A talaj-levegő környezetben a működési környezeti tényezőknek számos jellemzője van: más környezetekhez képest nagyobb fényintenzitás, jelentős hőmérséklet-ingadozások, a páratartalom földrajzi elhelyezkedéstől, évszaktól és napszaktól függő változása. A fent felsorolt ​​tényezők hatása elválaszthatatlanul összefügg a légtömegek mozgásával - a széllel.

Az evolúció során a földi-levegő környezet élő szervezetei jellegzetes anatómiai, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és egyéb adaptációkat alakítottak ki. Tekintsük a főbb környezeti tényezők növényekre és állatokra gyakorolt ​​hatásának jellemzőit az élet talaj-levegő környezetében.

Az alacsony levegősűrűség határozza meg alacsony emelőerejét és jelentéktelen teherbírását. A levegőkörnyezet minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. A legtöbb élőlény számára a levegőben való tartózkodás csak a szétszóródással vagy a zsákmánykereséssel jár. A levegő kis emelőereje határozza meg a szárazföldi élőlények korlátozó tömegét és méretét. A Föld felszínén élő legnagyobb állatok kisebbek, mint a vízi környezet óriásai.

Az alacsony levegősűrűség enyhe mozgási ellenállást hoz létre. A légkörnyezet ezen tulajdonságának ökológiai előnyeit számos szárazföldi állat felhasználta az evolúció során, megszerezve a repülési képességet: az összes szárazföldi állatfaj 75%-a képes aktív repülésre.

A légkör alsóbb rétegeiben létező levegő mobilitása, a légtömegek függőleges és vízszintes mozgása miatt lehetséges bizonyos élőlényfajták passzív repülése, kialakul az anemochoria - a légáramlatok segítségével történő leülepedése. A szélporzó növényeknek számos olyan adaptációja van, amelyek javítják a pollen aerodinamikai tulajdonságait.

Virágtakarójuk általában lecsökkent, a portokokat nem védik a széltől. A növények, állatok és mikroorganizmusok áttelepítésében a fő szerepet a függőleges konvekciós légáramlatok és a gyenge szél játsszák. A viharok és hurrikánok jelentős környezeti hatást gyakorolnak a szárazföldi élőlényekre.

Azokon a területeken, ahol folyamatosan erős szél fúj, a kis repülő állatok fajösszetétele általában rossz, mivel nem képesek ellenállni az erős légáramlatoknak. A szél a növényekben a párologtatás intenzitásának változását idézi elő, ami a levegőt kiszáradó száraz szél idején különösen hangsúlyos, és a növények pusztulásához vezethet A vízszintes légmozgások (szelek) fő ökológiai szerepe közvetett, és az olyan fontos ökológiai tényezőknek a szárazföldi élőlényekre gyakorolt ​​hatásának erősítésében vagy gyengítésében, mint a hőmérséklet és a páratartalom.

Bármely élőhely egy összetett rendszer, amelyet az abiotikus és biotikus tényezők egyedi halmaza különböztet meg, amelyek valójában ezt a környezetet alkotják. Evolúciósan a szárazföldi-levegő környezet később keletkezett, mint a víz, ami a légköri levegő összetételének kémiai átalakulásával jár. A maggal rendelkező élőlények többsége a szárazföldi környezetben él, amely sokféle természeti zónához, fizikai, antropogén, földrajzi és egyéb meghatározó tényezőkhöz kapcsolódik.

A talaj-levegő környezet jellemzői

Ez a környezet a talaj felső rétegeiből áll ( 2 km mélységig) és alacsonyabb légkör ( 10 km-ig). A környezetet a különféle életformák sokfélesége jellemzi. A gerinctelenek közül meg lehet jegyezni: a rovarok, néhány féreg- és puhatestűfaj, természetesen a gerincesek dominálnak. A levegő magas oxigéntartalma a légzőrendszer evolúciós változásához és intenzívebb anyagcseréhez vezetett.

A légkör nem elegendő és gyakran változó páratartalmú, ami gyakran korlátozza az élő szervezetek terjedését. A magas hőmérsékletű és alacsony páratartalmú régiókban az eukarióták különféle idioadaptációkat fejlesztenek ki, amelyek célja a létfontosságú vízszint fenntartása (a növényi levelek tűlevelűvé alakulása, zsír felhalmozódása a tevepúpokban).

A szárazföldi állatokra jellemző a jelenség fotoperiodizmusígy a legtöbb állat csak nappal vagy csak éjszaka aktív. A szárazföldi környezetet a hőmérséklet, a páratartalom és a fényintenzitás jelentős amplitúdója is jellemzi. E tényezők változása a földrajzi elhelyezkedéshez, az évszakok változásához, a napszakhoz kötődik. Az atmoszféra alacsony sűrűsége és nyomása miatt az izom- és csontszövet kialakult és összetettebbé vált.

A gerincesek olyan összetett végtagokat fejlesztettek ki, amelyek alkalmasak arra, hogy alátámasszák a testet, és szilárd szubsztrátumon mozogjanak alacsony légköri sűrűség mellett. A növények progresszív gyökérrendszerrel rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra, hogy megkötözzék magukat a talajban, és jelentős magasságba szállítsák az anyagokat. Ezenkívül a szárazföldi növények mechanikai, alapszöveteket, floémot és xilémet fejlesztettek ki. A legtöbb növénynek van olyan adaptációja, amely megvédi őket a túlzott kipárolgástól.

A talaj

Bár a talaj a szárazföldi-levegő élőhelynek minősül, fizikai tulajdonságaiban nagyon eltér a légkörtől:

• Nagy sűrűség és nyomás.
• Elégtelen mennyiségű oxigén.
• A hőmérséklet-ingadozások alacsony amplitúdója.
• Alacsony fényintenzitás.

Ebben a tekintetben a földalatti lakosoknak megvannak a saját adaptációi, amelyek megkülönböztethetők a szárazföldi állatoktól.

vízi élőhely

Olyan környezet, amely magában foglalja a teljes hidroszférát, szikes és édesvízi testeket egyaránt. Ezt a környezetet az élet kisebb változatossága és sajátos körülményei jellemzik. Kis gerinctelenek lakják, amelyek planktont alkotnak, porcos és csontos halak, férgek, puhatestűek és néhány emlősfaj.

Az oxigénkoncentráció nagymértékben függ a mélységtől. Azokon a helyeken, ahol a légkör és a hidroszféra érintkezik, sokkal több az oxigén és a fény, mint a mélységben. A nagy nyomás, amely nagy mélységben 1000-szer magasabb, mint a légköri nyomás, meghatározza a legtöbb víz alatti lakos testének alakját. A hőmérsékletváltozás amplitúdója kicsi, mivel a víz hőátadása sokkal kisebb, mint a földfelszíné.

A víz és a talaj-levegő környezet közötti különbségek

Mint már említettük, a különböző élőhelyek fő megkülönböztető jegyeit az határozza meg abiotikus tényezők. A szárazföldi-levegő környezetet nagy biológiai sokféleség, magas oxigénkoncentráció, változó hőmérséklet és páratartalom jellemzi, amelyek az állatok és növények megtelepedésének fő korlátozó tényezői. A biológiai ritmusok a nappali órák hosszától, az évszaktól és a természetes-éghajlati zónától függenek. A vízi környezetben a legtöbb tápanyag szerves anyag a vízoszlopban vagy annak felszínén található, csak kis hányada található a fenéken, a szárazföldi-levegő környezetben minden szerves anyag a felszínen található.

A szárazföldi lakosokat az érzékszervek és az idegrendszer egésze a legjobb fejlettség jellemzi, a mozgásszervi, a keringési és a légzőrendszer is jelentősen megváltozott. A bőrtakarók nagyon eltérőek, mert funkcionálisan különböznek egymástól. A víz alatt gyakoriak az alacsonyabb rendű növények (algák), amelyeknek a legtöbb esetben nincs valódi szervük, például a rizoidok kötődési szervként szolgálnak. A vízi lakosok elterjedése gyakran meleg víz alatti áramlatokkal függ össze. Az élőhelyek közötti különbségekkel együtt vannak olyan állatok, amelyek alkalmazkodtak ahhoz, hogy mindkettőben éljenek. Ezek közé az állatok közé tartoznak a kétéltűek.

5.2. föld-levegő életkörnyezet

Általános tulajdonságok. Az evolúció során a talaj-levegő környezetet sokkal később sajátították el, mint a vizet. A szárazföldi élet olyan alkalmazkodást igényelt, amely csak a növények és az állatok viszonylag magas szintű szervezettségével vált lehetségessé. A szárazföld-levegő életkörnyezet sajátossága, hogy az itt élő szervezeteket levegő és alacsony páratartalommal, sűrűséggel és nyomással, magas oxigéntartalommal jellemezhető gáznemű környezet veszi körül. Ebben a környezetben az állatok általában a talaj mentén mozognak (szilárd szubsztrát), és a növények gyökeret vernek benne.

A talaj-levegő környezetben a működési környezeti tényezőknek számos jellemzője van: más környezetekhez képest nagyobb fényintenzitás, jelentős hőmérséklet-ingadozások, a páratartalom földrajzi elhelyezkedéstől, évszaktól és napszaktól függő változása (5.3. táblázat). .

5.3. táblázat

A levegő és a víz élőlényeinek életkörülményei

(D. F. Mordukhai-Boltovsky szerint, 1974)

egy élőhely	A feltételek jelentősége az élőlények számára
	levegő környezet	vízi környezet
páratartalom	Nagyon fontos (gyakran hiánycikk)	Nincs (mindig többletben)
Sűrűség	Kisebb (kivéve a talajt)	A levegő lakóiban betöltött szerepéhez képest nagy
Nyomás	Szinte nincs	Nagy (elérheti az 1000 atmoszférát)
Hőfok	Jelentős (nagyon tág határok között ingadozik (-80 és +100 °С és több között)	Kevesebb, mint a levegő lakóira vonatkozó érték (sokkal kevésbé ingadozik, általában -2 és + 40 ° C között)
Oxigén	Kisebb (többnyire túlzott)	Nélkülözhetetlen (gyakran hiánycikk)
súlyozott anyagokat	jelentéktelen; élelmiszernek nem használt (főleg ásványi anyag)	Fontos (élelmiszerforrás, különösen szerves anyagok)
Oldóanyagok a környezetben	Bizonyos mértékig (csak talajoldatoknál releváns)	Fontos (bizonyos mennyiségben szükséges)

A fenti tényezők hatása elválaszthatatlanul összefügg a légtömegek mozgásával - a széllel. Az evolúció során a földi-levegő környezet élő szervezetei jellegzetes anatómiai, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és egyéb adaptációkat alakítottak ki. Például megjelentek olyan szervek, amelyek a légköri oxigén közvetlen asszimilációját biztosítják a légzés folyamatában (állatok tüdeje és légcsöve, növények sztómái). Erőteljesen fejlődtek azok a vázképződmények (az állatok váza, a növények mechanikai és tartószövetei), amelyek kis közegsűrűség mellett tartják meg a testet. Adaptációkat fejlesztettek ki a káros tényezők elleni védekezésre, mint például az életciklusok gyakorisága és ritmusa, a bőrszövet összetett szerkezete, hőszabályozási mechanizmusok stb., növények magjai, gyümölcsei és pollenje, repülő állatok.

Tekintsük a főbb környezeti tényezők növényekre és állatokra gyakorolt ​​hatásának jellemzőit az élet talaj-levegő környezetében.

A levegő alacsony sűrűsége határozza meg alacsony emelőerejét és elhanyagolható vitathatóságát. A levegőkörnyezet minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. A levegő környezet sűrűsége nem biztosít nagy ellenállást a testnek, amikor a föld felszínén mozognak, azonban megnehezíti a függőleges mozgást. A legtöbb élőlény számára a levegőben való tartózkodás csak a szétszóródással vagy a zsákmánykereséssel jár.

A levegő kis emelőereje határozza meg a szárazföldi élőlények korlátozó tömegét és méretét. A Föld felszínén élő legnagyobb állatok kisebbek, mint a vízi környezet óriásai. A nagy emlősök (akkora mérete és súlya, mint egy modern bálna) nem élhettek a szárazföldön, mivel saját súlyuk összetörné őket. A mezozoikum óriásgyíkjai félig vízi életmódot folytattak. Egy másik példa: a magasan felálló, 100 m-t is elérő szekvoia növények (Sequoja sempervirens) erős támasztófával rendelkeznek, míg az 50 m-ig növő óriás barna alga Macrocystis talijában a mechanikai elemek csak nagyon gyengén elszigeteltek a magban. a tallus része.

Az alacsony levegősűrűség enyhe mozgási ellenállást hoz létre. A levegő környezet ezen tulajdonságának ökológiai előnyeit sok szárazföldi állat használta ki az evolúció során, megszerezve a repülési képességet. Az összes szárazföldi állatfaj 75%-a képes aktív repülésre. Ezek többnyire rovarok és madarak, de vannak emlősök és hüllők is. A szárazföldi állatok főleg izomerő segítségével repülnek. Egyes állatok légáramlatok segítségével is tudnak siklani.

A légkör alsóbb rétegeiben létező levegő mobilitása, a légtömegek függőleges és vízszintes mozgása, bizonyos típusú élőlények passzív repülése miatt lehetséges az anemochoria - a légáramlatok segítségével történő megtelepedés. A légáramlatok által passzívan szállított élőlények összefoglalóan az aeroplankton nevet kapták, a vízi környezet planktonlakóinak analógiájára. Passzív repüléshez az N.M. mentén Csernova, A.M. A Bylovoy (1988) élőlények speciális alkalmazkodással rendelkeznek - kis testméretek, területük növekedése a kinövések miatt, erős boncolás, a szárnyak nagy relatív felülete, pókháló használata stb.

A rózsás magvak és a növények termései is igen kis méretűek (például tűzfű magvak) vagy különféle szárnyalakú (Acer pseudoplatanum juhar) és ejtőernyőszerű (Taraxacum officinale pitypang) függelékekkel rendelkeznek.

A szélporzó növényeknek számos olyan adaptációja van, amelyek javítják a pollen aerodinamikai tulajdonságait. Virágtakarójuk általában lecsökkent, a portokokat nem védik a széltől.

A növények, állatok és mikroorganizmusok megtelepedésében a függőleges hagyományos légáramlatok és a gyenge szél játssza a főszerepet. A viharok és hurrikánok jelentős környezeti hatást gyakorolnak a szárazföldi élőlényekre is. Az erős, főleg egyirányú szelek gyakran szélirányba hajlítják a fák ágait, törzseit és zászlószerű koronaformák kialakulását idézik elő.

Azokon a területeken, ahol folyamatosan erős szél fúj, a kis repülő állatok fajösszetétele általában rossz, mivel nem képesek ellenállni az erős légáramlatoknak. Tehát a mézelő méh csak akkor repül, ha a szél ereje 7-8 m / s, a levéltetvek pedig nagyon gyenge széllel, legfeljebb 2,2 m / s. Ezen helyek állatai sűrű fedőrétegeket fejlesztenek ki, amelyek megvédik a testet a lehűléstől és a nedvességveszteségtől. Az állandóan erős széllel járó óceáni szigeteken a madarak és főleg a repülési képességüket elvesztett rovarok dominálnak, hiányzik a szárnyuk, mert aki képes a levegőbe repülni, azokat a szél a tengerbe repíti, és elpusztul.

A szél megváltoztatja a párologtatás intenzitását a növényekben, és különösen erős a száraz szél idején, amely kiszárítja a levegőt, és a növények pusztulásához vezethet. A vízszintes légmozgások (szél) fő ökológiai szerepe közvetett, és az olyan fontos környezeti tényezők szárazföldi élőlényekre gyakorolt ​​hatásának erősítésében vagy gyengítésében áll, mint a hőmérséklet és a páratartalom. A szél fokozza a nedvesség és a hő visszajutását az állatokba és a növényekbe.

A széllel könnyebben tolerálható a meleg, nehezebb a fagy, gyorsabban megy végbe az élőlények kiszáradása és lehűlése.

A szárazföldi élőlények viszonylag alacsony nyomás mellett léteznek, ami a levegő alacsony sűrűségének köszönhető. Általánosságban elmondható, hogy a szárazföldi élőlények szűkületesebbek, mint a víziek, mivel környezetükben a szokásos nyomásingadozások a légkör töredékei, és a nagy magasságba emelkedők, például a madarak esetében nem haladják meg a normál 1/3-át.

A levegő gázösszetétele, amint arról már korábban szó volt, a légkör felszíni rétegében meglehetősen egyenletes (oxigén 20,9%, nitrogén - 78,1%, mg gázok - 1%, szén-dioxid - 0,03 térfogat%), köszönhetően diffúziós kapacitás és állandó keveredés konvekciós és széláramokkal. Ugyanakkor a helyi forrásokból a légkörbe kerülő gáznemű, cseppfolyós, poros (szilárd) részecskék különböző szennyeződései gyakran jelentős környezetvédelmi jelentőséggel bírnak.

Az oxigén a levegőben lévő folyamatosan magas tartalma miatt nem korlátozza az életet a földi környezetben. A magas oxigéntartalom hozzájárult a szárazföldi élőlények anyagcseréjének fokozódásához, és az oxidációs folyamatok magas hatékonysága alapján az állatok homoiotermiája alakult ki. Csak helyenként, meghatározott körülmények között jön létre átmeneti oxigénhiány, például a bomló növényi maradványokban, gabona-, liszt-, stb. készletekben.

A levegő felszíni rétegének egyes területein a szén-dioxid-tartalom meglehetősen jelentős határok között változhat. Tehát szél hiányában a nagy ipari központokban, városokban koncentrációja tízszeresére nőhet.

A felszíni rétegek szénsavtartalmának rendszeres napi változása, a növényi fotoszintézis ritmusából adódóan (5.17. ábra).

Rizs. 5.17. A függőleges profil napi változásai

CO2-koncentráció az erdő levegőjében (V. Larcher, 1978)

Az erdei levegő CO2-koncentrációjának vertikális profiljának napi változásának példáján látható, hogy nappal a fák koronája szintjén szén-dioxidot használnak fel a fotoszintézishez, szél hiányában pedig egy zónában szegény zónát. Itt CO2 (305 ppm) képződik, amelybe a CO a légkörből és a talajból jut be (talaj lehelet). Éjszaka stabil légréteg alakul ki, megnövekedett CO2-koncentrációval az altalajrétegben. A szén-dioxid szezonális ingadozása az élő szervezetek, leginkább a talaj mikroorganizmusainak légzési intenzitásának változásával jár.

A szén-dioxid nagy koncentrációban mérgező, de a természetben ritka az ilyen koncentráció. Az alacsony CO2-tartalom gátolja a fotoszintézis folyamatát. Az üvegházak és üvegházak gyakorlatában (zárt talajviszonyok mellett) a fotoszintézis sebességének növelése érdekében gyakran mesterségesen növelik a szén-dioxid koncentrációját.

A szárazföldi környezet legtöbb lakója számára a levegő nitrogénje inert gáz, de az olyan mikroorganizmusok, mint a csomóbaktériumok, azotobaktériumok és a clostridiumok képesek megkötni és bevonni a biológiai körforgásba.

A légkör fizikai és kémiai szennyezésének fő modern forrása antropogén: ipari és közlekedési vállalkozások, talajerózió stb. Így a kén-dioxid a levegő térfogatának ötvenezredik és milliomod része közötti koncentrációban mérgező a növényekre. A zuzmók már akkor is elpusztulnak, ha a környezetben lévő kén-dioxid nyomokban van jelen. Ezért a SO2-ra különösen érzékeny növényeket gyakran használják a levegő tartalmának mutatóiként. Füstérzékeny a luc- és fenyő, juhar, hárs, nyír.

Fény mód. A Föld felszínét érő sugárzás mennyiségét a terület földrajzi szélessége, a nap hossza, a légkör átlátszósága és a napsugarak beesési szöge határozza meg. Különböző időjárási körülmények között a szoláris állandó 42-70%-a eléri a Föld felszínét. A légkörön áthaladva a napsugárzás nemcsak mennyiségileg, hanem összetételében is számos változáson megy keresztül. A rövidhullámú sugárzást az ózonszűrő és a légköri oxigén nyeli el. Az infravörös sugarakat a légkörben elnyeli a vízgőz és a szén-dioxid. A maradék közvetlen vagy szórt sugárzás formájában eléri a Föld felszínét.

Az összes közvetlen és szórt napsugárzás 7-7n a teljes sugárzásból, míg felhős napokon a szórt sugárzás 100%. A magas szélességi körökben a diffúz sugárzás uralkodik, a trópusokon - a közvetlen sugárzás. A szórt sugárzás akár 80% sárga-vörös sugarakat tartalmaz délben, közvetlen - 30-40%. Tiszta napsütéses napokon a Föld felszínét érő napsugárzás 45%-a látható fény (380-720 nm) és 45%-a infravörös sugárzás. Csak 10%-át teszi ki az ultraibolya sugárzás. A légkör portartalma jelentős hatással van a sugárzási rendszerre. Szennyezettsége miatt egyes városokban a megvilágítás 15%-a vagy kevesebb is lehet, mint a városon kívüli megvilágítás.

A megvilágítás a Föld felszínén nagyon változó. Mindez a Nap horizont feletti magasságától vagy a napsugarak beesési szögétől, a nap hosszától és az időjárási viszonyoktól, valamint a légkör átlátszóságától függ (5.18. ábra).

Rizs. 5.18. A napsugárzás megoszlása ​​attól függően

a Nap magassága a horizont felett (A1 - magas, A2 - alacsony)

A fény intenzitása az évszaktól és a napszaktól függően is ingadozik. A Föld egyes területein a fény minősége sem egyenlő, például a hosszúhullámú (vörös) és a rövidhullámú (kék és ultraibolya) sugarak aránya. A rövidhullámú sugarakat, mint ismeretes, jobban elnyeli és szétszórja a légkör, mint a hosszúhullámúakat. A hegyvidéki területeken ezért mindig több a rövidhullámú napsugárzás.

A fák, cserjék, növényi kultúrák árnyékolják a területet, különleges mikroklímát hoznak létre, gyengítve a sugárzást (5.19. ábra).

Rizs. 5.19. Sugárzás csillapítás:

A - ritka fenyvesben; B - kukoricanövényekben A beérkező fotoszintetikusan aktív sugárzás 6-12%-a visszaverődik (R) az ültetési felületről

Így a különböző élőhelyeken nem csak a sugárzás intenzitása, hanem annak spektrális összetétele, a növények megvilágításának időtartama, a különböző intenzitású fény térbeli és időbeli eloszlása ​​stb. Amint azt korábban megjegyeztük, a fénnyel kapcsolatban három fő növénycsoportot különböztetünk meg: fénykedvelő (heliofiták), árnyékkedvelő (sciofiták) és árnyéktűrő. A fény- és árnyékszerető növények az ökológiai optimum helyzetében különböznek egymástól.

Fénykedvelő növényeknél a teljes napfény övezetében található. Az erős árnyékolás nyomasztóan hat rájuk. Ezek nyílt területek növényei vagy jól megvilágított sztyepp- és réti füvek (felső fű), sziklazuzmók, lombhullató erdők kora tavaszi lágyszárú növényei, nyílt terepen termesztett legtöbb növény és gyomnövények stb. Az árnyékkedvelő növények gyenge fényviszonyok mellett optimális, és nem bírja az erős fényt. Ezek főként az összetett növényközösségek alacsonyabb árnyékolt rétegei, ahol az árnyékolás a magasabb növények és együtt élők fényének „elfogásának” eredménye. Ez számos beltéri és üvegházi növényt foglal magában. Ezek többnyire a trópusi erdei epifiták lágyszárú borításának vagy flórájának őshonosai.

A fényhez való viszony ökológiai görbéje is némileg aszimmetrikus az árnyéktűrőknél, mivel teljes fényben jobban nőnek és fejlődnek, de jól alkalmazkodnak a gyenge fényhez is. Ez egy gyakori és rendkívül rugalmas növénycsoport a szárazföldi környezetben.

A talaj-levegő környezet növényei alkalmazkodtak a fényviszonyok különböző feltételeihez: anatómiai-morfológiai, fiziológiai stb.

Az anatómiai és morfológiai alkalmazkodásra jó példa a megjelenés megváltozása különböző fényviszonyok mellett, például a szisztematikus helyzetű, de eltérő fényviszonyok között élő növények levéllemezeinek egyenlőtlen mérete (réti harangszó - Campanula patula és erdei harang C. trachelium, mezei ibolya - Viola arvensis szántóföldeken, réteken, széleken és erdei ibolya - V. mirabilis), ábra. 5.20.

Rizs. 5.20. A levélméretek eloszlása ​​a körülményektől függően

növényi élőhelyek: a nedvestől a szárazig és az árnyékostól a naposig

Jegyzet. Az árnyékolt terület megfelel a természetben uralkodó viszonyoknak.

Túlzott és fényhiányos körülmények között a növények levéllemezeinek elrendezése a térben jelentősen változik. A heliofita növényekben a levelek a sugárzás beérkezésének csökkentésére irányulnak a „legveszélyesebb” nappali órákban. A levéllemezek függőlegesen vagy a vízszintes síkhoz képest nagy szögben helyezkednek el, így nappal a levelek többnyire csúszó sugarakat kapnak (5.21. ábra).

Ez különösen kifejezett sok sztyeppei növénynél. Érdekes alkalmazkodás a kapott sugárzás gyengüléséhez az úgynevezett "iránytű" növényekben (vadsaláta - Lactuca serriola stb.). A vadsaláta levelei ugyanabban a síkban helyezkednek el, északról délre tájolva, délben minimális a sugárzás érkezése a levélfelületre.

Az árnyéktűrő növényeknél a levelek úgy vannak elrendezve, hogy a lehető legtöbb beeső sugárzást kapják.

Rizs. 5.21. Közvetlen (S) és szórt (D) napsugárzás fogadása vízszintes (A), függőleges (B) és eltérő tájolású (C) levelű növényekre (I. A. Shulgin, 1967 szerint)

1,2 - különböző dőlésszögű levelek; S1, S2 - közvetlen sugárzás ellátása számukra; Stotal – a növény teljes bevitele

Az árnyéktűrő növények gyakran védekező mozgásra képesek: megváltoztatják a levéllemezek helyzetét, amikor erős fény éri őket. Az összehajtott oxalis levelekkel borított gyepterületek viszonylag pontosan egybeesnek a nagy napfényfoltok elhelyezkedésével. A napsugárzás fő befogadójaként szolgáló levél szerkezetében számos adaptív jellemző figyelhető meg. Például sok heliofiton a levélfelület hozzájárul a napfény visszaverődéséhez (fényes - babérban, világos szőrös bevonattal borítva - kaktuszban, tejfűben) vagy gyengíti hatásukat (vastag kutikula, sűrű serdülés). A levél belső szerkezetét a palánkszövet erőteljes fejlődése, nagyszámú kis és könnyű kloroplasztisz jelenléte jellemzi (5.22. ábra).

A kloroplasztiszok egyik védőreakciója a fényfelesleggel szemben az, hogy képesek megváltoztatni az orientációt és mozogni a sejtben, ami világos növényekben kifejezett.

Erős fényben a kloroplasztiszok tiszteletreméltó helyet foglalnak el a sejtben, és a sugarak irányának "peremévé" válnak. Gyenge megvilágítás esetén diffúzan eloszlanak a sejtben, vagy felhalmozódnak annak alsó részében.

Rizs. 5.22. Különböző méretű kloroplasztok árnyéktűrően

(A) és fotofil (B) növények:

1 - tiszafa; 2- vörösfenyő; 3 - pata; 4 - rugós chistyak (T. K. Goryshina, E. G. Springs szerint, 1978)

A növények élettani alkalmazkodása a talaj-levegő környezet fényviszonyaihoz különféle életfunkciókat takar. Megállapítást nyert, hogy a fénykedvelő növények növekedési folyamatai érzékenyebben reagálnak a fényhiányra, mint az árnyékos növényekben. Ennek eredményeként a szárak fokozott megnyúlása figyelhető meg, ami segít a növényeknek áttörni a fény felé, a növényközösségek felső rétegeibe.

A fényhez való fő fiziológiai alkalmazkodás a fotoszintézis területén rejlik. Általánosságban elmondható, hogy a fotoszintézis fényintenzitástól függő változását a "fotoszintézis fénygörbe" fejezi ki. A következő paraméterek ökológiai jelentőségűek (5.23. ábra).

1. A görbe metszéspontja az ordináta tengellyel (5.23. ábra, a) megfelel a növényi gázcsere nagyságának és irányának teljes sötétségben: nincs fotoszintézis, légzés történik (nem abszorpció, hanem a CO2 felszabadulása) ), ezért az a pont az abszcissza tengelye alatt helyezkedik el.

2. A fénygörbe és az abszcissza tengely metszéspontja (5.23. ábra, b) jellemzi a "kompenzációs pontot", vagyis azt a fényintenzitást, amelynél a fotoszintézis (CO2 abszorpció) egyensúlyba hozza a légzést (CO2 felszabadulás).

3. A fotoszintézis intenzitása növekvő fény mellett csak egy bizonyos határig növekszik, majd állandó marad - a fotoszintézis fénygörbéje elér egy "telítettségi platót".

Rizs. 5.23. A fotoszintézis fénygörbéi:

A - általános séma; B - görbék fénykedvelő (1) és árnyéktűrő (2) növényekhez

ábrán. 5.23 az inflexiós területet feltételesen egy sima görbe jelzi, melynek törése a c pontnak felel meg. A pontnak az abszcissza tengelyén való vetülete (d pont) jellemzi a "telített" fényintenzitást, vagyis olyan értéket, amely felett a fény már nem növeli a fotoszintézis intenzitását. Az ordináta tengelyre való vetítés (e pont) egy adott faj esetében a legnagyobb fotoszintézis intenzitásnak felel meg adott talaj-levegő környezetben.

4. A fénygörbe fontos jellemzője az abszcissza dőlésszöge (a), amely a fotoszintézis növekedésének mértékét tükrözi a sugárzás növekedésével (a viszonylag alacsony fényintenzitás tartományában).

A növények szezonális dinamikát mutatnak a fényre adott reakciójukban. Így kora tavasszal az erdőben a szőrös sás (Carex pilosa) levelei, amelyek most jelentek meg az erdőben, 20–25 ezer lux fénytelítettségi fennsíkot mutatnak, vagyis a levelek elsajátítják a képességet. hogy a gyenge fényt hatékonyabban használják fel, és ugyanezek a levelek a lombtalan tavaszi erdő lombkorona alatti áttelelése után ismét a fotoszintézis "könnyű" jellemzőit mutatják.

Az éles fényhiánnyal járó élettani alkalmazkodás sajátos formája a növény fotoszintézis-képességének elvesztése, a heterotróf táplálkozásra való átállás kész szerves anyagokkal. Néha egy ilyen átmenet visszafordíthatatlanná vált a növények, például az árnyékos lucfenyők orchideái (Goodyera repens, Weottia nidus avis), vízi férgek (Monotropa hypopitys) általi klorofillvesztesége miatt. Fafajokból és más növényekből nyert elhalt szerves anyagokon élnek. Ezt a táplálkozási módszert szaprofita, a növényeket pedig szaprofitáknak nevezik.

A nappali és éjszakai tevékenységet folytató szárazföldi állatok túlnyomó többsége számára a látás a tájékozódás egyik módja, ami fontos a zsákmánykereséshez. Sok állatfajnak színlátása is van. Ebben a tekintetben az állatok, különösen az áldozatok alkalmazkodó tulajdonságokat fejlesztettek ki. Ide tartozik a védő-, maszkoló- és figyelmeztető színezés, a védőhasonlóság, a mimika stb. A magasabb rendű növények élénk színű virágainak megjelenése a beporzók vizuális apparátusának sajátosságaival és végső soron a környezet fényviszonyával is összefügg.

vízrendszer. A nedvességhiány az élet föld-levegő környezetének egyik legjelentősebb jellemzője. A szárazföldi élőlények evolúciója a nedvesség kinyeréséhez és megőrzéséhez való alkalmazkodással ment végbe. A szárazföldi környezeti páratartalom változatos - a levegő teljes és állandó telítettségétől vízgőzzel, ahol évente több ezer milliméter csapadék hullik (egyenlítői és monszun-trópusi éghajlati régiók), egészen a száraz levegőben való szinte teljes hiányukig. sivatagok. Tehát a trópusi sivatagokban az átlagos éves csapadék kevesebb, mint 100 mm évente, ugyanakkor nem esik minden évben.

Az éves csapadékmennyiség nem mindig teszi lehetővé az élőlények vízellátottságának felmérését, hiszen azonos mennyiségű csapadék jellemezhet sivatagi klímát (a szubtrópusokon) és nagyon nedves (az Északi-sarkon). Fontos szerepet játszik a csapadék és a párolgás aránya (a szabad vízfelület teljes éves párolgása), amely szintén nem azonos a földkerekség különböző vidékein. Azokat a területeket, ahol ez az érték meghaladja az éves csapadékmennyiséget, száraznak (száraznak, száraznak) nevezzük. Itt például a növények nedvességhiányt tapasztalnak a vegetációs időszak nagy részében. Azokat a területeket, ahol a növények nedvességgel vannak ellátva, nedvesnek vagy nedvesnek nevezzük. Gyakran átmeneti zónákat is megkülönböztetnek - félszáraz (félszáraz).

ábra mutatja a növényzet függését az átlagos évi csapadéktól és hőmérséklettől. 5.24.

Rizs. 5.24. A vegetáció függése az éves átlagtól

csapadék és hőmérséklet:

1 - trópusi erdő; 2 - lombhullató erdő; 3 - sztyepp;

4 - sivatag; 5 - tűlevelű erdő; 6 - sarkvidéki és hegyi tundra

A szárazföldi élőlények vízellátása a csapadék módjától, a tározók jelenlététől, a talaj nedvességtartalékaitól, a talajvíz közelségétől stb. függ. Ez hozzájárult ahhoz, hogy a szárazföldi élőlények sokféle adaptációja alakult ki a különféle vízellátási módokhoz.

ábrán. Az 5.25 balról jobbra mutatja az átmenetet a vízben élő, vakuolák nélküli sejtekkel rendelkező alacsonyabb algákról a primer poikilohydric szárazföldi algákra, a vakuólumok képződését a vízi zöld- és charofita algákban, az átmenetet a vakuólumokkal rendelkező tallofitákról a homoiohidrikus kormofitákra (a mohák eloszlása - a hidrofiták még mindig csak a magas páratartalmú élőhelyekre korlátozódnak, száraz élőhelyeken a mohák másodlagosan poikilohidrikussá válnak; a páfrányok és zárvatermők között (de a gymnospermek között nem) vannak másodlagos poikilohidrikus formák is. A legtöbb levélszárú növény homoiohidrikus a kipárolgás elleni kutikuláris védelem és sejtjeik erős vakuolizációja miatt. Megjegyzendő, hogy az állatok és növények xerofilitása csak a talaj-levegő környezetre jellemző.

Rizs. 5.25. A növények vízanyagcseréjének adaptálása a szárazföldihez

életmód (W. Larchertől, 1978)

A csapadék (eső, jégeső, hó) a vízellátáson és a nedvességtartalék létrehozásán túl gyakran más ökológiai szerepet is betölt. Például heves esőzések idején a talajnak nincs ideje felszívni a nedvességet, a víz gyorsan folyik erős patakokban, és gyakran gyengén gyökerező növényeket, kis állatokat és termékeny talajt szállít a tavakba és folyókba. Az ártereken az esőzések árvizeket okozhatnak, és így hátrányosan érintik az ott élő növényeket és állatokat. Az időszakosan elöntött helyeken sajátos ártéri állat- és növényvilág alakul ki.

A jégeső negatív hatással van a növényekre és az állatokra is. Ez a természeti katasztrófa néha teljesen tönkreteszi a mezőgazdasági növények termését egyes területeken.

A hótakaró ökológiai szerepe változatos. Azoknál a növényeknél, amelyek megújuló rügyei a talajban vagy annak felszíne közelében vannak, a hó hőszigetelő burkolat szerepét tölti be sok kis állat számára, megvédve őket az alacsony téli hőmérséklettől. -14°C feletti fagyoknál 20 cm-es hóréteg alatt a talaj hőmérséklete nem csökken 0,2°C alá. A mély hótakaró megvédi a növény zöld részeit a fagyástól, mint például a Veronica officinalis, a vadpaták stb., amelyek anélkül mennek a hó alá, hogy lehullatják a leveleiket. A kis szárazföldi állatok télen aktív életmódot folytatnak, számos folyosót helyeznek el a hó alatt és vastagságában. Havas télen dúsított táplálék jelenlétében rágcsálók (fa- és sárgatorkú egerek, számos pocok, vízipatkány stb.) szaporodhatnak ott. A fajdfajd, fogoly, nyírfajd elrejtőzik a hó alatt a súlyos fagyokban.

A nagytestű állatokat a téli hótakaró gyakran megakadályozza a táplálékkeresésben és a mozgásban, különösen akkor, ha jégkéreg képződik a felszínen. Így a jávorszarvas (Alces alces) szabadon legyőzi az 50 cm mély hóréteget, de ez a kisebb állatok számára nem elérhető. Havas télen gyakran megfigyelhető az őz és a vaddisznó pusztulása.

A nagy mennyiségű havazás negatív hatással van a növényekre is. A hószakadás vagy hószállingózás formájában jelentkező mechanikai sérülések mellett a vastag hóréteg a növények nedvesedéséhez, a hóolvadás során pedig, különösen egy hosszú tavaszon, a növények átnedvesedéséhez vezethet.

Rizs. 5.26. Támasz felület

fehér fogoly végtagjai

tél (A) és nyár (B)

A növények és állatok szenvednek az alacsony hőmérséklettől és erős széltől a kevés havas télen. Így azokban az években, amikor kevés a hó, egérszerű rágcsálók, vakondok és más kis állatok elpusztulnak. Ugyanakkor azokon a szélességi körökön, ahol télen hó formájában hullik a csapadék, a növények és állatok történelmileg alkalmazkodtak a hóban vagy annak felszínén való élethez, és különféle anatómiai, morfológiai, élettani, viselkedési és egyéb jellemzőket fejlesztettek ki. Például egyes állatoknál a lábak támasztófelülete télre megnövekszik azáltal, hogy kemény szőrrel (5.26. ábra), tollakkal és kanos pajzsokkal szennyezik be őket.

Mások elvándorolnak vagy inaktív állapotba kerülnek – alvás, hibernáció, diapauza. Számos állat átáll bizonyos típusú takarmányozásra.

A hótakaró fehérsége leleplezi a sötét állatokat. A fehér és a tundrai fogoly, a hermelin (5.27. ábra), a nyúl, a menyét, a sarki róka szezonális színváltozása kétségtelenül a háttérszín alatti álcázáshoz kapcsolódik.

A csapadék az élőlényekre gyakorolt ​​közvetlen hatás mellett meghatározza a levegő páratartalmát, ami, mint már említettük, fontos szerepet játszik a növények és állatok életében, mivel befolyásolja vízcseréjük intenzitását. Minél intenzívebb a párolgás az állatok testének felszínéről és a növényekben a párologtatás, annál kevésbé telítődik a levegő vízgőzzel.

Az eső formájában lehulló cseppfolyós nedvesség, valamint a levegő páratartalmának légi részei általi felszívódása a magasabb rendű növényekben a trópusi erdők epifitaiban található, amelyek a levelek és a léggyökerek teljes felületén felszívják a nedvességet. A levegőből származó párás nedvességet egyes cserjék és fák ágai felszívhatják, mint például a szaxaul - Halaxylon persicum, H. aphyllum. Magasabb spórás és különösen alacsonyabb növényeknél a talaj feletti részek általi nedvességfelvétel a szokásos víztáplálkozási mód (mohák, zuzmók stb.). Mohanedvesség hiányában a zuzmók hosszú ideig képesek túlélni légszárazsághoz közeli állapotban, felfüggesztett animációba esve. De amint esik az eső, ezek a növények gyorsan felszívják a nedvességet minden talajrésszel, puhává válnak, helyreállítják a turgort, újraindítják a fotoszintézis és a növekedés folyamatait.

A magas páratartalmú szárazföldi élőhelyeken lévő növényeknek gyakran el kell távolítaniuk a felesleges nedvességet. Ez általában akkor történik, amikor a talaj jól felmelegszik, és a gyökerek aktívan felszívják a vizet, és nincs párologtatás (reggel vagy ködben, amikor a levegő páratartalma 100%).

A felesleges nedvességet gutációval távolítják el - ez a víz felszabadulása a levél szélén vagy szélén található speciális szekréciós sejteken keresztül (5.28. ábra).

Rizs. 5.28. A gutáció típusai különböző növényekben

(A. M. Grodzinsky, 1965 szerint):

1 - gabonafélékben, 2 - eperben, 3 - tulipánban, 4 - tejesfűben,

5 - a szarmata Bellevalia, 6 - a lóhere

Nemcsak a higrofiták képesek guttálásra, hanem sok mezofita is. Például az ukrán sztyeppék növényfajainak több mint felében gutációt találtak. Sok réti füvet olyan erősen kibeleznek, hogy megnedvesítik a talaj felszínét. Az állatok és növények így alkalmazkodnak a csapadék szezonális eloszlásához, mennyiségéhez, jellegéhez. Ez határozza meg a növények és állatok összetételét, fejlődési ciklusuk egyes fázisainak lefolyásának időzítését.

A páratartalmat a vízgőz lecsapódása is befolyásolja, amely a hőmérséklet változásakor gyakran a levegő felszíni rétegében lép fel. Harmatcseppek jelennek meg, amikor a hőmérséklet este csökken. A harmat gyakran olyan mennyiségben hullik, hogy bőségesen átnedvesíti a növényeket, befolyik a talajba, növeli a levegő páratartalmát, és kedvező feltételeket teremt az élő szervezetek számára, különösen akkor, ha kevés egyéb csapadék. A növények hozzájárulnak a harmat kicsapódásához. Éjszaka lehűlve lecsapják magukra a vízgőzt. A páratartalmat jelentősen befolyásolják a köd, sűrű felhők és egyéb természeti jelenségek.

A növények élőhelyének víztényezővel történő kvantitatív jellemzésekor olyan mutatókat használnak, amelyek nemcsak a levegőben, hanem a talajban is tükrözik a nedvesség tartalmát és eloszlását. A talajvíz vagy talajnedvesség a növények egyik fő nedvességforrása. A talajban lévő víz töredezett állapotban van, különböző méretű és alakú pórusokba tarkítva, nagy határfelülettel rendelkezik a talajjal, számos kationt és aniont tartalmaz. Ezért a talajnedvesség fizikai és kémiai tulajdonságaiban heterogén. A növények nem használhatják fel a talajban lévő összes vizet. Fizikai állapota, mobilitása, elérhetősége és a növények számára fontossága szerint a talajvizet gravitációs, higroszkópos és kapillárisra osztják.

A talaj párás nedvességet is tartalmaz, amely minden pórust vízmentesen elfoglal. Ez szinte mindig (kivéve a sivatagi talajokat) telített vízgőz. Ha a hőmérséklet 0°C alá süllyed, a talajnedvesség jéggé (eleinte szabadvízzé, majd további lehűléssel a megkötött víz egy részévé) alakul.

A talaj által megtartott teljes vízmennyiséget (amelyet a felesleges víz hozzáadásával határozunk meg, majd megvárjuk, amíg a csöpögés abbamarad) terepi kapacitásnak nevezzük.

Ebből következően a talajban lévő összes vízmennyiség nem jellemezheti a növények nedvességgel való ellátottságát. Meghatározásához a hervadási együtthatót le kell vonni a teljes vízmennyiségből. A fizikailag elérhető talajvíz azonban élettanilag nem mindig áll a növények rendelkezésére az alacsony talajhőmérséklet, a talajvíz és a talajlevegő oxigénhiánya, a talaj savassága, valamint a talajvízben oldott ásványi sók magas koncentrációja miatt. A víz gyökerek általi felszívódása és a levelek általi felszabadulása közötti eltérés a növények hervadásához vezet. Nemcsak a föld feletti részek, hanem a növények gyökérrendszerének fejlődése is függ a fiziológiásan elérhető víz mennyiségétől. A száraz talajon termő növények gyökérrendszere általában elágazóbb, erősebb, mint a nedves talajokon (5.29. ábra).

Rizs. 5.29. Az őszi búza gyökérrendszere

(V. G. Khrzhanovsky és munkatársai szerint, 1994):

1 - nagy mennyiségű csapadékkal; 2 - átlaggal;

3 - egy kicsivel

A talajnedvesség egyik forrása a talajvíz. Alacsony szintjükön a kapilláris víz nem éri el a talajt, és nem befolyásolja annak vízjárását. A talaj nedvességtartalma önmagában a csapadék miatt erős ingadozást okoz annak nedvességtartalmában, ami gyakran negatívan hat a növényekre. A talajvíz túl magas szintje is káros hatással van, mert ez a talaj elvizesedéséhez, oxigénhiányhoz és ásványi sókkal való feldúsuláshoz vezet. Az állandó talajnedvesség, függetlenül az időjárás szeszélyeitől, optimális talajvízszintet biztosít.

Hőmérséklet rezsim. A talaj-levegő környezet megkülönböztető jellemzője a hőmérséklet-ingadozások nagy tartománya. A legtöbb szárazföldi területen a napi és éves hőmérsékleti amplitúdók több tíz fokosak. A levegő hőmérsékletének változása különösen jelentős a sivatagokban és a szubpoláris kontinentális régiókban. Például Közép-Ázsia sivatagaiban a szezonális hőmérséklet-tartomány 68-77°С, a napi hőmérséklet 25-38°С. Jakutszk környékén a januári átlaghőmérséklet -43°C, a júliusi átlaghőmérséklet +19°C, az éves tartomány -64 és +35°C között van. A Transz-Urálban a léghőmérséklet éves alakulása éles, és a téli és tavaszi hónapok hőmérsékletének nagy ingadozásával párosul a különböző években. A leghidegebb hónap a január, a levegő átlaghőmérséklete -16 és -19°C között mozog, néhány évben -50°C-ra is csökken, a legmelegebb hónap a július 17,2 és 19,5°C között. A maximum pozitív hőmérséklet 38-41°С.

A talajfelszínen még jelentősebb a hőmérséklet-ingadozás.

A szárazföldi növények a talaj felszínével szomszédos zónát foglalják el, vagyis a „interfész” mellett, amelyen megtörténik a beeső sugarak átmenete egyik közegből a másikba, vagy más módon átlátszóból átlátszatlanba. Ezen a felületen speciális termikus rezsim jön létre: nappal - erős felmelegedés a hősugarak elnyelése miatt, éjszaka - erős hűtés a sugárzás miatt. Innen a felszíni levegőréteg tapasztalja a legélesebb napi hőmérséklet-ingadozásokat, amelyek a csupasz talajon a legkifejezettebbek.

Egy növényi élőhely termikus rezsimjét például közvetlenül a lombkoronában végzett hőmérsékletmérés alapján határozzák meg. A lágyszárú közösségekben a füvek belsejében és felszínén, az erdőkben pedig, ahol bizonyos függőleges hőmérsékleti gradiens van, több ponton, különböző magasságban végeznek méréseket.

A szárazföldi élőlények környezeti hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállása eltérő, és az adott élőhelytől függ, ahol élnek. Így a szárazföldi leveles növények nagyrészt széles hőmérsékleti tartományban nőnek, azaz euritermikusak. Élettartamuk aktív állapotban rendszerint 5-55°C, míg 5-40°C között termőképesek. A kontinentális régiók növényei, amelyekre jellemző az egyértelmű nappali hőmérséklet-ingadozás, akkor fejlődnek a legjobban, ha az éjszaka 10-15°C-kal hidegebb a nappalinál. Ez vonatkozik a legtöbb mérsékelt égövi növényre - 5-10 ° C hőmérséklet-különbséggel, és a trópusi növényekre, amelyek még kisebb amplitúdójúak - körülbelül 3 ° C (5.30. ábra).

Rizs. 5.30. A növekedéshez optimális hőmérsékletű területek és

különféle növények fejlesztése (Went, 1957 szerint)

A poikiloterm élőlényekben a hőmérséklet (T) emelkedésével a fejlődés időtartama (t) egyre gyorsabban csökken. A Vt fejlődési sebesség a Vt = 100/t képlettel fejezhető ki.

Egy bizonyos fejlődési szakasz eléréséhez (például rovaroknál - tojásból), pl. a bábozáshoz, az imaginális szakaszhoz mindig szükség van egy bizonyos összegű hőmérsékletre. Az effektív hőmérséklet (a fejlődés nullapontja feletti hőmérséklet, azaz T-To) a fejlődés időtartamával (t) a fejlődés fajspecifikus hőállandóját adja meg c=t(T-To). Ezzel az egyenlettel ki lehet számítani egy bizonyos fejlődési szakasz, például egy növényi kártevő kezdetének idejét, amikor az ellene folytatott küzdelem hatékony.

A növényeknek mint poikiloterm organizmusoknak nincs saját stabil testhőmérsékletük. Hőmérsékletüket a hőegyensúly, azaz az elnyelés és az energiavisszaadás aránya határozza meg. Ezek az értékek a környezet számos tulajdonságától (a beérkező sugárzás nagysága, a környező levegő hőmérséklete és mozgása), valamint maguktól a növényektől (a növény színe és egyéb optikai tulajdonságai, a sugárzás mérete és elrendezése) függnek. a levelek stb.). Az elsődleges szerepet a transzspiráció hűsítő hatása játssza, amely megakadályozza a növények erős túlmelegedését a forró élőhelyeken. A fenti okok következtében a növények hőmérséklete általában (sokszor meglehetősen jelentősen) eltér a környező levegő hőmérsékletétől. Itt három helyzet lehetséges: a növény hőmérséklete a környezeti hőmérséklet felett van, az alatt, azzal egyenlő vagy nagyon közel van. A növényi hőmérséklet túllépése a levegő hőmérsékletéhez képest nemcsak az erősen felmelegedett, hanem a hidegebb élőhelyeken is előfordul. Ezt elősegítik a növények sötét színe vagy egyéb optikai tulajdonságai, amelyek fokozzák a napsugárzás elnyelését, valamint a párologtatást csökkentő anatómiai és morfológiai sajátosságok. A sarkvidéki növények elég észrevehetően felmelegedhetnek (5.31. ábra).

Egy másik példa az alaszkai törpefűz - Salix arctica, amelynek levelei nappal 2-11 °C-kal melegebbek a levegőnél, sőt 1-3 °C-kal a sarki „éjjel-nappal” éjszakai órákban. ”.

A kora tavaszi efemeroidok, az úgynevezett "hóvirágok" számára a levelek felmelegedése meglehetősen intenzív fotoszintézis lehetőségét biztosítja a napsütéses, de még mindig hideg tavaszi napokon. A hideg vagy a szezonális hőmérséklet-ingadozáshoz kapcsolódó élőhelyek esetében a növényi hőmérséklet emelkedése ökológiailag nagyon fontos, hiszen az élettani folyamatok bizonyos határok között függetlenednek a környező termikus háttértől.

Rizs. 5.31. Hőmérséklet-eloszlás a sarkvidéki tundra rozetta növényben (Novosieversia glacialis) egy napsütéses júniusi reggelen, 11,7 ° C-os levegő hőmérsékleten (B. A. Tikhomirov szerint, 1963)

A jobb oldalon - az életfolyamatok intenzitása a bioszférában: 1 - a leghidegebb levegőréteg; 2 - a hajtásnövekedés felső határa; 3, 4, 5 - az életfolyamatok legnagyobb aktivitásának és a szerves anyagok maximális felhalmozódásának zónája; 6 - a permafrost szintje és a gyökeresedés alsó határa; 7 - a legalacsonyabb talajhőmérsékletű terület

A növényi hőmérsékletnek a környezeti levegőhöz viszonyított csökkenése leggyakrabban a szárazföldi szféra erősen megvilágított és fűtött területein (sivatag, sztyepp) figyelhető meg, ahol a növények levélfelülete nagymértékben lecsökken, a fokozott transzspiráció pedig segít eltávolítani a felesleges hőt és megakadályozza. túlmelegedés. Általánosságban elmondható, hogy a meleg élőhelyeken a föld feletti növényrészek hőmérséklete alacsonyabb, a hidegben pedig magasabb, mint a levegő hőmérséklete. A növényi hőmérséklet és a környezeti hőmérséklet egybeesése kevésbé gyakori - olyan körülmények között, amelyek kizárják az erős sugárzás beáramlását és az intenzív transzspirációt, például az erdők lombkorona alatti lágyszárú növényeknél, és nyílt területeken - felhős időben vagy esőben.

Általában a szárazföldi élőlények euritermikusabbak, mint a víziek.

A talaj-levegő környezetben az életkörülményeket bonyolítja az időjárási változások megléte. Az időjárás a légkör folyamatosan változó állapota a földfelszín közelében, körülbelül 20 km-ig (a troposzféra határáig). Az időjárás változékonysága olyan környezeti tényezők állandó változásában nyilvánul meg, mint a levegő hőmérséklete és páratartalma, felhőzet, csapadék, szélerősség és szélirány stb. (5.32. ábra).

Rizs. 5.32. Légköri frontok Oroszország területe felett

Az időjárási változásokat az éves ciklus rendszeres váltakozása mellett nem periodikus ingadozások jellemzik, amelyek jelentősen megnehezítik a szárazföldi élőlények létezésének feltételeit. ábrán. Az 5.33. ábrán a Carpocapsa pomonella körömlepke hernyójának példáján látható a mortalitás hőmérséklettől és relatív páratartalomtól való függése.

Rizs. 5.33. A Carpocapsa lepke hernyóinak mortalitása

pomonella a hőmérséklettől és a páratartalomtól függően (R. Dajo, 1975 szerint)

Ebből az következik, hogy az egyenlő mortalitás görbéi koncentrikusak, és az optimális zónát az 55 és 95%-os relatív páratartalom, valamint a 21 és 28°C hőmérséklet korlátozza.

A növényekben a fény, a hőmérséklet és a levegő páratartalma általában nem a maximális, hanem az átlagos sztómák nyílásának mértékét határozza meg, mivel ritkán fordul elő a nyílását elősegítő összes körülmény egybeesése.

A hosszú távú időjárási rezsim jellemzi a térség klímáját. Az éghajlat fogalma nemcsak a meteorológiai jelenségek átlagértékeit foglalja magában, hanem azok éves és napi változásait, az attól való eltéréseket, gyakoriságukat is. Az éghajlatot a terület földrajzi adottságai határozzák meg.

A fő éghajlati tényezők a hőmérséklet és a páratartalom, amelyet a csapadék mennyiségével és a levegő vízgőzzel való telítettségével mérnek. Így a tengertől távoli országokban fokozatosan áttérnek a nedves éghajlatról az alkalmankénti vagy időszakos száraz időszakokkal járó félszáraz köztes zónán át egy száraz területre, amelyet hosszan tartó szárazság, a talaj és a víz szikesedése jellemez (1. 5.34).

Az evolúció során ezt a környezetet később uralták, mint a vizet. Különlegessége abban rejlik, hogy gáz halmazállapotú, ezért alacsony páratartalom, sűrűség és nyomás, magas oxigéntartalom jellemzi. Az evolúció során az élő szervezetek kialakították a szükséges anatómiai, morfológiai, élettani, viselkedési és egyéb alkalmazkodásokat.

A talaj-levegő környezetben élő állatok a talajon vagy a levegőn keresztül mozognak (madarak, rovarok), a növények pedig gyökeret vernek a talajban. E tekintetben az állatoknál tüdő és légcső, míg a növényeknél sztómaapparátus, i.e. olyan szervek, amelyek révén a bolygó szárazföldi lakói közvetlenül a levegőből szívják fel az oxigént. Erőteljesen fejlődtek a vázszervek, amelyek a szárazföldi mozgás autonómiáját biztosítják, és a testet minden szervével támogatják alacsony sűrűségű közeg mellett, ezerszer kisebb, mint a víz. A szárazföldi-levegő környezet ökológiai tényezői a magas fényintenzitásban, a levegő hőmérsékletének és páratartalmának jelentős ingadozásában, az összes tényező földrajzi elhelyezkedéssel való összefüggésében, az évszakok és a napszakok változásában különböznek a többi élőhelytől. Az élőlényekre gyakorolt ​​hatásuk elválaszthatatlanul összefügg a levegő mozgásával és a tengerekhez és óceánokhoz viszonyított helyzetével, és nagyon különbözik a vízi környezetre gyakorolt ​​hatástól (1. táblázat).

5. táblázat

A levegő és a víz élőlényeinek életkörülményei

(D. F. Mordukhai-Boltovsky szerint, 1974)

levegő környezet

vízi környezet

páratartalom	Nagyon fontos (gyakran hiánycikk)	Nincs (mindig többletben)
Sűrűség	Kisebb (kivéve a talajt)	A levegő lakóiban betöltött szerepéhez képest nagy
Nyomás	Szinte nincs	Nagy (elérheti az 1000 atmoszférát)
Hőfok	Jelentős (nagyon tág határok között ingadozik - -80 és + 100 ° С és több között)	Kevesebb, mint a levegő lakóira vonatkozó érték (sokkal kevésbé ingadozik, általában -2 és + 40 ° C között)
Oxigén	Kisebb (többnyire túlzott)	Nélkülözhetetlen (gyakran hiánycikk)
lebegő szilárd anyagok	jelentéktelen; élelmiszernek nem használt (főleg ásványi anyag)	Fontos (élelmiszerforrás, különösen szerves anyagok)
Oldóanyagok a környezetben	Bizonyos mértékig (csak talajoldatoknál releváns)	Fontos (bizonyos mennyiségben szükséges)

A szárazföldi állatok és növények kifejlesztették saját, nem kevésbé eredeti alkalmazkodásaikat a kedvezőtlen környezeti tényezőkhöz: a test és szöveteinek összetett szerkezetéhez, az életciklusok gyakoriságához és ritmusához, a hőszabályozási mechanizmusokhoz stb. , szél által szállított spórák, magvak és növények, valamint olyan növények és állatok, amelyek élete teljes mértékben a levegő környezetéhez kapcsolódik. A talajjal rendkívül szoros funkcionális, erőforrás- és mechanikai kapcsolat alakult ki.

Számos adaptáció, amelyet fentebb tárgyaltunk példaként az abiotikus környezeti tényezők jellemzésére. Ezért most nincs értelme megismételni, mert gyakorlati gyakorlatokban visszatérünk rájuk

Talaj mint élőhely

A Föld az egyetlen a bolygók közül, amelynek talaja (edaszféra, pedosféra) van - egy speciális, felső földhéj. Ez a héj egy történelmileg belátható időben alakult ki – egyidős a bolygó szárazföldi életével. A talaj eredetének kérdésére először M.V. Lomonoszov ("A föld rétegein"): "... a talaj az állati és növényi testek meghajlásából származott ... idővel ...". És te a nagy orosz tudós. Ön. Dokucsajev (1899: 16) volt az első, aki a talajt önálló természeti testnek nevezte, és bebizonyította, hogy a talaj „...ugyanaz a független természettörténeti test, mint bármely növény, állat, ásvány… ez az eredmény, a adott terület klímájának, növényi és állati szervezeteinek, az ország domborzatának, korának kumulatív, kölcsönös aktivitásának függvénye..., végül altalajok, azaz földi szülőkőzetek... Mindezek a talajképző szerek, lényegében teljesen egyenértékűek nagyságrendben, és egyenlő részt vesznek a normál talaj kialakulásában...".

És a modern jól ismert talajkutató N.A. Kachinsky ("Talaj, tulajdonságai és élete", 1975) a következő definíciót adja a talajnak: "A talaj alatt a kőzetek összes felszíni rétegét kell érteni, amelyet az éghajlat együttes hatása (fény, hő, levegő, víz), növényi és állati szervezetek”.

A talaj fő szerkezeti elemei: ásványi bázis, szerves anyagok, levegő és víz.

Ásványi alap (csontváz)(a teljes talaj 50-60%-a) az alatta fekvő hegyi (szülő, szülő) kőzet mállása következtében kialakuló szervetlen anyag. A vázrészecskék méretei: a szikláktól és kövektől a legkisebb homok- és iszapszemcsékig. A talajok fizikai-kémiai tulajdonságait elsősorban az anyakőzetek összetétele határozza meg.

A talaj áteresztőképessége és porozitása, amely biztosítja a víz és a levegő cirkulációját egyaránt, a talajban lévő agyag és homok arányától, a töredékek méretétől függ. Mérsékelt éghajlaton az ideális, ha a talajt egyenlő mennyiségű agyag és homok alkotja, pl. vályogot képvisel. Ebben az esetben a talajokat nem fenyegeti sem a vizesedés, sem a kiszáradás. Mindkettő egyformán káros mind a növényekre, mind az állatokra.

szerves anyag- a talaj legfeljebb 10%-a elhalt biomasszából (növényi tömeg - levelek, ágak és gyökerek alom, elhalt törzsek, fűrongyok, elhullott állatok szervezetei) képződik, amelyet mikroorganizmusok és bizonyos csoportok zúznak össze és dolgoznak fel humuszsá. állatok és növények. A szerves anyagok lebomlása következtében keletkező egyszerűbb elemeket a növények ismét asszimilálják, és részt vesznek a biológiai körforgásban.

Levegő(15-25%) a talajban üregekben - pórusokban, szerves és ásványi részecskék között található. Hiányában (nehéz agyagos talajok) vagy a pórusok vízzel való feltöltésekor (áradás, örökfagy olvadáskor) a talaj levegőztetése romlik és anaerob körülmények alakulnak ki. Ilyen körülmények között az oxigént fogyasztó szervezetek - aerobok - élettani folyamatai gátolódnak, a szerves anyagok lebomlása lassú. Fokozatosan felhalmozódva tőzeget képeznek. A nagy tőzegtartalékok jellemzőek a mocsarakra, mocsaras erdőkre és tundra közösségekre. A tőzegfelhalmozódás különösen erős az északi régiókban, ahol a hideg és a talaj vizesedése kölcsönösen meghatározza és kiegészíti egymást.

Víz(25-30%) a talajban 4 típus képviseli: gravitációs, higroszkópos (kötött), kapilláris és párás.

Gravitáció- a talajszemcsék közötti tág hézagokat elfoglaló mobil víz saját súlya alatt szivárog le a talajvíz szintjére. Könnyen felszívódik a növények által.

higroszkópos, vagy kötött– a talaj kolloid részecskéi (agyag, kvarc) körül adszorbeálódik, és a hidrogénkötések hatására vékony film formájában megmarad. Magas hőmérsékleten (102-105°C) szabadul fel belőlük. A növények számára hozzáférhetetlen, nem párolog el. Agyagos talajokban az ilyen víz akár 15%, homokos talajban - 5%.

hajszálcsöves- a felületi feszültség ereje tartja körül a talajrészecskéket. Szűk pórusokon és csatornákon - kapillárisokon keresztül - felemelkedik a talajvíz szintjéről, vagy eltér az üregektől a gravitációs vízzel. Az agyagos talajok jobban megtartják, könnyen elpárolog. A növények könnyen felszívják.

Az élőhely az a közvetlen környezet, amelyben egy élő szervezet (állat vagy növény) létezik. Tartalmazhat élő szervezeteket és élettelen természetű objektumokat, valamint egy bizonyos élettérben együtt létező élőlények tetszőleges számú fajtáját, több fajtól több ezerig. A levegő-földi élőhely a földfelszín olyan területeit foglalja magában, mint a hegyek, szavannák, erdők, tundra, sarki jég és mások.

Élőhely - Föld bolygó

A Föld bolygó különböző részei az élő szervezetek fajainak hatalmas biológiai sokféleségének adnak otthont. Vannak bizonyos típusú állati élőhelyek. A forró, száraz területeket gyakran forró sivatagok borítják. A meleg, párás vidékeken párás is előfordul

A Földön 10 fő szárazföldi élőhelytípus létezik. Mindegyiknek számos fajtája van, attól függően, hogy a világ melyik részén található. Az adott élőhelyre jellemző állatok és növények alkalmazkodnak az életkörülményekhez.

Afrikai szavannák

Ez a trópusi füves levegő-föld közösségi élőhely Afrikában található. Jellemzője, hogy hosszú száraz időszakok követik a nedves évszakokat, heves esőzésekkel. Az afrikai szavannák hatalmas számú növényevő állatnak adnak otthont, valamint a velük táplálkozó erős ragadozóknak.

A hegyek

A magas hegyláncok tetején nagyon hideg van, és kevés növény nő ott. Az e magas helyeken élő állatok alkalmazkodtak az alacsony hőmérséklethez, a táplálékhiányhoz és a meredek, sziklás terepre.

örökzöld erdők

A tűlevelű erdők gyakran megtalálhatók a világ hűvös területein: Kanadában, Alaszkában, Skandináviában és Oroszország egyes régióiban. Az örökzöld lucfenyők uralják őket, és ezeken a területeken olyan állatok élnek, mint a jávorszarvas, a hód és a farkas.

lombos fák

Hideg, párás területeken sok fa gyorsan növekszik nyáron, de télen elveszti leveleit. Ezeken a területeken a vadon élő állatok száma szezonálisan változik, mivel sokan más területekre vándorolnak, vagy télen áthibernálnak.

mérsékelt öv

Száraz füves prérik és sztyeppék, gyepek, forró nyár és hideg telek jellemzik. Ez a szárazföldi-levegő élőhely olyan csoportos növényevőknek ad otthont, mint az antilop és a bölény.

mediterrán zóna

A Földközi-tenger körüli területeken meleg éghajlat uralkodik, de itt több a csapadék, mint a sivatagi területeken. Ezek a területek olyan cserjéknek és növényeknek adnak otthont, amelyek csak vízhez jutva tudnak életben maradni, és gyakran sokféle rovarral fertőzöttek.

Tundra

A levegő-föld élőhelyeket, például a tundrát az év nagy részében jég borítja. A természet csak tavasszal és nyáron kel életre. Itt szarvasok élnek és madarak fészkelnek.

Esőerdők

Ezek a sűrű zöld erdők az Egyenlítő közelében nőnek, és az élő szervezetekben a leggazdagabb biológiai sokféleséggel rendelkeznek. Egyetlen más élőhely sem büszkélkedhet annyi lakossal, mint egy trópusi erdőkkel borított terület.

sarki jég

Az Északi- és Déli-sark közelében lévő hideg régiókat jég és hó borítja. Itt találkozhatunk pingvinekkel, fókákkal és jegesmedvékkel, akik az óceán jeges vizében szerzik megélhetésüket.

A talaj-levegő élőhely állatai

Az élőhelyek a Föld bolygó hatalmas területén szétszórva vannak. Mindegyiket egy bizonyos biológiai és növényi világ jellemzi, amelynek képviselői egyenlőtlenül népesítik be bolygónkat. A világ hidegebb részein, például a sarkvidékeken, nem sok fauna él ezeken a területeken, és kifejezetten alkalmazkodott az alacsony hőmérsékleten való élethez. Egyes állatok az általuk fogyasztott növényektől függően az egész világon elterjedtek, például az óriáspanda területeken él

Levegő-föld élőhely

Minden élő szervezetnek szüksége van egy otthonra, menedékre vagy környezetre, amely biztonságot, ideális hőmérsékletet, táplálékot és szaporodást tud nyújtani – minden, ami a túléléshez szükséges. Az élőhelyek egyik fontos funkciója az ideális hőmérséklet biztosítása, mivel a szélsőséges változások egy egész ökoszisztémát tönkretehetnek. Fontos feltétel a víz, a levegő, a talaj és a napfény jelenléte is.

A Földön nem mindenhol egyforma a hőmérséklet, a bolygó egyes részein (Északi és Déli-sark) -88°C-ig is leeshet a hőmérő. Más helyeken, különösen a trópusokon nagyon meleg, sőt meleg is van (+50°C-ig). A hőmérsékleti rezsim fontos szerepet játszik a talaj-levegő élőhely alkalmazkodási folyamataiban, például az alacsony hőmérséklethez alkalmazkodó állatok nem tudnak túlélni a hőséget.

Az élőhely az a természetes környezet, amelyben egy szervezet él. Az állatok különböző mennyiségű helyet igényelnek. Az élőhely lehet nagy, és egy egész erdőt foglalhat el, vagy kicsi, mint egy nerc. Egyes lakosoknak hatalmas területet kell megvédeniük és megvédeniük, míg másoknak egy kis hely kell, ahol viszonylag békésen együtt tudnak élni a közelben élő szomszédokkal.