrestres, especialmente os pequenos, não é tanto o clima da área que é importante, mas as condições do seu habitat imediato. Muitas vezes, os elementos ambientais locais (relevo, vegetação, etc.) alteram o regime de temperatura, umidade, luz, movimento do ar em uma determinada área de tal forma que difere significativamente das condições climáticas da área. Essas modificações climáticas locais que se desenvolvem na camada superficial do ar são chamadas de microclima. Cada zona possui microclimas muito diversos. Podem ser identificados microclimas de áreas arbitrariamente pequenas. Por exemplo, é criado um regime especial nas corolas de flores, que é utilizado pelos habitantes que ali vivem. Um microclima estável especial ocorre em tocas, ninhos, cavidades, cavernas e outros locais fechados.

Precipitação. Além de fornecer água e criar reservas de umidade, podem desempenhar outras funções ecológicas. Assim, chuvas fortes ou granizo às vezes têm um efeito mecânico nas plantas ou nos animais.

O papel ecológico da cobertura de neve é ​​especialmente diverso. As flutuações diárias de temperatura penetram na profundidade da neve apenas até 25 cm mais profundamente, a temperatura permanece quase inalterada; Com geadas de -20-30 C sob uma camada de neve de 30-40 cm, a temperatura fica apenas ligeiramente abaixo de zero. A cobertura profunda de neve protege os botões de renovação e protege as partes verdes das plantas do congelamento; muitas espécies ficam sob a neve sem perder a folhagem, por exemplo, grama peluda, Veronica officinalis, etc.

Pequenos animais terrestres também levam um estilo de vida ativo no inverno, criando galerias inteiras de passagens sob a neve e em sua espessura. Várias espécies que se alimentam de vegetação coberta de neve são ainda caracterizadas pela reprodução no inverno, o que é observado, por exemplo, em lemingues, camundongos de garganta amarela e de garganta amarela, vários arganazes, ratos aquáticos, etc. , perdiz-preta, perdiz-tundra - enterre-se na neve durante a noite.

A cobertura de neve do inverno dificulta a obtenção de alimento por animais de grande porte. Muitos ungulados (renas, javalis, bois almiscarados) alimentam-se exclusivamente de vegetação coberta de neve no inverno, e a cobertura profunda de neve, e especialmente a crosta dura em sua superfície que ocorre durante condições de gelo, condena-os à fome. A profundidade da neve pode limitar a distribuição geográfica das espécies. Por exemplo, cervos reais não penetram no norte, nas áreas onde a espessura da neve no inverno é superior a 40-50 cm.

Modo claro. A quantidade de radiação que atinge a superfície da Terra é determinada pela latitude geográfica da área, pela duração do dia, pela transparência da atmosfera e pelo ângulo de incidência dos raios solares. Sob diferentes condições climáticas, 42-70% da constante solar atinge a superfície da Terra. A iluminação na superfície da Terra varia amplamente. Tudo depende da altura do Sol acima do horizonte ou do ângulo de incidência dos raios solares, da duração do dia e das condições meteorológicas, e da transparência da atmosfera. A intensidade da luz também varia dependendo da estação e da hora do dia. Em certas regiões da Terra, a qualidade da luz também é desigual, por exemplo, a proporção dos raios de ondas longas (vermelho) e de ondas curtas (azul e ultravioleta). Sabe-se que os raios de ondas curtas são absorvidos e espalhados pela atmosfera mais do que os raios de ondas longas.

A vida na terra depende em grande parte do estado do ar. A mistura natural de gases que se desenvolveu durante a evolução da Terra é o ar que respiramos.

O ar como ambiente vivo direciona o desenvolvimento evolutivo dos habitantes desse ambiente. Assim, um alto teor de oxigênio determina a possibilidade de formação alto nível metabolismo energético (metabolismo entre o corpo e o meio ambiente). O ar atmosférico é caracterizado por uma umidade baixa e variável, o que limitou as possibilidades de desenvolvimento do ambiente aéreo, e entre seus habitantes determinou a evolução do sistema de metabolismo água-sal e da estrutura dos órgãos respiratórios. Deve-se notar também que a densidade do ar na atmosfera é baixa, devido à qual a vida se concentra perto da superfície da Terra e penetra na atmosfera a uma altura não superior a 50-70 m (copas de árvores de florestas tropicais) .

Os principais componentes do ar atmosférico são nitrogênio (N2) - 78,08%, oxigênio (02) - 20,9%, argônio (Ar) - cerca de 1% e dióxido de carbono (CO2) - 0,03% (Tabela 1).

O oxigênio apareceu na Terra há aproximadamente 2 bilhões de anos, quando a superfície se formou sob a influência de atividade vulcânica ativa. Nos últimos 20 milhões de anos, a proporção de oxigênio no ar aumentou gradualmente (hoje é de 21%). Papel principal desenvolvimento desempenhou um papel nisso flora terra e oceano.

Tabela 1. Composição dos gases da atmosfera terrestre

A atmosfera protege a Terra do bombardeio de meteoritos. Cerca de 5 vezes por ano, fragmentos de meteoritos, cometas e asteróides queimam na atmosfera, cuja potência, ao encontrar a Terra, ultrapassaria a potência da bomba lançada sobre Hiroshima. A maioria dos meteoritos nunca atinge a superfície da Terra; eles queimam quando entram na atmosfera em alta velocidade. Cerca de 6 milhões de toneladas de poeira cósmica caem na Terra todos os anos.

Além disso, a atmosfera ajuda a reter o calor no planeta, que de outra forma seria dissipado no frio do espaço sideral. A própria atmosfera não evapora devido à força da gravidade.

A uma altitude de 20-25 km da superfície da Terra existe uma camada protetora que bloqueia a radiação ultravioleta, que é prejudicial a todos os seres vivos. Sem ela, tal radiação poderia destruir a vida na Terra. Infelizmente, a partir dos anos 80-90. Século XX Existe uma tendência negativa para a diminuição e destruição da camada de ozono.

Qualquer habitat é um sistema complexo, que se distingue pelo seu conjunto único de fatores abióticos e bióticos, que, em essência, moldam este ambiente. Evolutivamente, o ambiente terra-ar surgiu posteriormente ao ambiente aquático, o que está associado a transformações químicas na composição do ar atmosférico. A maioria dos organismos com núcleo vive em ambiente terrestre, o que está associado a uma grande diversidade áreas naturais, fatores físicos, antropogênicos, geográficos e outros determinantes.

Características do ambiente solo-ar

Este ambiente consiste em solo superficial ( até 2 km de profundidade) e baixa atmosfera ( até 10 km). O ambiente é caracterizado por uma grande variedade de diferentes formas de vida. Entre os invertebrados podemos notar: insetos, algumas espécies de vermes e moluscos, claro que predominam os vertebrados. O alto teor de oxigênio no ar levou a uma mudança evolutiva no sistema respiratório e à presença de um metabolismo mais intenso.

A atmosfera tem umidade insuficiente e muitas vezes variável, o que muitas vezes limita a propagação de organismos vivos. Em regiões com alta temperatura e baixa umidade nos eucariotos surgem diversas idioadaptações, cuja finalidade é manter o nível vital de água (transformação das folhas das plantas em agulhas, acúmulo de gordura nas corcovas do camelo).

Para animais terrestres o fenômeno é característico fotoperiodismo, portanto, a maioria dos animais está ativa apenas durante o dia ou apenas à noite. Além disso, o ambiente terrestre é caracterizado por uma amplitude significativa de flutuações de temperatura, umidade e intensidade de luz. As mudanças nesses fatores estão associadas à localização geográfica, à mudança das estações e à hora do dia. Devido à baixa densidade e pressão da atmosfera, o tecido muscular e ósseo desenvolveu-se bastante e tornou-se mais complexo.

Os vertebrados desenvolveram membros complexos adaptados para sustentar o corpo e mover-se sobre um substrato sólido em condições indesejáveis. alta densidade atmosfera. Nas plantas, progressivo sistema raiz, permitindo-lhe firmar-se no solo e transportar substâncias a uma altura considerável. As plantas terrestres também desenvolveram tecidos basais mecânicos, floema e xilema. A maioria das plantas possui adaptações que as protegem da transpiração excessiva.

Solo

Embora o solo seja classificado como habitat terrestre-aéreo, ele é muito diferente da atmosfera em suas propriedades físicas:

• Alta densidade e pressão.
• Oxigênio insuficiente.
• Baixa amplitude de flutuações de temperatura.
• Baixa intensidade de luz.

A este respeito, os habitantes subterrâneos têm suas próprias adaptações que se distinguem dos animais terrestres.

Habitat aquático

Um ambiente que inclui toda a hidrosfera, tanto corpos de água salgada quanto doces. Este ambiente é caracterizado por uma menor diversidade de vida e por condições especiais próprias. É habitada por pequenos invertebrados que formam plâncton, peixes cartilaginosos e ósseos, vermes moluscos e algumas espécies de mamíferos.

A concentração de oxigênio varia significativamente com a profundidade. Nos locais onde a atmosfera e a hidrosfera se encontram, há muito mais oxigênio e luz do que em profundidade. Pressão alta, que em grandes profundidades é 1000 vezes maior que a atmosférica, determina o formato do corpo da maioria dos habitantes subaquáticos. A amplitude das mudanças de temperatura é pequena, uma vez que a transferência de calor da água é muito menor que a da superfície terrestre.

Diferenças entre os ambientes aquático e terrestre-ar

Como já mencionado, o principal características distintivas diferentes habitats são determinados fatores abióticos. O ambiente terra-ar é caracterizado por grande diversidade biológica, alta concentração de oxigênio, temperatura e umidade variáveis, que são os principais fatores limitantes para o assentamento de animais e plantas. Os ritmos biológicos dependem da duração do dia, da estação e da zona climática natural. No ambiente aquático, a maior parte das substâncias orgânicas nutritivas está localizada na coluna d'água ou em sua superfície, apenas uma pequena proporção está localizada no fundo, todas no ambiente ar-solo; matéria orgânica localizado na superfície.

Os moradores da terra são diferentes melhor desenvolvimento sistemas sensoriais e sistema nervoso em geral, os músculos esqueléticos, circulatórios e sistema respiratório. As skins são muito diferentes porque são funcionalmente diferentes. Comum debaixo d'água plantas inferiores(algas), que na maioria dos casos não possuem órgãos reais, por exemplo, os rizóides servem como órgãos de fixação; A distribuição dos habitantes aquáticos está frequentemente associada a correntes subaquáticas quentes. Junto com as diferenças entre esses habitats, existem animais que se adaptaram para viver em ambos. Esses animais incluem anfíbios.