În mediul sol-aer, factorii de mediu de operare au o serie de trăsături caracteristice: o intensitate luminoasă mai mare în comparație cu alte medii, fluctuații semnificative de temperatură, modificări ale umidității în funcție de locația geografică, anotimp și ora zilei. Impactul factorilor enumerați mai sus este indisolubil legat de mișcarea maselor de aer - vântul.

În procesul de evoluție, organismele vii din mediul terestru-aer au dezvoltat adaptări caracteristice anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură. Să luăm în considerare caracteristicile impactului principalilor factori de mediu asupra plantelor și animalelor din mediul sol-aer al vieții.

Densitatea scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și capacitatea portantă nesemnificativă. Toți locuitorii mediului aerian sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin. Pentru majoritatea organismelor, rămânerea în aer este asociată doar cu dispersarea sau căutarea prăzii. Forța mică de ridicare a aerului determină masa și dimensiunea limită a organismelor terestre. Cele mai mari animale care trăiesc pe suprafața pământului sunt mai mici decât giganții mediului acvatic.

Densitatea scăzută a aerului creează o ușoară rezistență la mișcare. Beneficiile ecologice ale acestei proprietăți a mediului aerian au fost folosite de multe animale terestre în cursul evoluției, dobândind capacitatea de a zbura: 75% din toate speciile de animale terestre sunt capabile de zbor activ.

Datorită mobilității aerului care există în straturile inferioare ale atmosferei, mișcării pe verticală și orizontală a maselor de aer, este posibil zborul pasiv al anumitor tipuri de organisme, se dezvoltă anemocoria - stabilirea cu ajutorul curenților de aer. Plantele polenizate prin vânt au o serie de adaptări care îmbunătățesc proprietățile aerodinamice ale polenului.

Învelișurile lor florale sunt de obicei reduse, iar anterele nu sunt protejate de vânt. În relocarea plantelor, animalelor și microorganismelor, rolul principal îl au curenții de aer cu convecție verticală și vânturile slabe. Furtunile și uraganele au un impact semnificativ asupra mediului asupra organismelor terestre.

În zonele în care vânturile puternice bat în mod constant, de regulă, compoziția speciilor micilor animale zburătoare este slabă, deoarece acestea nu sunt capabile să reziste curenților puternici de aer. Vântul provoacă o modificare a intensității transpirației la plante, care este deosebit de pronunțată în timpul vânturilor uscate care usucă aerul, și poate duce la moartea plantelor.Rolul ecologic principal al mișcărilor orizontale ale aerului (vânturilor) este indirect și constă în în întărirea sau slăbirea impactului asupra organismelor terestre a unor factori ecologici atât de importanți precum temperatura și umiditatea.

Orice habitat este un sistem complex care se distinge prin setul său unic de factori abiotici și biotici, care, de fapt, formează acest mediu. Evolutiv, mediul terestru-aer a apărut mai târziu decât cel acvatic, care este asociat cu transformări chimice ale compoziției aerului atmosferic. Majoritatea organismelor cu nucleu trăiesc în mediul terestru, care este asociat cu o mare varietate de zone naturale, factori fizici, antropici, geografici și alți factori determinanți.

Caracteristicile mediului sol-aer

Acest mediu este format din straturile superioare de sol ( până la 2 km adâncime) și atmosfera inferioară ( pana la 10 km). Mediul este caracterizat de o mare varietate de forme de viață diferite. Dintre nevertebrate, se remarcă: insecte, câteva specii de viermi și moluște, desigur, predomină vertebrate. Conținutul ridicat de oxigen din aer a dus la o modificare evolutivă a sistemului respirator și prezența unui metabolism mai intens.

Atmosfera are umiditate insuficientă și adesea variabilă, ceea ce limitează adesea răspândirea organismelor vii. În regiunile cu temperaturi ridicate și umiditate scăzută, eucariotele dezvoltă diverse idioadaptări, al căror scop este menținerea nivelului vital al apei (transformarea frunzelor plantelor în ace, acumularea de grăsime în cocoașe de cămilă).

Animalele terestre sunt caracterizate de acest fenomen fotoperiodism astfel majoritatea animalelor sunt active doar ziua sau numai noaptea. De asemenea, mediul terestru se caracterizează printr-o amplitudine semnificativă a fluctuațiilor de temperatură, umiditate și intensitate luminoasă. Schimbarea acestor factori este asociată cu locația geografică, schimbarea anotimpurilor, ora din zi. Datorită densității și presiunii scăzute a atmosferei, țesutul muscular și osos s-a dezvoltat și a devenit mai complex.

Vertebratele au dezvoltat membre complexe adaptate să susțină corpul și să se deplaseze de-a lungul unui substrat solid în condiții de densitate atmosferică scăzută. Plantele au un sistem radicular progresiv, care le permite să se fixeze în sol și să transporte substanțe la o înălțime considerabilă. De asemenea, plantele terestre au dezvoltat țesuturi mecanice, de bază, floem și xilem. Majoritatea plantelor au adaptări care le protejează de transpirația excesivă.

Pamantul

Deși solul este clasificat ca habitat terestru-aer, este foarte diferit de atmosferă în proprietățile sale fizice:

• Densitate mare și presiune.
• Cantitate insuficientă de oxigen.
• Amplitudine scăzută a fluctuațiilor de temperatură.
• Intensitate scăzută a luminii.

În acest sens, locuitorii subterani au propriile adaptări, care se disting de animalele terestre.

habitat acvatic

Un mediu care include întreaga hidrosferă, atât corpuri de apă salină, cât și dulci. Acest mediu este caracterizat de o varietate mai mică de viață și de condițiile sale speciale. Este locuit de mici nevertebrate care formează plancton, pești cartilaginoși și osoși, viermi, moluște și câteva specii de mamifere.

Concentrația de oxigen depinde foarte mult de adâncime. În locurile în care atmosfera și hidrosfera intră în contact, există mult mai mult oxigen și lumină decât la adâncime. Presiunea ridicată, care la adâncimi mari este de 1000 de ori mai mare decât presiunea atmosferică, determină forma corpului majorității locuitorilor subacvatici. Amplitudinea schimbării temperaturii este mică, deoarece transferul de căldură al apei este mult mai mic decât cel al suprafeței pământului.

Diferențele dintre apă și mediul sol-aer

După cum sa menționat deja, principalele trăsături distinctive ale diferitelor habitate sunt determinate de factori abiotici. Mediul terestru-aer se caracterizează prin diversitate biologică ridicată, concentrație mare de oxigen, temperatură și umiditate variabile, care sunt principalii factori limitatori pentru așezarea animalelor și plantelor. Ritmurile biologice depind de durata orelor de lumină, de anotimp și de zona natural-climatică. În mediul acvatic, majoritatea substanțelor organice nutritive sunt situate în coloana de apă sau pe suprafața acesteia, doar o mică proporție este situată în partea de jos; în mediul terestru-aer, toate substanțele organice sunt situate la suprafață.

Locuitorii terestre se disting prin cea mai bună dezvoltare a sistemelor senzoriale și a sistemului nervos în ansamblu, sistemele musculo-scheletice, circulator și respirator s-au schimbat semnificativ. Husele de piele sunt foarte diferite, deoarece sunt diferite din punct de vedere funcțional. Sub apă, sunt comune plantele inferioare (algele), care în cele mai multe cazuri nu au organe reale, de exemplu, rizoizii servesc ca organe de atașament. Răspândirea locuitorilor acvatici este adesea asociată cu curenții subteran caldi. Alături de diferențele dintre aceste habitate, există și animale care s-au adaptat să trăiască în ambele. Aceste animale includ amfibieni.

5.2. mediul de viață sol-aer

Caracteristici generale. În cursul evoluției, mediul sol-aer a fost stăpânit mult mai târziu decât apa. Viața pe uscat a necesitat astfel de adaptări care au devenit posibile doar cu un nivel relativ ridicat de organizare atât a plantelor, cât și a animalelor. O caracteristică a mediului terestre-aer al vieții este că organismele care trăiesc aici sunt înconjurate de aer și un mediu gazos caracterizat prin umiditate scăzută, densitate și presiune, conținut ridicat de oxigen. De regulă, animalele din acest mediu se deplasează de-a lungul solului (substrat solid), iar plantele prind rădăcini în el.

În mediul sol-aer, factorii de mediu de operare au o serie de trăsături caracteristice: o intensitate mai mare a luminii în comparație cu alte medii, fluctuații semnificative de temperatură, modificări ale umidității în funcție de locația geografică, anotimp și ora zilei (Tabelul 5.3) .

Tabelul 5.3

Condițiile de viață ale organismelor din aer și apă

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

un habitat	Semnificația condițiilor pentru organisme
	mediul aerian	mediu acvatic
Umiditate	Foarte important (deseori în lipsă)	Nu are (întotdeauna în exces)
Densitate	Minor (cu excepția solului)	Mare în comparație cu rolul său pentru locuitorii aerului
Presiune	Are aproape nu	Mare (poate atinge 1000 de atmosfere)
Temperatura	Semnificativ (fluctuează în limite foarte largi (de la -80 la +100 °С și mai mult)	Mai mică decât valoarea pentru locuitorii aerului (fluctuează mult mai puțin, de obicei de la -2 la + 40 ° C)
Oxigen	Minor (în mare parte în exces)	Esențial (deseori în lipsă)
ponderat substante	neimportant; nu este folosit pentru alimente (în principal minerale)	Important (sursă de hrană, în special materie organică)
Soluții în mediu	Într-o oarecare măsură (relevant doar în soluțiile de sol)	Important (într-o anumită cantitate necesară)

Impactul factorilor de mai sus este indisolubil legat de mișcarea maselor de aer - vântul. În procesul de evoluție, organismele vii din mediul terestru-aer au dezvoltat adaptări caracteristice anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură. De exemplu, au apărut organe care asigură asimilarea directă a oxigenului atmosferic în procesul de respirație (plămânii și traheele animalelor, stomatele plantelor). Formațiunile scheletice (scheletul animalelor, țesuturile mecanice și de susținere ale plantelor) care susțin corpul în condiții de densitate scăzută a mediului au primit o dezvoltare puternică. Au fost dezvoltate adaptări pentru a proteja împotriva factorilor adversi, cum ar fi frecvența și ritmul ciclurilor de viață, structura complexă a tegumentelor, mecanismele de termoreglare etc. semințe, fructe și polen de plante, animale zburătoare.

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

Densitatea scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și o dispută neglijabilă. Toți locuitorii mediului aerian sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin. Densitatea mediului aerian nu oferă rezistență ridicată corpului atunci când se deplasează de-a lungul suprafeței pământului, cu toate acestea, face dificilă mișcarea pe verticală. Pentru majoritatea organismelor, rămânerea în aer este asociată doar cu dispersarea sau căutarea prăzii.

Forța mică de ridicare a aerului determină masa și dimensiunea limită a organismelor terestre. Cele mai mari animale de pe suprafața pământului sunt mai mici decât giganții mediului acvatic. Mamiferele mari (de dimensiunea și greutatea unei balene moderne) nu ar putea trăi pe uscat, deoarece ar fi zdrobite de propria lor greutate. Șopârlele uriașe din Mezozoic duceau un stil de viață semi-acvatic. Un alt exemplu: plantele sequoia ridicate (Sequoja sempervirens), care ajung la 100 m, au un lemn de susținere puternic, în timp ce în talii algei brune uriașe Macrocystis, care crește până la 50 m, elementele mecanice sunt doar foarte slab izolate în miez. parte a talului.

Densitatea scăzută a aerului creează o ușoară rezistență la mișcare. Beneficiile ecologice ale acestei proprietăți a mediului aerian au fost folosite de multe animale terestre în cursul evoluției, dobândind capacitatea de a zbura. 75% din toate speciile de animale terestre sunt capabile de zbor activ. Acestea sunt în mare parte insecte și păsări, dar există și mamifere și reptile. Animalele terestre zboară în principal cu ajutorul efortului muscular. Unele animale pot aluneca și folosind curenții de aer.

Datorită mobilității aerului care există în straturile inferioare ale atmosferei, mișcării pe verticală și orizontală a maselor de aer, este posibilă zborul pasiv al anumitor tipuri de organisme, se dezvoltă anemocoria - așezare cu ajutorul curenților de aer. Organismele purtate pasiv de curenții de aer au primit în mod colectiv denumirea de aeroplancton, prin analogie cu locuitorii planctonici ai mediului acvatic. Pentru zborul pasiv de-a lungul N.M. Chernova, A.M. Organismele Bylovoy (1988) au adaptări speciale - dimensiuni mici ale corpului, o creștere a zonei sale din cauza excrescentelor, disecție puternică, o suprafață relativă mare a aripilor, utilizarea pânzelor de păianjen etc.

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

Plantele polenizate prin vânt au o serie de adaptări care îmbunătățesc proprietățile aerodinamice ale polenului. Învelișurile lor florale sunt de obicei reduse, iar anterele nu sunt protejate de vânt.

În așezarea plantelor, animalelor și microorganismelor, rolul principal îl au curenții de aer convenționali verticali și vânturile slabe. Furtunile și uraganele au, de asemenea, un impact semnificativ asupra mediului asupra organismelor terestre. Destul de des, vânturile puternice, în special cele care sufla într-o singură direcție, îndoaie ramurile copacilor, trunchiurile spre partea sub vânt și provoacă formarea unor forme de coroană asemănătoare unui steag.

În zonele în care vânturile puternice bat în mod constant, de regulă, compoziția speciilor micilor animale zburătoare este slabă, deoarece acestea nu sunt capabile să reziste curenților puternici de aer. Deci, albina zboară numai atunci când puterea vântului este de până la 7 - 8 m / s, iar afidele - cu un vânt foarte slab, care nu depășește 2,2 m / s. Animalele din aceste locuri dezvoltă învelișuri dense care protejează corpul de răcire și pierderea de umiditate. Pe insulele oceanice cu vânturi puternice constante predomină păsările și mai ales insectele care și-au pierdut capacitatea de a zbura, le lipsesc aripile, deoarece cei care sunt capabili să zboare în aer sunt aruncați în mare de vânt și mor.

Vântul provoacă o modificare a intensității transpirației la plante și este deosebit de pronunțat în timpul vântului uscat care usucă aerul și poate duce la moartea plantelor. Principalul rol ecologic al mișcărilor orizontale ale aerului (vânturilor) este indirect și constă în întărirea sau slăbirea impactului asupra organismelor terestre a unor factori de mediu atât de importanți precum temperatura și umiditatea. Vânturile măresc întoarcerea umezelii și căldurii către animale și plante.

Cu vânt, căldura este mai ușor de tolerat, iar înghețurile sunt mai dificile, uscarea și răcirea organismelor au loc mai repede.

Organismele terestre există în condiții de presiune relativ scăzută, care se datorează densității scăzute a aerului. În general, organismele terestre sunt mai stenobatice decât cele acvatice, deoarece fluctuațiile obișnuite de presiune din mediul lor sunt fracțiuni din atmosferă, iar pentru cele care se ridică la înălțimi mari, de exemplu, păsările, nu depășesc 1/3 din cea normală.

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

Oxigenul, datorită conținutului său constant ridicat în aer, nu este un factor de limitare a vieții în mediul terestru. Conținutul ridicat de oxigen a contribuit la creșterea metabolismului organismelor terestre, iar pe baza eficienței ridicate a proceselor oxidative a apărut homoiotermia animalelor. Numai pe alocuri, în condiții specifice, se creează o deficiență temporară de oxigen, de exemplu, în reziduurile vegetale în descompunere, stocurile de cereale, făină etc.

În unele zone ale stratului de suprafață al aerului, conținutul de dioxid de carbon poate varia în limite destul de semnificative. Deci, în absența vântului în marile centre industriale, orașe, concentrația acestuia poate crește de zece ori.

Modificări zilnice regulate ale conținutului de acid carbonic din straturile de suprafață, datorită ritmului fotosintezei plantelor (Fig. 5.17).

Orez. 5.17. Modificări diurne ale profilului vertical

Concentrațiile de CO2 în aerul pădurii (din V. Larcher, 1978)

Folosind exemplul modificărilor zilnice ale profilului vertical al concentrației de CO2 în aerul pădurii, se arată că în timpul zilei, la nivelul coroanelor copacilor, se consumă dioxid de carbon pentru fotosinteză, iar în absența vântului, o zonă săracă în Aici se formează CO2 (305 ppm), în care intră CO din atmosferă și sol (respirația solului). Noaptea se stabilește o stratificare stabilă a aerului cu o concentrație crescută de CO2 în stratul de subsol. Fluctuațiile sezoniere ale dioxidului de carbon sunt asociate cu modificări ale intensității respirației organismelor vii, în principal microorganisme din sol.

Dioxidul de carbon este toxic în concentrații mari, dar astfel de concentrații sunt rare în natură. Conținutul scăzut de CO2 inhibă procesul de fotosinteză. Pentru a crește rata fotosintezei în practica sere și sere (în condiții de sol închis), concentrația de dioxid de carbon este adesea crescută artificial.

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

Principala sursă modernă de poluare fizică și chimică a atmosferei este antropică: întreprinderi industriale și de transport, eroziunea solului etc. Astfel, dioxidul de sulf este otrăvitor pentru plante în concentrații de la o cincizeci de mii la o milioneme din volumul aerului. Lichenii mor deja la urme de dioxid de sulf din mediu. Prin urmare, plantele deosebit de sensibile la SO2 sunt adesea folosite ca indicatori ai conținutului acestuia în aer. Molidul și pinul comun, artarul, teiul, mesteacănul sunt sensibili la fum.

Modul de lumină. Cantitatea de radiație care ajunge la suprafața Pământului este determinată de latitudinea geografică a zonei, lungimea zilei, transparența atmosferei și unghiul de incidență al razelor solare. În diferite condiții meteorologice, 42 - 70% din constanta solară ajunge la suprafața Pământului. Trecând prin atmosferă, radiația solară suferă o serie de modificări nu numai în termeni cantitativi, ci și în compoziție. Radiația cu unde scurte este absorbită de ecranul cu ozon și de oxigenul atmosferic. Razele infrarosii sunt absorbite in atmosfera de vaporii de apa si dioxidul de carbon. Restul sub formă de radiație directă sau împrăștiată ajunge la suprafața Pământului.

Totalul radiației solare directe și împrăștiate este de la 7 la 7n din radiația totală, în timp ce în zilele înnorate radiația împrăștiată este de 100%. La latitudini mari predomină radiația difuză, la tropice - radiația directă. Radiația împrăștiată conține până la 80% raze galben-roșii la amiază, directe - de la 30 la 40%. În zilele senine și însorite, radiația solară care ajunge la suprafața Pământului este 45% lumină vizibilă (380 - 720 nm) și 45% radiație infraroșie. Doar 10% este reprezentat de radiațiile ultraviolete. Conținutul de praf din atmosferă are un efect semnificativ asupra regimului de radiații. Datorită poluării sale, în unele orașe, iluminarea poate fi cu 15% sau mai mică decât iluminarea din afara orașului.

Iluminarea de pe suprafața Pământului variază foarte mult. Totul depinde de înălțimea Soarelui deasupra orizontului sau de unghiul de incidență al razelor solare, de lungimea zilei și de condițiile meteorologice și de transparența atmosferei (Fig. 5.18).

Orez. 5.18. Distribuţia radiaţiei solare în funcţie de

înălțimea Soarelui deasupra orizontului (A1 - mare, A2 - scăzut)

Intensitatea luminii variază, de asemenea, în funcție de perioada anului și de ora din zi. În unele zone ale Pământului, calitatea luminii este, de asemenea, inegală, de exemplu, raportul dintre razele cu unde lungi (roșii) și unde scurte (albastre și ultraviolete). Razele cu unde scurte, după cum se știe, sunt mai absorbite și împrăștiate de atmosferă decât cele cu unde lungi. Prin urmare, în zonele muntoase, există întotdeauna mai multă radiație solară cu unde scurte.

Copacii, arbuștii, culturile de plante umbră zona, creează un microclimat deosebit, slăbind radiația (Fig. 5.19).

Orez. 5.19. Atenuarea radiațiilor:

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

Astfel, în diferite habitate, nu numai intensitatea radiației, ci și compoziția sa spectrală, durata de iluminare a plantelor, distribuția spațială și temporală a luminii de diferite intensități etc. După cum am observat mai devreme, în ceea ce privește lumina, se disting trei grupuri principale de plante: iubitoare de lumină (heliofite), iubitoare de umbră (sciofite) și tolerante la umbră. Plantele iubitoare de lumină și iubitoare de umbră diferă în poziția optimului ecologic.

La plantele iubitoare de lumină, se află în zona de plină lumină solară. Umbrirea puternică are un efect deprimant asupra lor. Acestea sunt plantele din zonele deschise de teren sau ierburile de stepă și de luncă bine luminate (nivelul superior al ierburilor), lichenii de stâncă, plantele erbacee de primăvară timpurie din pădurile de foioase, cele mai cultivate plante de teren deschis și buruienile etc. Plantele iubitoare de umbră au un optim în lumină slabă și nu suportă lumina puternică. Acestea sunt în principal nivelurile umbrite inferioare ale comunităților complexe de plante, unde umbrirea este rezultatul „interceptării” luminii de către plantele mai înalte și concuitorii. Aceasta include multe plante de interior și de seră. În cea mai mare parte, aceștia sunt nativi din acoperirea erbacee sau din flora epifitelor pădurilor tropicale.

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

Plantele din mediul sol-aer au dezvoltat adaptări la diverse condiții ale regimului luminos: anatomo-morfologic, fiziologic etc.

Un bun exemplu de adaptări anatomice și morfologice este schimbarea aspectului în diferite condiții de lumină, de exemplu, dimensiunea inegală a lamelor frunzelor la plantele înrudite în poziție sistematică, dar care trăiesc în condiții de iluminare diferite (clopot de luncă - Campanula patula și clopot de pădure - C. trachelium, violet de câmp - Viola arvensis care crește în câmpuri, pajiști, margini și violete de pădure - V. mirabilis), fig. 5.20.

Orez. 5.20. Distribuția dimensiunilor frunzelor în funcție de condiții

habitate vegetale: de la umed la uscat și de la umbrit la însorit

Notă. Zona umbrită corespunde condițiilor existente în natură.

În condiții de exces și lipsă de lumină, dispunerea lamelor frunzelor în plante în spațiu variază semnificativ. La plantele heliofite, frunzele sunt orientate spre reducerea apariției radiațiilor în timpul celor mai „periculoase” ore de zi. Lamele frunzelor sunt situate vertical sau la un unghi mare față de planul orizontal, astfel încât în ​​timpul zilei frunzele primesc în mare parte raze de alunecare (Fig. 5.21).

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

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

Orez. 5.21. Recepția radiației solare directe (S) și împrăștiate (D) către plantele cu frunze orizontale (A), verticale (B) și orientate diferit (C) (după I. A. Shulgin, 1967)

1,2 - frunze cu diferite unghiuri de înclinare; S1, S2 - furnizarea de radiații directe către acestea; Stotal - aportul total al plantei

Adesea, plantele tolerante la umbră sunt capabile de mișcări de protecție: schimbând poziția lamelor frunzelor atunci când lumina puternică le lovește. Locurile de acoperire cu iarbă cu frunze de oxalis îndoite coincid relativ exact cu locația unor pete solare mari de lumină. O serie de caracteristici adaptative pot fi remarcate în structura frunzei ca principal receptor al radiației solare. De exemplu, la multe heliofite, suprafața frunzei contribuie la reflectarea luminii solare (strălucitoare - în dafin, acoperită cu un strat ușor păros - în cactus, lapte) sau la slăbirea acțiunii acestora (cuticulă groasă, pubescență densă). Structura internă a frunzei se caracterizează printr-o dezvoltare puternică a țesutului de palisadă, prezența unui număr mare de cloroplaste mici și ușoare (Fig. 5.22).

Una dintre reacțiile de protecție ale cloroplastelor la excesul de lumină este capacitatea lor de a-și schimba orientarea și de a se mișca în celulă, ceea ce este pronunțat la plantele ușoare.

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

Orez. 5.22. Diferite dimensiuni de cloroplaste în toleranță la umbră

(A) și plante fotofile (B):

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

Adaptările fiziologice ale plantelor la condițiile de lumină ale mediului sol-aer acoperă diverse funcții vitale. S-a stabilit că procesele de creștere la plantele iubitoare de lumină reacționează mai sensibil la lipsa luminii în comparație cu cele de umbră. Ca urmare, se observă o alungire crescută a tulpinilor, care ajută plantele să pătrundă spre lumină, în nivelurile superioare ale comunităților de plante.

Principalele adaptări fiziologice la lumină se află în domeniul fotosintezei. Într-o formă generală, modificarea fotosintezei în funcție de intensitatea luminii este exprimată prin „curba luminii de fotosinteză”. Următorii parametri au importanță ecologică (Fig. 5.23).

1. Punctul de intersecție al curbei cu axa ordonatelor (Fig. 5.23, a) corespunde mărimii și direcției schimbului de gaze din plante în întuneric complet: nu are loc fotosinteză, are loc respirația (nu absorbția, ci eliberarea de CO2). ), prin urmare punctul a se află sub axa absciselor.

2. Punctul de intersecție a curbei luminii cu axa absciselor (Fig. 5.23, b) caracterizează „punctul de compensare”, adică intensitatea luminii la care fotosinteza (absorbția CO2) echilibrează respirația (eliberarea CO2).

3. Intensitatea fotosintezei cu creșterea luminii crește doar până la o anumită limită, apoi rămâne constantă - curba luminii a fotosintezei atinge un „plato de saturație”.

Orez. 5.23. Curbele de lumină ale fotosintezei:

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

Pe fig. 5.23 aria de inflexiune este indicată condiționat de o curbă netedă, a cărei rupere corespunde punctului c. Proiecția punctului la pe axa absciselor (punctul d) caracterizează intensitatea luminii „saturată”, adică o astfel de valoare, peste care lumina nu mai crește intensitatea fotosintezei. Proiecția pe axa ordonatelor (punctul e) corespunde cu cea mai mare intensitate a fotosintezei pentru o specie dată într-un mediu sol-aer dat.

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

Plantele prezintă dinamică sezonieră în reacția lor la lumină. Astfel, la începutul primăverii în pădure, frunzele rogozului păros (Carex pilosa) care tocmai au apărut în pădure au un platou de saturație luminoasă a fotosintezei pentru 20-25 mii de lux; Adică, frunzele dobândesc capacitatea pentru a folosi mai eficient lumina slabă, iar aceste frunze, după ce iernează sub coronamentul unei păduri de primăvară fără frunze, arată din nou trăsăturile „luminoase” ale fotosintezei.

O formă particulară de adaptare fiziologică cu o lipsă accentuată de lumină este pierderea capacității plantei de fotosinteză, trecerea la nutriția heterotrofă cu substanțe organice gata preparate. Uneori, o astfel de tranziție a devenit ireversibilă din cauza pierderii clorofilei de către plante, de exemplu, orhideele din pădurile umbroase de molid (Goodyera repens, Weottia nidus avis), viermii acvatici (Monotropa hypopitys). Ei trăiesc pe materie organică moartă obținută din specii de arbori și alte plante. Această metodă de nutriție se numește saprofită, iar plantele se numesc saprofite.

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

regimul apei. Deficiența de umiditate este una dintre cele mai semnificative caracteristici ale mediului terestre-aer al vieții. Evoluția organismelor terestre a avut loc prin adaptarea la extracția și conservarea umidității. Modurile de umiditate a mediului pe uscat sunt variate - de la saturația completă și constantă a aerului cu vapori de apă, unde cad anual câteva mii de milimetri de precipitații (regiuni ale climatului ecuatorial și musonic-tropical) până la absența aproape completă a acestora în aerul uscat al deserturi. Deci, în deșerturile tropicale, precipitațiile medii anuale sunt mai mici de 100 mm pe an și, în același timp, nu plouă în fiecare an.

Cantitatea anuală de precipitații nu face întotdeauna posibilă evaluarea disponibilității apei a organismelor, deoarece aceeași cantitate de precipitații poate caracteriza un climat deșert (în subtropicale) și foarte umed (în Arctica). Un rol important îl joacă raportul dintre precipitații și evaporare (evaporarea totală anuală de la suprafața liberă a apei), care, de asemenea, nu este același în diferite regiuni ale globului. Zonele în care această valoare depășește cantitatea anuală de precipitații sunt numite aride (uscate, aride). Aici, de exemplu, plantele se confruntă cu o lipsă de umiditate în cea mai mare parte a sezonului de creștere. Zonele în care plantele sunt asigurate cu umiditate se numesc umede sau umede. Adesea, se disting și zone de tranziție - semiaride (semiaride).

Dependența vegetației de precipitațiile și temperatura medie anuală este prezentată în fig. 5.24.

Orez. 5.24. Dependența vegetației de media anuală

precipitatii si temperatura:

1 - pădure tropicală; 2 - pădure de foioase; 3 - stepă;

4 - deșert; 5 - pădure de conifere; 6 - tundra arctică și montană

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

Pe fig. 5.25 de la stânga la dreapta arată trecerea de la algele inferioare care trăiesc în apă cu celule fără vacuole la alge terestre poikilohidrice primare, formarea de vacuole în algele verzi acvatice și carofite, trecerea de la talofite cu vacuole la cormofitele homoiohidride (distribuția mușchilor). - hidrofitele se limitează încă la habitatele cu umiditate ridicată a aerului, în habitatele uscate mușchii devin secundar poikilohidric); printre ferigi și angiosperme (dar nu printre gimnosperme) există și forme poikilohidrice secundare. Majoritatea plantelor cu tulpina frunzelor sunt homoiohidrice datorită prezenței protecției cuticulare împotriva transpirației și vacuolizării puternice a celulelor lor. Trebuie remarcat faptul că xerofilitatea animalelor și plantelor este caracteristică numai mediului sol-aer.

Orez. 5.25. Adaptarea metabolismului apei al plantelor la cel terestre

stilul de viață (din W. Larcher, 1978)

Precipitațiile (ploaie, grindină, zăpadă), pe lângă faptul că furnizează apă și creează rezerve de umiditate, joacă adesea un alt rol ecologic. De exemplu, în timpul ploilor abundente, solul nu are timp să absoarbă umiditatea, apa curge rapid în pâraiele puternice și transportă adesea plante slab înrădăcinate, animale mici și pământ fertil în lacuri și râuri. În zonele inundabile, ploile pot provoca inundații și astfel pot afecta negativ plantele și animalele care trăiesc acolo. În locurile inundate periodic, se formează faună și floră deosebită de luncă.

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

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

Pentru animalele mari, stratul de zăpadă de iarnă le împiedică adesea să caute hrană și să se miște, mai ales când se formează o crustă de gheață la suprafață. Astfel, elanul (Alces alces) depășește liber un strat de zăpadă de până la 50 cm adâncime, dar acest lucru nu este disponibil pentru animalele mai mici. Adesea, în timpul iernilor cu zăpadă, se observă moartea căprioarelor și mistreților.

O cantitate mare de ninsoare are, de asemenea, un efect negativ asupra plantelor. Pe lângă deteriorările mecanice sub formă de spargeri de zăpadă sau zăpadă, un strat gros de zăpadă poate duce la umezirea plantelor, iar în timpul topirii zăpezii, mai ales într-o primăvară lungă, la umezirea plantelor.

Orez. 5.26. Suprafata de sustinere

membre ale unei potârnichi albe

iarna (A) si vara (B)

Plantele și animalele suferă de temperaturi scăzute cu vânturi puternice în iernile cu puțină zăpadă. Așadar, în anii când există puțină zăpadă, mor rozătoarele asemănătoare șoarecilor, alunițele și alte animale mici. În același timp, în latitudinile în care precipitațiile sub formă de zăpadă cad iarna, plantele și animalele s-au adaptat istoric la viața în zăpadă sau la suprafața ei, având dezvoltat diverse caracteristici anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură. De exemplu, la unele animale, suprafața de susținere a picioarelor crește în timpul iernii prin murdărirea lor cu păr dur (Fig. 5.26), pene și scuturi cornoase.

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

Albul stratului de zăpadă demască animalele întunecate. Schimbarea sezonieră a culorii la potârnichile albe și tundra, hermină (Fig. 5.27), iepure de câmp, nevăstuică, vulpea arctică, fără îndoială, este asociată cu selecția pentru camuflaj sub culoarea de fundal.

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

Absorbția de către părțile aeriene a umezelii picături-lichide căzute sub formă de ploaie, precum și a umidității vaporoase din aer, la plantele superioare se găsește în epifitele pădurilor tropicale, care absorb umiditatea pe întreaga suprafață a frunzelor și a rădăcinilor aeriene. Umiditatea vaporoasă din aer poate fi absorbită de ramurile unor arbuști și copaci, precum saxaul - Halaxylon persicum, H. aphyllum. La sporii superiori și în special la plantele inferioare, absorbția umidității de către părțile supraterane este modalitatea obișnuită de nutriție a apei (mușchi, licheni etc.). Cu o lipsă de umiditate a mușchilor, lichenii sunt capabili să supraviețuiască mult timp într-o stare aproape de uscare la aer, căzând în animație suspendată. Dar, de îndată ce plouă, aceste plante absorb rapid umiditatea cu toate părțile pământului, devin moi, restabilesc turgul, reia procesele de fotosinteză și creștere.

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

Excesul de umiditate este îndepărtat prin gutație - aceasta este eliberarea apei prin celule secretoare speciale situate de-a lungul marginii sau pe marginea frunzei (Fig. 5.28).

Orez. 5.28. Tipuri de gutație în diferite plante

(după A.M. Grodzinsky, 1965):

1 - în cereale, 2 - în căpșuni, 3 - în lalele, 4 - în lapte,

5 - pentru Sarmatian Bellevalia, 6 - pentru trifoi

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

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

Când se caracterizează cantitativ habitatul plantelor prin factorul apă, se folosesc indicatori care reflectă conținutul și distribuția umidității nu numai în aer, ci și în sol. Apa din sol, sau umiditatea solului, este una dintre principalele surse de umiditate pentru plante. Apa din sol este într-o stare fragmentată, intercalate în pori de diferite dimensiuni și forme, are o interfață mare cu solul și conține o serie de cationi și anioni. Prin urmare, umiditatea solului este eterogenă în proprietăți fizice și chimice. Nu toată apa conținută în sol poate fi folosită de plante. După starea fizică, mobilitatea, disponibilitatea și importanța plantelor, apa din sol este împărțită în gravitațională, higroscopică și capilară.

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

Cantitatea totală de apă care poate fi reținută de sol (determinată prin adăugarea de apă în exces și apoi așteptarea până când se oprește din picurare) se numește capacitatea câmpului.

În consecință, cantitatea totală de apă din sol nu poate caracteriza gradul de asigurare a plantelor cu umiditate. Pentru a-l determina, coeficientul de ofilire trebuie scăzut din cantitatea totală de apă. Cu toate acestea, apa din sol disponibilă fizic nu este întotdeauna disponibilă fiziologic plantelor din cauza temperaturii scăzute a solului, lipsei de oxigen în apa din sol și aerul din sol, aciditatea solului și concentrația mare de săruri minerale dizolvate în apa din sol. Discrepanța dintre absorbția apei de către rădăcini și eliberarea acesteia de către frunze duce la ofilirea plantelor. Dezvoltarea nu numai a părților supraterane, ci și a sistemului radicular al plantelor depinde de cantitatea de apă disponibilă fiziologic. La plantele care cresc pe soluri uscate, sistemul radicular, de regulă, este mai ramificat, mai puternic decât pe solurile umede (Fig. 5.29).

Orez. 5.29. Sistemul radicular al grâului de iarnă

(conform lui V. G. Khrzhanovsky et al., 1994):

1 - cu o cantitate mare de precipitații; 2 - cu o medie;

3 - cu un mic

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

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

Fluctuațiile de temperatură pe suprafața solului sunt și mai semnificative.

Plantele terestre ocupă o zonă adiacentă suprafeței solului, adică „interfeței”, pe care are loc trecerea razelor incidente de la un mediu la altul sau, în alt mod, de la transparent la opac. Pe aceasta suprafata se creeaza un regim termic special: ziua - incalzire puternica datorita absorbtiei razelor termice, noaptea - racire puternica datorita radiatiilor. De aici, stratul de suprafață de aer se confruntă cu cele mai mari fluctuații zilnice de temperatură, care sunt cele mai pronunțate pe solul gol.

Regimul termic al unui habitat de plante, de exemplu, este caracterizat pe baza măsurătorilor de temperatură direct în copertina. În comunitățile ierboase se fac măsurători în interiorul și la suprafața ierburii, iar în păduri, unde există un anumit gradient vertical de temperatură, în mai multe puncte la diferite înălțimi.

Rezistența la schimbările de temperatură în mediu în organismele terestre este diferită și depinde de habitatul specific în care trăiesc. Astfel, plantele terestre cu frunze cresc în cea mai mare parte într-un interval larg de temperatură, adică sunt euritermale. Intervalul lor de viață în stare activă se extinde, de regulă, de la 5 la 55°C, în timp ce între 5 și 40°C aceste plante sunt productive. Plantele din regiunile continentale, care se caracterizează printr-o variație clară a temperaturii diurne, se dezvoltă cel mai bine atunci când noaptea este cu 10-15°C mai rece decât ziua. Acest lucru se aplică majorității plantelor din zona temperată - cu o diferență de temperatură de 5-10 ° C și plantelor tropicale cu o amplitudine și mai mică - aproximativ 3 ° C (Fig. 5.30).

Orez. 5.30. Zone cu temperaturi optime pentru creștere și

dezvoltarea diferitelor plante (conform lui Went, 1957)

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

Pentru a atinge un anumit stadiu de dezvoltare (de exemplu, la insecte - dintr-un ou), i.e. pupația, stadiul imaginar, necesită întotdeauna o anumită sumă de temperaturi. Produsul temperaturii efective (temperatura peste punctul zero de dezvoltare, adică T-To) cu durata dezvoltării (t) dă constanta termică de dezvoltare specifică speciei c=t(T-To). Folosind această ecuație, este posibil să se calculeze timpul de debut al unui anumit stadiu de dezvoltare, de exemplu, a unui dăunător al plantelor, la care lupta împotriva acestuia este eficientă.

Plantele ca organisme poikiloterme nu au propria lor temperatură stabilă a corpului. Temperatura lor este determinată de echilibrul termic, adică de raportul dintre absorbția și returnarea energiei. Aceste valori depind de multe proprietăți atât ale mediului înconjurător (dimensiunea sosirii radiațiilor, temperatura aerului înconjurător și mișcarea acestuia), cât și ale plantelor în sine (culoarea și alte proprietăți optice ale plantei, dimensiunea și aranjarea frunzele etc.). Rolul principal este jucat de efectul de răcire al transpirației, care previne supraîncălzirea puternică a plantelor din habitatele fierbinți. Ca urmare a motivelor de mai sus, temperatura plantelor diferă de obicei (deseori destul de semnificativ) de temperatura aerului înconjurător. Aici sunt posibile trei situații: temperatura plantei este peste temperatura ambiantă, sub aceasta, egală sau foarte apropiată de aceasta. Excesul de temperatură a plantelor față de temperatura aerului are loc nu numai în habitatele puternic încălzite, ci și în habitatele mai reci. Acest lucru este facilitat de culoarea închisă sau alte proprietăți optice ale plantelor, care cresc absorbția radiației solare, precum și caracteristicile anatomice și morfologice care reduc transpirația. Plantele arctice se pot încălzi destul de vizibil (Fig. 5.31).

Un alt exemplu este salcia pitică - Salix arctica din Alaska, ale cărei frunze sunt mai calde decât aerul cu 2-11 °C în timpul zilei și chiar cu 1-3 °C în timpul nopții în timpul zilei polare „non-stop”. ”.

Pentru efemeroidele de primăvară timpurie, așa-numitele „ghiocei”, încălzirea frunzelor oferă posibilitatea unei fotosinteze destul de intense în zilele însorite, dar încă reci de primăvară. Pentru habitatele reci sau cele asociate cu fluctuațiile sezoniere de temperatură, o creștere a temperaturii plantelor este foarte importantă din punct de vedere ecologic, deoarece procesele fiziologice devin independente, în anumite limite, de fondul termic din jur.

Orez. 5.31. Distribuția temperaturii în planta de rozetă de tundra arctică (Novosieversia glacialis) într-o dimineață însorită de iunie la o temperatură a aerului de 11,7 ° C (conform lui B. A. Tikhomirov, 1963)

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

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

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

În mediul sol-aer, condițiile de viață sunt complicate de existența schimbărilor meteorologice. Vremea este starea în continuă schimbare a atmosferei de lângă suprafața pământului, până la aproximativ 20 km (limita troposferei). Variabilitatea vremii se manifestă prin variația constantă a combinației unor astfel de factori de mediu precum temperatura și umiditatea aerului, înnorarea, precipitațiile, puterea și direcția vântului etc. (Fig. 5.32).

Orez. 5.32. Fronturi atmosferice peste teritoriul Rusiei

Odată cu alternarea lor regulată în ciclul anual, schimbările meteorologice se caracterizează prin fluctuații neperiodice, care complică semnificativ condițiile de existență a organismelor terestre. Pe fig. 5.33, folosind exemplul omizii moliei carpocapsa pomonella, este prezentată dependența mortalității de temperatură și umiditate relativă.

Orez. 5.33. Mortalitatea omizilor moliei carpocapsa

pomonella în funcție de temperatură și umiditate (după R. Dajo, 1975)

De aici rezultă că curbele de mortalitate egală sunt concentrice și că zona optimă este limitată de umiditatea relativă de 55 și 95% și temperaturi de 21 și 28°C.

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

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

Principalii factori climatici sunt temperatura și umiditatea, măsurate prin cantitatea de precipitații și saturația aerului cu vapori de apă. Astfel, în țările îndepărtate de mare, are loc o tranziție treptată de la un climat umed printr-o zonă intermediară semiaridă cu perioade de secetă ocazională sau periodică la un teritoriu arid, care se caracterizează prin secetă prelungită, salinizarea solului și a apei (Fig. 5.34).

În cursul evoluției, acest mediu a fost stăpânit mai târziu decât apa. Particularitatea sa constă în faptul că este gazos, prin urmare se caracterizează prin umiditate scăzută, densitate și presiune, conținut ridicat de oxigen. În cursul evoluției, organismele vii au dezvoltat adaptările anatomice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură necesare.

Animalele din mediul sol-aer se deplasează prin sol sau prin aer (păsări, insecte), iar plantele prind rădăcini în sol. În acest sens, animalele au dezvoltat plămâni și trahee, în timp ce plantele au dezvoltat un aparat stomatic, adică. organe prin care locuitorii pământului ai planetei absorb oxigenul direct din aer. Organele scheletice, care asigură autonomie de mișcare pe uscat și susțin corpul cu toate organele sale în condiții de densitate scăzută a mediului, de mii de ori mai mică decât apa, au primit o dezvoltare puternică. Factorii ecologici din mediul terestru-aer se deosebesc de alte habitate prin intensitate mare a luminii, fluctuații semnificative ale temperaturii și umidității aerului, corelarea tuturor factorilor cu localizarea geografică, schimbarea anotimpurilor anului și a orei zilei. Impactul lor asupra organismelor este indisolubil legat de mișcarea aerului și poziția față de mări și oceane și este foarte diferit de impactul asupra mediului acvatic (Tabelul 1).

Tabelul 5

Condițiile de viață ale organismelor din aer și apă

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

mediul aerian

mediu acvatic

Umiditate	Foarte important (deseori în lipsă)	Nu are (întotdeauna în exces)
Densitate	Minor (cu excepția solului)	Mare în comparație cu rolul său pentru locuitorii aerului
Presiune	Are aproape nu	Mare (poate atinge 1000 de atmosfere)
Temperatura	Semnificativ (fluctuează în limite foarte largi - de la -80 la + 100 ° С și mai mult)	Mai mică decât valoarea pentru locuitorii aerului (fluctuează mult mai puțin, de obicei de la -2 la + 40 ° C)
Oxigen	Minor (în mare parte în exces)	Esențial (deseori în lipsă)
solide în suspensie	neimportant; nu este folosit pentru alimente (în principal minerale)	Important (sursă de hrană, în special materie organică)
Soluții în mediu	Într-o oarecare măsură (relevant doar în soluțiile de sol)	Important (într-o anumită cantitate necesară)

Animalele și plantele terestre și-au dezvoltat propriile adaptări, nu mai puțin originale, la factorii de mediu negativi: structura complexă a corpului și a tegumentelor sale, frecvența și ritmul ciclurilor de viață, mecanismele de termoreglare etc. S-a dezvoltat mobilitatea animală intenționată în căutarea hranei. , sporii transportați de vânt, semințele și polenul plantelor, precum și al plantelor și animalelor, a căror viață este în întregime conectată cu mediul aerian. S-a format o relație funcțională, de resurse și mecanică excepțional de strânsă cu solul.

Multe dintre adaptările pe care le-am discutat mai sus ca exemple în caracterizarea factorilor de mediu abiotici. Prin urmare, nu are sens să repetăm ​​acum, pentru că vom reveni la ele în exerciții practice

Solul ca habitat

Pământul este singura dintre planete care are sol (edasferă, pedosferă) - o înveliș specială, superioară de pământ. Această coajă s-a format într-un timp previzibil din punct de vedere istoric - are aceeași vârstă cu viața terestră de pe planetă. Pentru prima dată, la întrebarea despre originea solului a răspuns M.V. Lomonosov („Pe straturile pământului”): „... solul a venit din îndoirea corpurilor animale și vegetale... în timpul perioadei...”. Și marele om de știință rus tu. Tu. Dokuchaev (1899: 16) a fost primul care a numit solul un corp natural independent și a demonstrat că solul este „... același corp natural-istoric independent ca orice plantă, orice animal, orice mineral... este rezultatul, un funcția activității cumulate, reciproce, a climei unei anumite zone, a organismelor ei vegetale și animale, a reliefului și a vechimii țării..., în sfârșit, subsolurile, adică roci parentale de pământ... Toți acești agenți formatori de sol, în esență, sunt complet echivalente ca mărime și ocupă o parte egală în formarea solului normal...”.

Și binecunoscutul om de știință a solului modern N.A. Kachinsky („Pământul, proprietățile și viața sa”, 1975) dă următoarea definiție a solului: „Sub sol trebuie înțelese toate straturile de suprafață ale rocilor, prelucrate și modificate de influența combinată a climei (lumină, căldură, aer, apă), organisme vegetale și animale”.

Principalele elemente structurale ale solului sunt: ​​baza minerala, materia organica, aerul si apa.

Baza minerala (schelet)(50-60% din solul total) este o substanță anorganică formată ca urmare a rocii de munte subiacente (părinte, părinte) ca urmare a intemperiilor sale. Dimensiunile particulelor scheletice: de la bolovani și pietre până la cele mai mici granule de nisip și particule de nămol. Proprietățile fizico-chimice ale solurilor sunt determinate în principal de compoziția rocilor părinte.

Permeabilitatea și porozitatea solului, care asigură circulația atât a apei, cât și a aerului, depind de raportul dintre argilă și nisip din sol, de dimensiunea fragmentelor. În climatele temperate, este ideal dacă solul este format din cantități egale de argilă și nisip, adică. reprezintă lut. În acest caz, solurile nu sunt amenințate nici de îmbinarea cu apă, nici de uscare. Ambele sunt la fel de dăunătoare atât pentru plante, cât și pentru animale.

materie organică- până la 10% din sol, este format din biomasă moartă (masă vegetală - așternut de frunze, ramuri și rădăcini, trunchiuri moarte, cârpe de iarbă, organisme ale animalelor moarte), zdrobită și prelucrată în humus de sol de către microorganisme și anumite grupuri de animale si plante. Elementele mai simple formate ca urmare a descompunerii materiei organice sunt din nou asimilate de plante si sunt implicate in ciclul biologic.

Aer(15-25%) în sol este conținut în cavități - pori, între particule organice și minerale. În absență (soluri grele argiloase) sau când porii sunt umpluți cu apă (în timpul inundațiilor, dezghețului permafrostului), aerarea în sol se înrăutățește și se dezvoltă condiții anaerobe. În astfel de condiții, procesele fiziologice ale organismelor care consumă oxigen - aerobi - sunt inhibate, descompunerea materiei organice este lentă. Acumulându-se treptat, formează turbă. Rezervele mari de turbă sunt caracteristice mlaștinilor, pădurilor mlăștinoase și comunităților de tundră. Acumularea de turbă este deosebit de pronunțată în regiunile nordice, unde răceala și îndesarea solurilor se determină și se completează reciproc.

Apă(25-30%) în sol este reprezentată de 4 tipuri: gravitațională, higroscopică (legată), capilară și vaporoasă.

Gravitatie- apa mobilă, ocupând goluri largi între particulele de sol, se scurge în jos cu propria greutate până la nivelul apei subterane. Se absoarbe usor de catre plante.

higroscopic, sau legat– este adsorbită în jurul particulelor coloidale (argilă, cuarț) ale solului și este reținută sub formă de peliculă subțire datorită legăturilor de hidrogen. Se eliberează din ele la temperatură ridicată (102-105°C). Este inaccesibil plantelor, nu se evaporă. În solurile argiloase, o astfel de apă este de până la 15%, în soluri nisipoase - 5%.

capilar- este ținut în jurul particulelor de sol prin forța tensiunii superficiale. Prin pori și canale înguste - capilare, se ridică de la nivelul apei subterane sau se abate din cavitățile cu apă gravitațională. Reținut mai bine de solurile argiloase, se evaporă ușor. Plantele îl absorb ușor.

Habitatul este mediul imediat în care există un organism viu (animal sau plantă). Poate conține atât organisme vii, cât și obiecte de natură neînsuflețită, cât și orice număr de varietăți de organisme de la câteva specii la câteva mii, coexistând într-un anumit spațiu de viață. Habitatul aer-terestre include zone ale suprafeței pământului precum munți, savane, păduri, tundra, gheață polară și altele.

Habitat - planeta Pământ

Diferite părți ale planetei Pământ găzduiesc o mare diversitate biologică de specii de organisme vii. Există anumite tipuri de habitate animale. Regiunile calde și aride sunt adesea acoperite de deșerturi fierbinți. În regiunile calde, umede, sunt umede

Există 10 tipuri principale de habitate terestre pe Pământ. Fiecare dintre ele are multe soiuri, în funcție de locul în care se află. Animalele și plantele care sunt tipice unui anumit habitat se adaptează la condițiile în care trăiesc.

savanele africane

Acest habitat comunitar ierboase tropicale aer-sol se găsește în Africa. Se caracterizează prin perioade lungi de secetă care urmează anotimpurilor umede cu precipitații abundente. Savanele africane găzduiesc un număr mare de ierbivore, precum și prădători puternici care se hrănesc cu ele.

Muntii

Este foarte frig pe vârfurile lanțurilor muntoase înalte și puține plante cresc acolo. Animalele care trăiesc în aceste locuri înalte sunt adaptate să facă față temperaturilor scăzute, lipsei de hrană și terenului abrupt și stâncos.

păduri veșnic verzi

Pădurile de conifere se găsesc adesea în zone răcoroase ale globului: Canada, Alaska, Scandinavia și regiuni din Rusia. Sunt dominați de molizi veșnic verzi, iar aceste zone găzduiesc animale precum elanul, castorul și lupul.

copaci de foioase

În zonele reci și umede, mulți copaci cresc rapid vara, dar își pierd frunzele iarna. Numărul de animale sălbatice din aceste zone variază sezonier, deoarece mulți migrează în alte zone sau hibernează în timpul iernii.

zonă temperată

Se caracterizează prin prerii și stepe ierboase uscate, pajiști, veri calde și ierni reci. Acest habitat terestru-aer găzduiește ierbivore gregare, cum ar fi antilopa și zimbrul.

zona mediteraneana

Terenurile din jurul Mării Mediterane au o climă caldă, dar aici sunt mai multe precipitații decât în ​​zonele deșertice. Aceste zone găzduiesc arbuști și plante care pot supraviețui doar cu acces la apă și sunt adesea infestate cu multe tipuri diferite de insecte.

Tundră

Un habitat aer-term, cum ar fi tundra, este acoperit de gheață pentru o mare parte a anului. Natura prinde viață doar primăvara și vara. Căprioarele trăiesc aici și păsările cuibăresc.

Junglă

Aceste păduri verzi dense cresc în apropierea ecuatorului și au cea mai bogată biodiversitate de organisme vii. Niciun alt habitat nu se mândrește cu atât de mulți locuitori ca o zonă acoperită cu păduri tropicale.

gheață polară

Regiunile reci din apropierea Polului Nord și Sud sunt acoperite cu gheață și zăpadă. Aici puteți întâlni pinguini, foci și urși polari, care își câștigă mijloacele de existență în apele înghețate ale oceanului.

Animale din habitatul sol-aer

Habitatele sunt împrăștiate pe vastul teritoriu al planetei Pământ. Fiecare este caracterizat de o anumită lume biologică și vegetală, ai cărei reprezentanți populează inegal planeta noastră. În părțile mai reci ale lumii, precum regiunile polare, nu există multe specii de faună care locuiesc în aceste zone și sunt special adaptate să trăiască la temperaturi scăzute. Unele animale sunt distribuite în întreaga lume în funcție de plantele pe care le mănâncă, de exemplu, panda uriaș locuiește în zone

Habitat aer-sol

Fiecare organism viu are nevoie de o locuință, adăpost sau mediu care să ofere securitate, temperatură ideală, hrană și reproducere - tot ceea ce este necesar pentru supraviețuire. Una dintre funcțiile importante ale unui habitat este aceea de a asigura temperatura ideală, deoarece schimbările extreme pot distruge un întreg ecosistem. O condiție importantă este și prezența apei, a aerului, a solului și a luminii solare.

Temperatura de pe Pământ nu este aceeași peste tot, în unele părți ale planetei (Polul Nord și Sud) termometrul poate scădea până la -88°C. În alte locuri, mai ales la tropice, este foarte cald și chiar cald (până la +50°C). Regimul de temperatură joacă un rol important în procesele de adaptare a habitatului sol-aer, de exemplu, animalele adaptate la temperaturi scăzute nu pot supraviețui în căldură.

Habitatul este mediul natural în care trăiește un organism. Animalele necesită cantități diferite de spațiu. Habitatul poate fi mare și să ocupe o pădure întreagă sau mic, ca nurca. Unii locuitori trebuie să apere și să apere un teritoriu imens, în timp ce alții au nevoie de un mic petic de spațiu în care să poată coexista relativ pașnic cu vecinii care locuiesc în apropiere.