Az állatok jellemzői a szárazföldi-levegő élőhelyen. Föld-levegő életkörnyezet, jellemzői. Élőhely - Föld bolygó

Az óra típusa - kombinált

Mód: részben keresés, problémabemutatás, reproduktív, magyarázó és szemléltető.

Cél:

A tanulók tudatában a megvitatott kérdések jelentőségének, a természettel és a társadalommal való kapcsolatának az élet tiszteletén alapuló építésének képessége, minden élőlény, mint a bioszféra egyedülálló és felbecsülhetetlen része iránt;

Feladatok:

Nevelési: bemutatja a természetben élő szervezetekre ható tényezők sokféleségét, a „káros és jótékony tényezők” fogalmának viszonylagosságát, a Föld bolygó életének sokféleségét és az élőlények alkalmazkodási lehetőségeit a környezeti feltételek teljes skálájához.

Nevelési: fejleszti a kommunikációs készségeket, az önálló ismeretek megszerzésének és a kognitív tevékenység ösztönzésének képességét; képes elemezni az információkat, kiemelni a legfontosabb dolgot a vizsgált anyagban.

Nevelési:

A természetben a viselkedéskultúra, a toleráns személyiség tulajdonságainak ápolása, az élő természet iránti érdeklődés és szeretet keltése, stabil pozitív attitűd kialakítása a Föld minden élő szervezetével szemben, a szépséglátás képességének fejlesztése.

Személyes: kognitív érdeklődés az ökológia iránt.. A természetes közösségek biotikus kapcsolatainak sokféleségére vonatkozó ismeretek megszerzésének megértése a természetes biocenózisok megőrzése érdekében. Az a képesség, hogy az élő természettel kapcsolatos cselekvéseiben és cselekedeteiben célokat és jelentést válasszon. A saját és az osztálytársak munkájának igazságos értékelésének szükségessége

Kognitív: képes különféle információforrásokkal dolgozni, egyik formából a másikba átalakítani, információkat összehasonlítani és elemezni, következtetéseket levonni, üzeneteket és prezentációkat készíteni.

Szabályozó: az önálló feladatok megszervezésének, a munkavégzés helyességének értékelésének és a tevékenységére való reflektálás képessége.

Kommunikáció: részt vesz a párbeszédben az órán; válaszoljon a tanár, osztálytársak kérdéseire, beszéljen közönség előtt multimédiás eszközökkel vagy más szemléltető eszközzel

Tervezett eredmények

Tantárgy: ismeri az „élőhely”, „ökológia”, „ökológiai tényezők” fogalmait, azok élő szervezetekre gyakorolt ​​hatását, „élő és élettelen dolgok közötti kapcsolatokat”; Legyen képes meghatározni a „biotikus tényezők” fogalmát; jellemezze a biotikus tényezőket, mondjon példákat.

Személyes: döntéseket hozni, információkat keresni és kiválasztani, összefüggéseket elemezni, összehasonlítani, választ találni egy problémás kérdésre

Metasubject: kapcsolatok olyan tudományágakkal, mint a biológia, kémia, fizika, földrajz. Cselekvések tervezése kitűzött céllal; megtalálja a szükséges információkat a tankönyvben és a szakirodalomban; természeti objektumok elemzését végezze; levonni a következtetést; fogalmazza meg saját véleményét.

Az oktatási tevékenység szervezési formája - egyén, csoport

Tanítási módok: vizuális-szemléltető, magyarázó-szemléltető, részben keresésre épülő, önálló munka kiegészítő szakirodalommal és tankönyvvel, COR-val.

Technikák: elemzés, szintézis, következtetés, információ fordítása egyik típusból a másikba, általánosítás.

Új anyagok tanulása

Föld-levegő környezet

A Föld felszínén élő szervezeteket gáznemű környezet veszi körül, amelyet alacsony páratartalom, sűrűség és nyomás, valamint magas oxigéntartalom jellemez. A talaj-levegő környezetben működő környezeti tényezők számos sajátosságban különböznek egymástól: más környezetekhez képest itt intenzívebb a fény, a hőmérséklet erősebb ingadozásokon megy keresztül, a páratartalom földrajzi elhelyezkedéstől, évszaktól és napszaktól függően jelentősen változik. Ezen tényezők szinte mindegyikének hatása szorosan összefügg a légtömegek mozgásával - a szelekkel.

Az evolúció során a talaj-levegő környezet lakói sajátos anatómiai, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és egyéb alkalmazkodásokat alakítottak ki. Szerveket szereztek, amelyek biztosítják a légköri levegő közvetlen asszimilációját a légzés során (növények sztómái, tüdeje és az állatok légcsője); Erőteljesen fejlődtek azok a vázképződmények, amelyek alacsony környezeti sűrűségű körülmények között támogatják a testet

(növények mechanikai és tartószövetei, állati vázak); komplex adaptációkat fejlesztettek ki a kedvezőtlen tényezők elleni védelem érdekében (életciklusok periodicitása és ritmusa, a test összetett szerkezete, hőszabályozási mechanizmusok stb.); a talajjal (növénygyökerekkel) szorosabb kapcsolat alakult ki; nagyobb mozgást tapasztalt az állatok élelem után kutatva; repülő állatok és gyümölcsök, magvak és légáramlatok által szállított virágpor jelentek meg.

Tekintsük az élet föld-levegő környezetének fő abiotikus tényezőit.

Levegő.

A tengerszinti száraz levegő (térfogat szerint) 78% nitrogénből, 21% oxigénből, 0,03% szén-dioxidból áll; legalább 1%-a inert gáz.

Az oxigén az élőlények túlnyomó többségének légzéséhez szükséges, a szén-dioxidot a növények a fotoszintézis során használják fel. A légtömegek mozgása (szél) megváltoztatja a levegő hőmérsékletét és páratartalmát, és mechanikai hatással van az élőlényekre. A szél megváltoztatja a párologtatást a növényekben. Ez különösen szembetűnő száraz szél idején, amely kiszárítja a levegőt, és gyakran a növények pusztulását okozza. A szél jelentős szerepet játszik az anemofilek - szélporzású növények - beporzásában. A szelek határozzák meg a rovarok, például a réti lepkék, a sivatagi sáskák és a maláriás szúnyogok vándorlásának irányát.

Csapadék.

A csapadék eső, hó vagy jégeső formájában megváltoztatja a levegő és a talaj páratartalmát, a növények számára elérhető nedvességet, az állatokat pedig ivóvízzel látja el. A heves esőzések áradásokat okozhatnak, és átmenetileg elönthetnek egy területet. A heves esőzések és különösen a jégeső gyakran mechanikai károsodást okoz a növények vegetatív szerveiben.

A csapadék időzítése, gyakorisága és időtartama nagy jelentőséggel bír a vízjárás szempontjából. Az eső természete is fontos. Erős esőzések során a talajnak nincs ideje felszívni a vizet. Ez a víz gyorsan elfolyik, erős folyásai gyakran folyókba, tavakba hordják a termékeny talajréteg egy részét, s ezzel együtt gyengén gyökerező növényeket, esetenként apró állatokat is. A szitáló esők éppen ellenkezőleg, jól megnedvesítik a talajt, de ha elhúzódnak, akkor elvizesedik.

A hó formájában lehulló csapadék télen jótékony hatással van az élőlényekre. Jó szigetelőként a hó megvédi a talajt és a növényzetet a fagyástól (20 cm-es hóréteg védi a növényt -25°C-os levegőhőmérsékleten), menedékként szolgál a kistestű állatok számára, ahol táplálékot találnak és így tovább megfelelő hőmérsékleti viszonyok. Erős fagyok idején a nyírfajd, a fogoly és a mogyorófajd megbújik a hó alatt. Havas télen azonban egyes állatok, például az őzek és a vaddisznók tömegesen elpusztulnak: sűrű hótakaró esetén nehezen tudnak mozogni és táplálékhoz jutni.

Talajnedvesség.

A növények egyik fő nedvességforrása a talajvíz. A talajvizet fizikai állapota, mobilitása, hozzáférhetősége és a növények számára fontossága alapján szabad, kapilláris, kémiai és fizikai kötöttségre osztják.

A szabad víz fő típusa a gravitációs víz. Kitölti a talajszemcsék közötti tág tereket, és a gravitáció hatására folyamatosan mélyebb rétegekbe költözik, amíg el nem éri a vízálló réteget. A növények könnyen felszívják, amíg a gyökérrendszer zónájában van.

A kapilláris víz kitölti a legvékonyabb réseket a talajrészecskék között, és a növények is jól felszívják. Összetartó erő tartja a kapillárisokban. A talajfelszínről történő párolgás hatására a kapilláris víz felfelé irányuló áramlást képez, ellentétben a gravitációs vízzel, amelyre a lefelé irányuló áramlás jellemző. A víz mozgása és áramlása függ a levegő hőmérsékletétől, a terep adottságaitól, a talaj tulajdonságaitól, a növénytakarótól, a szélerősségtől és egyéb tényezőktől. Mind a kapilláris, mind a gravitációs víz a növények számára elérhető ún.

A talaj kémiailag és fizikailag kötött vizet is tartalmaz, amelyet egyes talajásványok (opál, gipsz, montrillonit, hidromika stb.) tartalmaznak.. Mindez a víz teljesen hozzáférhetetlen a növények számára, bár egyes talajokban (agyagos, tőzeg) nagyon nagy a tartalma. .

♦ Ökoklíma.

Minden élőhelyet egy bizonyos ökológiai klíma jellemez - ökoklíma, azaz a levegő felszíni rétegének klímája. A növényzet nagy hatással van az éghajlati tényezőkre. Az erdei lombkorona alatt például mindig magasabb a levegő páratartalma és kisebb a hőmérséklet-ingadozás, mint a tisztásokon. Ezeknek a helyeknek a fényviszonyok is eltérőek. A különböző növénytársulások saját páratartalom-, hőmérséklet- és fényrendszert alakítanak ki. Aztán a fitoklímáról beszélnek.

A fa kérge alatt élő rovarlárvák életkörülményei mások, mint az erdőben, ahol a fa nő. Ebben az esetben a törzs déli oldalának hőmérséklete 10-15°C-kal magasabb lehet, mint az északi oldalán. Az ilyen kis élőhelyeknek saját mikroklímájuk van. Különleges mikroklimatikus viszonyokat nemcsak a növények, hanem az állatok is teremtenek. Az állatok által lakott üregek, faüregek és barlangok mikroklímája stabil.

A szárazföldi-levegő környezetet, valamint a vízi környezetet jól körülhatárolható zónásság jellemzi. Vannak szélességi és meridián, vagy hosszanti, természetes zónák. Az elsők nyugatról keletre, a másodikak északról délre húzódnak.

Kérdések és feladatok

1. Ismertesse a szárazföld-levegő környezet fő abiotikus tényezőit!

2. Mondjon példákat a talaj-levegő környezet lakóira!

Általános jellemzők. Az evolúció során a szárazföldi-levegő környezetet jóval később sajátították el, mint a vízi környezetet. A szárazföldi élet olyan alkalmazkodást igényelt, amely csak viszonylag magas szintű szervezettség mellett vált lehetővé mind a növények, mind az állatok esetében. A föld-levegő életkörnyezet sajátossága, hogy az itt élő szervezeteket levegő és alacsony páratartalommal, sűrűséggel és nyomással, valamint magas oxigéntartalommal jellemezhető gáznemű környezet veszi körül. Jellemzően az állatok ebben a környezetben mozognak a talajon (kemény aljzaton), és a növények gyökeret vernek benne.

A talaj-levegő környezetben az üzemi környezeti tényezők számos jellemző tulajdonsággal rendelkeznek: más környezetekhez képest nagyobb fényintenzitás, jelentős hőmérséklet-ingadozás, páratartalom változása a földrajzi elhelyezkedéstől, évszaktól és napszaktól függően (3. táblázat).

3. táblázat

Az élőlények életkörülményei a levegőben és a vízben (D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

A fenti tényezők hatása elválaszthatatlanul összefügg a légtömegek mozgásával - a széllel. Az evolúció során a szárazföldi-levegő környezet élő szervezetei jellegzetes anatómiai, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és egyéb alkalmazkodásokat alakítottak ki. Például megjelentek olyan szervek, amelyek a légköri oxigén közvetlen felszívódását biztosítják a légzés során (állatok tüdeje és légcső, növények sztómái). Erőteljesen fejlődtek a vázképződmények (állati váz, a növények mechanikai és támasztó szövetei), amelyek alacsony környezeti sűrűségű körülmények között támogatják a szervezetet. Az olyan kedvezőtlen tényezők elleni védekezésre adaptációkat fejlesztettek ki, mint az életciklusok periodicitása, ritmusa, az integumentum összetett szerkezete, hőszabályozási mechanizmusok stb. Szoros kapcsolat alakult ki a talajjal (állati végtagok, növényi gyökerek), a fejlődött az állatok táplálékkereső mobilitása, megjelentek a légáramlatok.növények magjai, gyümölcsei és virágpora, repülő állatok.

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

Alacsony levegősűrűség alacsony emelőerejét és jelentéktelen vitáját határozza meg. A levegő minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. A levegő sűrűsége nem biztosít nagy ellenállást a testnek a föld felszínén való mozgás során, de megnehezíti a függőleges mozgást. A legtöbb élőlény számára a levegőben tartózkodás csak a letelepedéssel vagy a zsákmánykereséssel jár együtt.

A levegő alacsony emelőereje határozza meg a szárazföldi élőlények maximális tömegét és méretét. A Föld felszínén élő legnagyobb állatok kisebbek, mint a vízi környezet óriásai. A nagy emlősök (a mai bálnák méretével és tömegével) nem élhettek a szárazföldön, mivel saját súlyuk összetörné őket. Az óriás mezozoikum dinoszauruszok félig vízi életmódot folytattak. Egy másik példa: a magas, felálló vörösfenyő növények (Sequoja sempervirens), amelyek elérik a 100 métert, erős támasztófával rendelkeznek, míg az 50 m-ig megnövő óriás barna alga, a Macrocystis talijában a mechanikai elemek csak nagyon gyengén elszigeteltek a magban. a tallus része.

Az alacsony levegősűrűség csekély mozgásállóságot hoz létre. A levegő környezet ezen tulajdonságának ökológiai előnyeit sok szárazföldi állat felhasználta 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 siklahatnak.

A légkör alsóbb rétegeiben meglévő levegő mobilitása, a légtömegek függőleges és vízszintes mozgása miatt lehetséges bizonyos élőlényfajták passzív repülése, kialakulása. vérszegénység -- légáramlatok általi szétszóródás. A légáramlatok által passzívan szállított élőlényeket összefoglaló néven aeroplankton, a vízi környezet planktonlakóival való analógia alapján. Passzív repüléshez az N.M. mentén Csernova, A.M. A Bylova (1988) élőlények speciális alkalmazkodással rendelkeznek - kis testméret, terület növekedése a kinövések miatt, erős feldarabolódás, a szárnyak nagy relatív felülete, háló használata stb.

A növények vérszegény magvainak és gyümölcseinek nagyon kicsi méretűek (például tűzfű magvak) vagy különféle szárnyalakú (juhar Acer pseudoplatanum) és ejtőernyős (pitypang Taraxacum officinale) függelékei vannak.

A szél által beporzott növényeknek számos olyan adaptációja van, amelyek javítják a pollen aerodinamikai tulajdonságait. Virágzatuk általában lecsökken, a portokok pedig semmilyen módon nem védettek a széltől.

A növények, állatok és mikroorganizmusok elterjedésében a fő szerepet a függőleges hagyományos légáramlás és a gyenge szél játssza. A viharok és hurrikánok jelentős környezeti hatást gyakorolnak a szárazföldi élőlényekre is. Gyakran előfordul, hogy az erős, főleg egy irányba fújó szél a faágakat, törzseket a hátszélre hajlítja, és zászló alakú koronák kialakulását idézi elő.

Azokon a területeken, ahol állandóan erős szél fúj, a kisméretű repülő állatok fajösszetétele általában rossz, mivel nem képesek ellenállni az erős légáramlatoknak. Így a mézelő méh csak 7-8 m/s szélerősség mellett repül, a levéltetvek pedig csak nagyon gyenge, 2,2 m/s-ot meg nem haladó szél esetén. Ezeken a helyeken az állatok sűrű szöveteket fejlesztenek ki, amelyek megvédik a testet a lehűléstől és a nedvesség elvesztésétől. Az állandóan erős széllel járó óceáni szigeteken a madarak és különösen a rovarok dominálnak, akik elvesztették a repülési képességüket, nincs szárnyuk, mivel azokat, akik képesek felemelkedni a levegőbe, a szél kifújja a tengerre és meghal.

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 az állatok és növények nedvesség- és hőkibocsátását.

Ha fúj a szél, könnyebben viseli a hőt, nehezebb a fagy, gyorsabban megy végbe az élőlények kiszáradása és lehűlése.

A szárazföldi élőlények viszonylag alacsony nyomás mellett léteznek, amit az alacsony levegősűrűség okoz. Általánosságban elmondható, hogy a szárazföldi élőlények szűkületesebbek, mint a víziek, mivel környezetükben a normál nyomásingadozások a légkör töredékét teszik ki, és a nagy magasságba emelkedőknél, például a madaraknál, nem haladják meg a normál 1/3-át.

A levegő gázösszetétele, amint arról már korábban szó volt, a légkör talajrétegében nagy diffúziós kapacitása és állandósága miatt meglehetősen homogén (oxigén - 20,9%, nitrogén - 78,1%, mg gázok - 1%, szén-dioxid - 0,03 térfogat%). keverés konvekcióval és széláramlással. Ugyanakkor a helyi forrásokból a légkörbe kerülő gáznemű, cseppfolyós, poros (szilárd) részecskék különböző szennyeződéseinek gyakran jelentős környezetvédelmi jelentősége van.

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, az oxidatív folyamatok magas hatékonysága alapján pedig az állati homeotermia alakult ki. Csak helyenként, meghatározott körülmények között jön létre átmeneti oxigénhiány, például a bomló növényi törmelékben, gabonatartalékban, lisztben stb.

A felszíni levegőréteg bizonyos területein a szén-dioxid-tartalom meglehetősen jelentős határok között változhat. Így szél hiányában a nagy ipari központokban és városokban koncentrációja tízszeresére nőhet.

A talajrétegek szén-dioxid-tartalmának napi rendszeres változása történik, amit a növényi fotoszintézis ritmusa határoz meg (17. ábra).

Rizs. 17. Az erdei levegő CO 2 koncentrációjának függőleges profiljának napi változásai (W. Larcher, 1978)

Az erdei levegő CO 2 koncentrációjának függőleges profiljának napi változásának példáján megmutatjuk, hogy napközben a fák koronája szintjén a szén-dioxid a fotoszintézisre, szél hiányában pedig egy zóna szegény. ben CO 2 (305 ppm) képződik itt, amelybe a légkörből és a talajból érkezik CO (talajlégzés). Éjszaka stabil légrétegződés jön létre, a talajrétegben megnövekedett CO 2 koncentrációval. A szén-dioxid szezonális ingadozása az élő szervezetek, főként a talaj mikroorganizmusainak légzési sebességének megváltozásával jár.

Magas koncentrációban a szén-dioxid mérgező, de ilyen koncentráció ritka a természetben. Az alacsony CO 2 tartalom gátolja a fotoszintézis folyamatát. Az üvegházi és üvegházi gazdálkodás 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 elpusztulnak, ha a környezetben kén-dioxid nyomokban van jelen. Ezért a SO 2 -re különösen érzékeny növényeket gyakran használják a levegő tartalmának mutatóiként. Füstérzékeny a luc és fenyő, a juhar, a hárs és a 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 ózonpajzs és a levegő oxigénje nyeli el. Az infravörös sugarakat a légkörben elnyeli a vízgőz és a szén-dioxid. A többi direkt vagy diffúz sugárzás formájában éri el a Föld felszínét.

A közvetlen és diffúz napsugárzás kombinációja a teljes sugárzás 7-7%-át teszi ki, míg felhős napokon a diffúz sugárzás 100%. A nagy szélességeken a diffúz sugárzás, míg a trópusokon a közvetlen sugárzás dominál. A szórt sugárzás a sárga-vörös sugarak 80% -át tartalmazza délben, a közvetlen sugárzás - 30-40%. Tiszta napsütéses napokon a Föld felszínét érő napsugárzás 45%-a látható fényből (380-720 nm) és 45%-a infravörös sugárzásból áll. Csak 10%-a származik ultraibolya sugárzásból. A sugárzási rendszert jelentősen befolyásolja a légköri por. Szennyezettsége miatt egyes városokban a megvilágítás a városon kívüli megvilágítás 15%-a vagy kevesebb is lehet.

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 (18. ábra).

Rizs. 18. A napsugárzás eloszlása ​​a Nap horizont feletti magasságától függően (A 1 - magas, A 2 - alacsony)

Az évszaktól és a napszaktól függően a fény intenzitása is ingadozik. A Föld bizonyos területein a fény minősége is egyenlőtlen, például a hosszúhullámú (vörös) és a rövidhullámú (kék és ultraibolya) sugarak aránya. Ismeretes, hogy a rövidhullámú sugarakat jobban nyeli el és szórja szét a légkör, mint a hosszúhullámú sugarakat. A hegyvidéki területeken ezért mindig több a rövidhullámú napsugárzás.

A fák, cserjék és növényi kultúrák beárnyékolják a területet, és különleges mikroklímát hoznak létre, gyengítve a sugárzást (19. ábra).

Rizs. 19.

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

Így a különböző élőhelyeken nemcsak a sugárzás intenzitása különbözik, hanem a spektrális összetétele, a növények megvilágításának időtartama, a különböző intenzitású fény térbeli és időbeli eloszlása ​​stb. Ennek megfelelően az élőlények alkalmazkodása az élethez a földi környezet egy-egy fényviszonyok mellett is változatos. Amint azt korábban megjegyeztük, a fénnyel kapcsolatban a növények három fő csoportját különböztetjük meg: fénykedvelő(héliofiták), árnyékszerető(szciofiták) és árnyéktűrő. A fény- és árnyékkedvelő növények ökológiai optimumuk helyzetében különböznek egymástól.

Fényszerető növényekben a teljes napfény területén található. Az erős árnyékolás nyomasztóan hat rájuk. Ezek nyílt területek növényei vagy jól megvilágított sztyepp- és réti füvek (a gyepállomány felső szintje), sziklazuzmók, lombhullató erdők kora tavaszi lágyszárú növényei, nyílt terepen termesztett növények és gyomok stb. a szerető növények a gyenge fényviszonyok mellett optimálisak, és nem tolerálják az erős fényt. Ezek főként az összetett növénytársulások alsó árnyékolt rétegei, ahol az árnyékolás a magasabb növények és lakótársak általi „elfogott” fény eredménye. Ez számos beltéri és üvegházi növényt foglal magában. Ezek többnyire a trópusi erdők lágyszárú borításából vagy epifita flórájából származnak.

Az árnyéktűrő növények fényhez való viszonyának ökológiai görbéje némileg aszimmetrikus, mivel teljes fényben jobban nőnek és fejlődnek, de jól alkalmazkodnak a gyenge fényhez. A szárazföldi környezetben gyakori és rendkívül rugalmas növénycsoport.

A szárazföldi-levegő környezetben élő növények alkalmazkodtak a különféle fényviszonyokhoz: anatómiai-morfológiai, fiziológiai stb.

Az anatómiai és morfológiai adaptációk egyértelmű példája a megjelenés megváltozása különböző fényviszonyok között, például a szisztematikusan rokon, de eltérő megvilágításban élő növények levéllemezeinek egyenlőtlen mérete (réti harang - Campanula patula és erdő - C. trachelium, mezei ibolya -- Viola arvensis, szántóföldeken, réteken, erdőszélen termő ibolya és erdei ibolya -- V. mirabilis), ábra. 20.

Rizs. 20. A levélméretek megoszlása ​​a növények életkörülményeitől függően: nedvestől szárazig és árnyékostól naposig

Jegyzet. Az árnyékolt terület a természetben uralkodó viszonyoknak felel meg

Túlzott és fényhiányos körülmények között a növények levéllemezeinek térbeli elrendezése jelentősen változik. A heliofita növényekben a levelek úgy vannak orientálva, hogy csökkentsék a sugárzás beáramlását a „legveszélyesebb” nappali órákban. A levéllemezek függőlegesen vagy a vízszintes síkhoz képest nagy szögben helyezkednek el, így nappal a levelek többnyire csúszó sugarakat kapnak (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. 21.

1,2 -- különböző dőlésszögű levelek; S 1, S 2 - őket érő közvetlen sugárzás; Stot – a növény teljes bevitele

Az árnyéktűrő növények gyakran védekező mozgásokra képesek: erős fény hatására megváltoztatják a levéllemezek helyzetét. Az összehajtott oxalis levelekkel borított gyepfelületek viszonylag pontosan egybeesnek a nagy napkitörések helyével. A napsugárzás fő befogadójaként szolgáló levél szerkezetében számos adaptív jellemző figyelhető meg. Például sok heliofitonnál a levélfelület segít visszaverni a napfényt (fényes - babérban, világos szőrös bevonattal borítva - kaktusznál, euforbiában) vagy hatásukat gyengíteni (vastag kutikula, sűrű serdülés). A levél belső szerkezetét a palánkszövet erőteljes fejlődése és nagyszámú kis és könnyű kloroplasztisz jelenléte jellemzi (22. ábra).

A kloroplasztiszok egyik védőreakciója a túlzott fénnyel szemben az, hogy képesek megváltoztatni az orientációt és mozogni a sejten belül, ami világos növényekben egyértelműen kifejeződik.

Erős fényben a kloroplasztiszok egy falat foglalnak el a sejtben, és a sugarak iránya felé „peremré” válnak. Gyenge megvilágítás esetén diffúz módon oszlanak el a sejtben, vagy halmozódnak fel annak alsó részében.

Rizs. 22.

1 - tiszafa; 2- vörösfenyő; 3 - pata; 4 - tavaszi gyomnövény (T.K. Goryshina, E.G. Spring, 1978 szerint)

Fiziológiai adaptációk növények a talaj-levegő környezet fényviszonyaihoz különböző életfunkciókat töltenek be. Megállapítást nyert, hogy a fénykedvelő növényekben a növekedési folyamatok érzékenyebben reagálnak a fényhiányra, mint az árnyékos növényeknél. Ennek eredményeként a szárak megnyúlnak, ami segít a növényeknek áttörni a fény felé és a növényközösségek felsőbb rétegeibe.

A fényhez való fő fiziológiai alkalmazkodás a fotoszintézis területén rejlik. Általánosságban elmondható, hogy a fotoszintézis fényintenzitástól függő változását a „fotoszintézis fénygörbéje” fejezi ki. A következő paraméterei ökológiai jelentőségűek (23. ábra).

• 1. A görbe metszéspontja az ordináta tengellyel (23. ábra, A) megfelel a gázcsere nagyságrendjének és irányának a növényekben teljes sötétségben: a fotoszintézis hiányzik, légzés történik (nem felszívódás, hanem CO 2 felszabadulása), ezért az a pont az x tengely alatt van.
• 2. A fénygörbe metszéspontja az abszcissza tengellyel (23. ábra, b) jellemzi a „kompenzációs pontot”, vagyis azt a fényintenzitást, amelynél a fotoszintézis (CO 2 abszorpció) egyensúlyba hozza a légzést (CO 2 felszabadulás).
• 3. A fotoszintézis intenzitása növekvő fény mellett csak egy bizonyos határig növekszik, majd állandó marad - a fotoszintézis fénygörbéje elér egy „telítettségi platót”.

Rizs. 23.

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

ábrán. A 23. ábrán az inflexiós területet hagyományosan egy sima görbe jelöli, amelynek törése egy pontnak felel meg. V. A c pont x tengelyre vetítése (d pont) a „telített” fényintenzitást jellemzi, vagyis azt az értéket, amely felett a fény már nem növeli a fotoszintézis intenzitását. Vetítés az ordináta tengelyre (pont d) megfelel a fotoszintézis legmagasabb intenzitásának egy adott faj esetében 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 válaszukban. Így a szőrös sásban (Carex pilosa) kora tavasszal az erdőben az újonnan kikelt leveleken a fotoszintézis fénytelítettségi fennsíkja 20-25 ezer lux mellett van; nyári árnyékolással ugyanezen fajok esetében a függőség görbéi. a fényen zajló fotoszintézis megfelel az „árnyék” paramétereknek, vagyis a levelek képesek lesznek hatékonyabban használni a gyenge fényt; ugyanezek a levelek a lombtalan tavaszi erdő lombkorona alatti áttelelése után ismét a „fény” tulajdonságait mutatják. fotoszintézis.

A fiziológiai alkalmazkodás egyedülálló formája éles fényhiány esetén a növény fotoszintetizáló képességének elvesztése és 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), orchideák (Monotropa hypopitys) klorofillvesztesége miatt. Fákból és más növényekből nyert elhalt szerves anyagokból élnek. Ezt a táplálkozási módszert szaprofita, a növényeket pedig szaprofita néven hívják szaprofiták.

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

Víz mód. A nedvességhiány az élet talaj-levegő környezetének egyik legjelentősebb jellemzője. A szárazföldi élőlények evolúciója a nedvesség megszerzéséhez és megőrzéséhez való alkalmazkodáson keresztül ment végbe. A szárazföldi környezet páratartalma változatos - a levegő teljes és állandó telítettségétől vízgőzzel, ahol évente több ezer milliméter csapadék hullik (egyenlítői és monszun-trópusi éghajlatú régiók), egészen a szárazon való szinte teljes hiányukig. sivatagok levegője. Így a trópusi sivatagokban az éves átlagos csapadék kevesebb, mint 100 mm évente, ugyanakkor eső sem esik minden évben.

Az éves csapadékmennyiség nem mindig teszi lehetővé az élőlények vízellátásának felmérését, hiszen ugyanannyi jellemezhet egy sivatagi klímát (a szubtrópusokon) és egy nagyon párás (az Északi-sarkvidéken). Fontos szerepet játszik a csapadék és a párolgás aránya (a szabad vízfelület teljes éves párolgása), amely szintén változó a földgömb különböző régióiban. Olyan területeket nevezünk, ahol ez az érték meghaladja az éves csapadékmennyiséget száraz(száraz, száraz). Itt például a növények nedvességhiányt tapasztalnak a vegetációs időszak nagy részében. Azokat a területeket, ahol a növények nedvességgel látják el, nevezzük nedves, vagy nedves. Az átmeneti zónákat gyakran azonosítják - félszáraz(félszáraz).

ábra mutatja a növényzet függését az átlagos évi csapadéktól és hőmérséklettől. 24.

Rizs. 24.

1 -- trópusi erdő; 2 -- lombhullató erdő; 3 - sztyepp; 4 - sivatag; 5 -- tűlevelű erdő; 6 - sarkvidéki és hegyi tundra

A szárazföldi élőlények vízellátása a csapadékviszonyoktól, a tározók jelenlététől, a talajnedvesség-tartalékoktól, a talajvíz közelségétől stb. függ. Ez hozzájárult ahhoz, hogy a szárazföldi élőlények sokféle adaptációja alakult ki a különféle vízellátási módokhoz.

ábrán. A 25. ábra balról jobbra mutatja az átmenetet a vízben élő, vakuolák nélküli sejtekkel rendelkező alacsonyabb algákról a primer poikilohydric szárazföldi algákra, a vakuolák képződését a vízi zöldben és a charofitákban, az átmenetet a vakuolákkal rendelkező tallofitákról a homojóhidrú cormofitákra (a mohák - hidrofiták eloszlása) még mindig csak magas páratartalmú levegővel rendelkező élőhelyekre korlátozódik, száraz élőhelyeken a mohák másodlagos poikilohidrikussá válnak); a páfrányok és zárvatermők között (de a gymnospermek között nem) vannak másodlagos poikilohidrikus formák is. A legtöbb leveles növény homoyohydric a kutikula párologtatás elleni védelme és sejtjeik erős vakuolizációja miatt. Megjegyzendő, hogy az állatok és növények xerofilitása csak a talaj-levegő környezetre jellemző.

Rizs. 2

A csapadék (eső, jégeső, hó) a vízellátáson és a nedvességtartalékok kialakításán túl gyakran más környezeti 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 eső árvizeket okozhat, és így káros hatással van az ott élő növényekre és állatokra. Az időszakosan elöntött helyeken egyedülálló ártéri állat- és növényvilág alakul ki.

A jégeső negatív hatással van a növényekre és az állatokra is. Ez a természeti katasztrófa néha teljesen tönkreteszi az egyes táblákon termesztett mezőgazdasági növényeket.

A hótakaró ökológiai szerepe változatos. Azoknál a növényeknél, amelyek megújuló rügyei a talajban vagy annak felszíne közelében helyezkednek el, és sok kis állatnál a hó hőszigetelő burkolat szerepét tölti be, megvédve őket az alacsony téli hőmérséklettől. Ha 20 cm-es hóréteg alatt -14°C felett van a fagy, a talaj hőmérséklete nem csökken 0,2°C alá. A mély hótakaró megvédi a növények zöld részeit a fagytól, mint például a Veronica officinalis, a patás fű stb., amelyek anélkül mennek a hó alá, hogy lehullatják a leveleiket. A kis szárazföldi állatok télen aktív életmódot folytatnak, és számos járatot hoznak létre a hó alatt és vastagságában. Dúsított táplálék jelenlétében havas télen rágcsálók (fa- és sárgatorkú egerek, számos pocok, vízipatkány stb.) szaporodhatnak ott. Erős fagyok idején a mogyorófajd, a fogoly és a nyírfajd megbújik a hó alatt.

A téli hótakaró gyakran megakadályozza, hogy a nagy állatok táplálékhoz jussanak és elmozduljanak, különösen akkor, ha jégkéreg képződik a felszínen. Így a jávorszarvas (Alces alces) szabadon legyőzi az akár 50 cm mély hóréteget, de ez a kisebb állatok számára elérhetetlen. Havas télen gyakran megfigyelhető az őzek és a vaddisznók pusztulása.

A nagy mennyiségű hó szintén negatív hatással van a növényekre. A hóforgács vagy hófúvó formájában jelentkező mechanikai sérülések mellett a vastag hóréteg a növények lecsapódásához, a hó olvadásakor pedig, különösen egy hosszú tavaszon, a növények beázásához vezethet.

Rizs. 26.

A növények és állatok szenvednek az alacsony hőmérséklettől és az erős széltől a kevés hóval járó télen. Így azokban az években, amikor kevés a hó, egérszerű rágcsálók, vakondok és egyéb apró állatok elpusztulnak. Ugyanakkor azokon a szélességi körökön, ahol télen hó formájában esik le a csapadék, a növények és állatok történelmileg alkalmazkodtak a hóban vagy annak felszínén való élethez, és különböző anatómiai, morfológiai, élettani, viselkedési és egyéb jellemzőket alakítottak ki. Például egyes állatok lábának támasztófelülete télen megnövekszik azáltal, hogy benőtte őket durva szőr (26. ábra), tollal és kérges szőrrel.

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

Rizs. 5.27.

A hótakaró fehérsége sötét állatokat tár fel. Az évszakonkénti színváltozás a tengeri madárka és a tundrai fogoly, a hermelin (27. ábra), a hegyi nyúl, a menyét és a sarki róka esetében kétségtelenül összefügg a háttérszínhez igazodó álcázás kiválasztásával.

A csapadék az élőlényekre gyakorolt ​​közvetlen hatása mellett meghatározza a levegő egyik vagy másik páratartalmát, ami, mint már említettük, fontos szerepet játszik a növények és állatok életében, mivel befolyásolja vízanyagcseréjük intenzitását. Az állatok testének felszínéről történő párolgás és a növényekben a párologtatás intenzívebb, minél kevésbé telítődik a levegő vízgőzzel.

Az eső formájában lehulló cseppfolyós nedvesség, valamint a levegő páratartalmának föld feletti részei általi felszívódása a magasabb rendű növényekben a trópusi erdők epifitaiban található, amelyek a levelek teljes felületén felszívják a nedvességet, légi gyökerek. Egyes cserjék és fák ágai, például a szaxaulok – Halaxylon persicum, H. aphyllum – képesek felszívni a levegő páratartalmát. A magasabb spórás növényeknél és különösen az alacsonyabban fekvő növényeknél a talaj feletti részek általi nedvességfelvétel a víztáplálás általános módja (mohák, zuzmók stb.). Nedvesség hiányában a mohák és zuzmók légszárazsághoz közeli állapotban hosszú ideig képesek életben maradni, felfüggesztett animációba esve. De amint esik az eső, ezek a növények gyorsan felszívják a nedvességet minden talajrésszel, puhaságot kapnak, helyreállítják a turgort, és újraindítják a fotoszintézis és a növekedés folyamatait.

A magas páratartalmú szárazföldi élőhelyeken gyakran szükség van a felesleges nedvesség eltávolítására. Ez általában akkor történik, ha 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 a gutáció -- ez a víz felszabadulása speciális kiválasztó sejteken keresztül, amelyek a levél szélén vagy csúcsán helyezkednek el (28. ábra).

Rizs. 28.

1 - gabonafélékben, 2 - eperben, 3 - tulipánban, 4 - tejesfűben, 5 - szarmata bellevaliában, 6 - lóherében

Nemcsak a higrofiták, hanem sok mezofita is képes guttációra. Például az ukrán sztyeppéken az összes növényfaj több mint felében találtak gutációt. Sok réti fű olyannyira nedvesít, hogy átnedvesíti a talajfelszínt. Az állatok és növények így alkalmazkodnak a csapadék szezonális eloszlásához, mennyiségéhez és jellegéhez. Ez határozza meg a növények és állatok összetételét, fejlődési ciklusuk egyes fázisainak időzítését.

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

A növényi élőhely víztényező alapján történő kvantitatív jellemzésekor olyan mutatókat alkalmaznak, amelyek nemcsak a levegő, hanem a talaj nedvességtartalmát és eloszlását is tükrözik. Talajvíz, vagy talajnedvesség, a növények egyik fő nedvességforrása. A talajban lévő víz töredezett állapotban van, különböző méretű és alakú pórusokkal tarkítva, nagy határfelülettel rendelkezik a talajjal, számos kationt és aniont tartalmaz. Ezért a talajnedvesség fizikai és kémiai tulajdonságaiban heterogén. A növények nem tudják a talajban lévő összes vizet felhasználni. Fizikai állapota, mobilitása, elérhetősége és a növények számára fontossága alapján a talajvizet gravitációs, higroszkópos és kapillárisra osztják.

A talaj párás nedvességet is tartalmaz, amely minden vízmentes pórust elfoglal. Ez szinte mindig (kivéve a sivatagi talajokat) telített vízgőz. Amikor a hőmérséklet 0°C alá süllyed, a talajnedvesség jéggé alakul (kezdetben szabad víz, további lehűléssel pedig a megkötött víz egy része).

A talaj által visszatartható teljes vízmennyiséget (amelyet a felesleges víz hozzáadásával határozunk meg, majd megvárjuk, amíg abbahagyja a kicsepegést) ún. mező nedvességkapacitása.

Ebből következően a talajban lévő összes vízmennyiség nem jellemezheti a növények nedvességellátásának mértékét. Ennek meghatározásához ki kell vonni a hervadási együtthatót a teljes vízmennyiségből. A fizikailag hozzáférhető 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 a fiziológiásan elérhető víz mennyiségétől függ. A száraz talajon növekvő növények gyökérrendszere általában elágazóbb és erősebb, mint a nedves talajokon (29. ábra).

Rizs. 29.

1 -- sok csapadékkal; 2 - átlagosan; 3 -- alacsonyan

A talajnedvesség egyik forrása a talajvíz. Alacsony szintjük esetén a kapilláris víz nem éri el a talajt, és nem befolyásolja annak vízrendszerét. A talaj nedvesítése önmagában a csapadék miatt erős ingadozást okoz a páratartalomban, ami gyakran negatívan hat a növényekre. A túl magas talajvízszint is káros, mert a talaj elvizesedéséhez, oxigénhiányhoz és ásványi sókban való feldúsuláshoz vezet. Az időjárás szeszélyeitől függetlenül állandó talajnedvesség biztosítja az optimális talajvízszintet.

Hőmérséklet viszonyok. A szárazföld-levegő környezet megkülönböztető jellemzője a hőmérséklet-ingadozások széles tartománya. A legtöbb szárazföldi területen a napi és az éves hőmérsékleti tartományok tíz fokosak. A levegő hőmérsékletének változása különösen jelentős a sivatagokban és a szubpoláris kontinentális régiókban. Például Közép-Ázsia sivatagaiban a szezonális hőmérséklet 68-77°C, a napi hőmérséklet 25-38°C. 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 ingadozása éles, és a különböző évek téli és tavaszi hónapjainak nagymértékű ingadozásával párosul. 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 legmagasabb pozitív hőmérséklet 38-41°C.

A talajfelszíni hőmérséklet-ingadozások még jelentősebbek.

A szárazföldi növények a talaj felszínével szomszédos zónát foglalják el, azaz a „interfész” mellett, ahol a beeső sugarak átmenete egyik közegből a másikba történik, vagy más módon - átlátszóról átlátszatlanra. Ezen a felületen sajátos termikus rezsim jön létre: nappal a hősugarak elnyelése miatt erős felmelegedés, éjszaka pedig a sugárzás miatt erős lehűlés. Innen a földi levegőréteg tapasztalja a legélesebb napi hőmérséklet-ingadozásokat, amelyek a csupasz talajon a legkifejezettebbek.

A növényi élőhelyek termikus rezsimjét például közvetlenül a növénytakaróban mért hőmérsékleti mérések alapján határozzák meg. A lágyszárú közösségekben a gyepállomány belsejében és felületén, az erdőkben pedig, ahol bizonyos függőleges hőmérsékleti gradiens van, számos, különböző magasságú ponton történik a mérés.

A szárazföldi élőlények környezeti hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállása változó, és attól függ, hogy melyik élőhelyen élnek. Így a szárazföldi leveles növények nagyrészt széles hőmérsékleti tartományban nőnek, azaz euritermikusak. Élettartamuk aktív állapotban rendszerint 5-55°C, míg ezek a növények 5-40°C között termőképesek. Az egyértelmű nappali hőmérséklet-ingadozással jellemezhető kontinentális régiók növényei akkor fejlődnek a legjobban, ha az éjszaka 10-15°C-kal hidegebb a nappalinál. Ez vonatkozik a legtöbb növényre a mérsékelt övben - 5-10 ° C hőmérséklet-különbséggel, és a trópusi növényekre, amelyek még kisebb amplitúdójúak - körülbelül 3 ° C (30. ábra).

Rizs. harminc.

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

Egy bizonyos fejlődési szakasz eléréséhez (például rovaroknál - tojásból), pl. a bábozáshoz, az imaginális szakaszhoz mindig bizonyos hőmérséklet szükséges. Az effektív hőmérséklet (a fejlődés nullapontja feletti hőmérséklet, azaz T - To) a fejlődés időtartamával (t) fajspecifikus szorzatot ad. termikus állandó fejlesztés c=t(T--To). Ezzel az egyenlettel kiszámíthatja egy bizonyos fejlődési szakasz, például egy növényi kártevő kezdetének idejét, amikor a védekezés hatékony.

A növényeknek, mint poikiloterm élőlényeknek, nincs saját, stabil testhőmérsékletük. Hőmérsékletüket a termikus egyensúly, azaz az energiafelvétel és -kibocsátás 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 színétől és egyéb optikai tulajdonságaitól, a sugárzás méretétől és elhelyezkedésétől) függnek. a levelek stb.). Az elsődleges szerepet a transzspiráció hűsítő hatása játssza, amely megakadályozza a növények súlyos túlmelegedését a forró élőhelyeken. A fenti okok következtében a növények hőmérséklete általában (sokszor meglehetősen jelentősen) eltér a környezeti hőmérséklettől. Itt három helyzet lehetséges: a növény hőmérséklete magasabb, mint a környezeti hőmérséklet, alacsonyabb annál, egyenlő vagy nagyon közel van ahhoz. A növényi hőmérséklet túllépése a levegő hőmérsékleténél nemcsak erősen meleg, hanem 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 (31. ábra).

Egy másik példa az alaszkai törpefűz - Salix arctica, amelynek levelei nappal 2-11 °C-kal melegebbek a levegőnél, a sarki „24 órás nappal” pedig éjszaka is - 1--3 °C-kal.

A kora tavaszi efemeroidok, az úgynevezett „hóvirágok” esetében a levelek felmelegítése elég intenzív fotoszintézisre ad lehetőséget 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, mivel az élettani folyamatok ezáltal bizonyos mértékig függetlenednek a környező termikus háttértől.

Rizs. 31.

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 -- permafrost szint és alsó gyökeresedési határ; 7 - a legalacsonyabb talajhőmérsékletű terület

A növények hőmérsékletének a környező levegőhöz viszonyított csökkenése leggyakrabban a szárazföldi szféra erősen megvilágított és fűtött területein (sivatag, sztyepp) figyelhető meg, ahol a növények levélfelülete nagymértékben lecsökken, és a fokozott párologtatás elősegíti a felesleges hő eltávolítását, megakadályozza a túlmelegedést. Általánosságban elmondható, hogy a meleg élőhelyeken a növény föld feletti részeinek hőmérséklete alacsonyabb, a hidegben pedig magasabb, mint a levegő hőmérséklete. A növények hőmérsékletének egybeesése a környezeti levegő hőmérsékletével kevésbé gyakori - olyan körülmények között, amelyek kizárják az erős sugárzás beáramlását és az intenzív transzspirációt, például az erdők lombkorona alatti lágyszárú növényeknél, valamint nyílt területeken - felhős időben vagy esőben .

Általában a szárazföldi élőlények euritermikusabbak, mint a víziek.

A talaj-levegő környezetben az életkörülményeket nehezíti a létezés időjárás változásai. Az időjárás a légkör folyamatosan változó állapota a Föld felszínén, körülbelül 20 km-es magasságig (a troposzféra határa). Az időjárás változékonysága a környezeti tényezők – például levegő hőmérséklet és páratartalom, felhőzet, csapadék, szélerősség és szélirány stb. – kombinációjának állandó változásaiban nyilvánul meg (32. ábra).

Rizs. 32.

Az időjárási változásokat az éves ciklus rendszeres váltakozásával együtt nem időszakos ingadozások jellemzik, amelyek jelentősen megnehezítik a szárazföldi élőlények létezésének feltételeit. ábrán. A 33. ábra a Carpocapsa pomonella varjúmoly hernyó példáján bemutatja a mortalitás hőmérséklettől és relatív páratartalomtól való függését.

Rizs. 33.

Ebből az következik, hogy az egyenlő mortalitási görbék koncentrikus alakúak, és az optimális zónát az 55 és 95% relatív páratartalom, valamint a 21 és 28 °C hőmérséklet korlátozza.

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

A hosszú távú időjárási rezsim jellemzi a terület klímája. Az éghajlat fogalma nemcsak a meteorológiai jelenségek átlagértékeit foglalja magában, hanem azok éves és napi változásait, az azoktól 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 a félszáraz köztes zónán keresztül, ahol alkalmanként vagy időszakosan száraz időszakok vannak, egy száraz területre, amelyet elhúzódó szárazság, a talaj és a víz szikesedése jellemez (34. ábra). ).

Rizs. 34.

Jegyzet: ahol a csapadékgörbe metszi a felszálló párolgási vonalat, ott található a határ a nedves (bal) és a száraz (jobb) éghajlat között. A humuszhorizont feketével, az illuviális horizont árnyékolással látható.

Minden élőhelyre jellemző egy bizonyos ökológiai klíma, azaz a talaj levegőrétegének klímája, ill. ökoklíma.

A növényzet nagy hatással van az éghajlati tényezőkre. Így az erdő lombkorona alatt a levegő páratartalma mindig magasabb, a hőmérséklet-ingadozások kisebbek, mint a tisztásokon. Ezeknek a helyeknek a fényviszonyok is eltérőek. A különböző növénytársulások saját fény-, hőmérséklet-, páratartalom-rendszert alakítanak ki, pl. fitoklíma.

Az ökoklíma vagy a fitoklíma adatok nem mindig elegendőek egy adott élőhely éghajlati viszonyainak teljes körű jellemzésére. A lokális környezeti elemek (dombormű, kitettség, növényzet stb.) nagyon gyakran megváltoztatják egy adott területen a fény-, hőmérséklet-, páratartalom-, légmozgási rendet oly módon, hogy az jelentősen eltérhet a terület éghajlati viszonyaitól. A levegő felszíni rétegében kialakuló lokális klímamódosulásokat ún mikroklíma. Például a fa kérge alatt élő rovarlárvák életkörülményei mások, mint abban az erdőben, ahol a fa nő. A törzs déli oldalán a hőmérséklet 10-15°C-kal magasabb lehet, mint az északi oldalán. Az állatok által lakott odúkban, faüregekben és barlangokban stabil a mikroklíma. Nincs egyértelmű különbség az ökoklíma és a mikroklíma között. Úgy tartják, hogy az ökoklíma nagy területek klímája, a mikroklíma pedig az egyes kis területek klímája. A mikroklíma befolyásolja egy adott terület vagy helység élő szervezeteit (35. ábra).

Rizs. 3

a tetején egy jól felmelegített déli fekvésű lejtő található;

lent - a plakor vízszintes szakasza (a floristikai összetétel mindkét szakaszban azonos)

A sok mikroklíma jelenléte egy területen biztosítja a különböző külső környezeti igényű fajok együttélését.

Földrajzi zónaság és övezetesség. Az élő szervezetek Földön való elterjedése szorosan összefügg a földrajzi zónákkal és zónákkal. A szalagok szélességi kiterjedéssel rendelkeznek, ami természetesen elsősorban a sugárzási határoknak és a légköri keringés természetének köszönhető. A földgömb felszínén 13 földrajzi zóna található, amelyek kontinenseken és óceánokon oszlanak el (36. ábra).

Rizs. 36.

Ezek olyanok sarkvidéki, antarktiszi, szubarktikus, szubantarktisz,Észak és Dél mérsékelt,Észak és Dél szubarktikus,Észak és Dél tropikus,Észak és Dél szubequatoriálisÉs egyenlítői. Az övek belsejében vannak földrajzi övezetek, ahol a sugárzási viszonyokkal együtt figyelembe veszik a földfelszín nedvességét és az adott zónára jellemző hő és nedvesség arányát. Az óceántól eltérően, ahol a nedvességellátás teljes, a kontinenseken a hő és a nedvesség aránya jelentős eltéréseket mutathat. Innen a földrajzi zónák a kontinensekre és az óceánokra, a földrajzi övezetek pedig csak a kontinensekre terjednek ki. Megkülönböztetni szélességiÉs meridiális vagy hosszanti természeti zónák. Előbbi nyugatról keletre, utóbbi északról délre húzódik. Hosszirányban a szélességi zónák fel vannak osztva alzónák,és a szélességi fokon - be tartományok.

A természetes zonalitás tanának megalapítója V. V. Dokucsajev (1846-1903), aki a zonalitást egyetemes természettörvényként támasztotta alá. A bioszférán belüli minden jelenségre ez a törvény vonatkozik. A zónázás fő oka a Föld alakja és a Naphoz viszonyított helyzete. A Föld hőeloszlását a szélességi fokon kívül befolyásolja a domborzat jellege és a terület tengerszint feletti magassága, a szárazföld és a tenger aránya, a tengeráramlatok stb.

Ezt követően A. A. Grigoriev és M. I. Budyko dolgozta ki a földgömb zonalitásának kialakulásának sugárzási alapjait. A hő és a nedvesség közötti kapcsolat mennyiségi jellemzőjének megállapítása érdekében különböző földrajzi zónákra vonatkozóan meghatároztak néhány együtthatót. A hő és a nedvesség arányát a felületi sugárzási mérlegnek a párolgási hő rejtett hőjéhez viszonyított aránya és a csapadék mennyisége (sugárzási szárazsági index) fejezi ki. Létrehoztak egy törvényt, az időszakos földrajzi övezetek felosztásának törvényét (A. A. Grigorieva - M. I. Budyko), amely kimondja: hogy a földrajzi övezetek változásával hasonló földrajzi(táj, természetes) zónák és egyes általános tulajdonságaik időszakonként ismétlődnek.

Minden zóna az indikátorértékek bizonyos tartományára korlátozódik: a geomorfológiai folyamatok sajátos jellege, az éghajlat, a növényzet, a talaj és az állatvilág speciális típusa. A volt Szovjetunió területén a következő földrajzi övezeteket jelölték meg: jeges, tundra, erdő-tundra, tajga, vegyes erdők. Orosz síkság, a távol-keleti monszun vegyes erdők, erdő-sztyeppek, sztyeppék, félsivatagok, mérsékelt övi sivatagok, szubtrópusi sivatagok, mediterrán és nedves szubtrópusok.

Az élőlények változékonyságának és a földi zonális eloszlásának egyik fontos feltétele a környezet kémiai összetételének változékonysága. Ezzel kapcsolatban A.P. Vinogradov tanítása kb biogeokémiai tartományok, amelyeket a talajok kémiai összetételének zónasága, valamint a bioszféra éghajlati, növényföldrajzi és geokémiai övezetessége határoz meg. A biogeokémiai tartományok olyan területek a Föld felszínén, amelyek (talajokban, vizekben stb.) eltérő kémiai vegyületek tartalommal rendelkeznek, amelyek a helyi növény- és állatvilág bizonyos biológiai reakcióihoz kapcsolódnak.

A vízszintes zónázás mellett a földi környezetben, nagy emelkedés vagy függőleges zonalitás.

A hegyvidéki országok növényzete gazdagabb, mint a szomszédos síkságoké, és az endemikus formák fokozott elterjedése jellemzi. Így O. E. Agakhanyants (1986) szerint a Kaukázus flórája 6350 fajt foglal magában, amelyek 25%-a endemikus. Közép-Ázsia hegyvidékeinek flóráját 5500 fajra becsülik, amelyek 25-30%-a endemikus, míg a szomszédos déli sivatagok síkságain 200 növényfaj található.

A hegyekbe mászáskor ugyanaz a zónaváltás ismétlődik, mint az egyenlítőtől a sarkok felé. A lábánál általában sivatagok, majd sztyeppék, lombhullató erdők, tűlevelű erdők, tundra és végül jég található. Teljes analógia azonban még mindig nincs. Ahogy felmászik a hegyekre, a levegő hőmérséklete csökken (az átlagos léghőmérséklet gradiens 0,6 °C/100 m), csökken a párolgás, nő az ultraibolya sugárzás és a megvilágítás, stb. Mindez arra készteti a növényeket, hogy alkalmazkodjanak a száraz vagy nedves körülményekhez. A domináns növények itt a párna alakú életformák és évelő növények, amelyek alkalmazkodtak az erős ultraibolya sugárzáshoz és csökkentik a transzspirációt.

A magashegységi régiók állatvilága is egyedülálló. Az alacsony légnyomás, a jelentős napsugárzás, a nappali és éjszakai hőmérséklet éles ingadozása, valamint a levegő páratartalmának magassági változása hozzájárult a hegyvidéki állatok testének sajátos fiziológiai alkalmazkodásának kialakulásához. Például állatoknál nő a szív relatív térfogata, nő a vér hemoglobin tartalma, ami lehetővé teszi az oxigén intenzívebb felszívódását a levegőből. A sziklás talaj megnehezíti vagy szinte teljesen kiküszöböli az állatok üreges tevékenységét. Sok kis állat (kis rágcsálók, pikák, gyíkok stb.) talál menedéket sziklarésekben és barlangokban. A hegyvidéki vidékekre jellemző madarak közé tartoznak a hegyi pulykák (sularok), a hegyi pintyek, a pacsirták és a nagytestű madarak - szakállas keselyűk, keselyűk és kondorok. A hegyekben élő nagy emlősöket kosok, kecskék (beleértve a hókecskéket is), zergék, jakok stb. A ragadozókat olyan fajok képviselik, mint a farkasok, rókák, medvék, hiúzok, hópárducok (irbisz) stb.

Föld-levegő környezet- ez a bolygó teljes felülete, amelyet szilárd felület határol. A talaj-levegő környezetben állatok, növények, gombák stb.

Általános jellemzők. Az evolúció során a szárazföldi-levegő környezetet jóval később sajátították el, mint a vízi környezetet. A szárazföldi élet olyan alkalmazkodást igényelt, amely csak viszonylag magas szintű szervezettség mellett vált lehetővé mind a növények, mind az állatok esetében. A föld-levegő életkörnyezet sajátossága, hogy az itt élő szervezeteket levegő és alacsony páratartalommal, sűrűséggel és nyomással, valamint magas oxigéntartalommal jellemezhető gáznemű környezet veszi körül. Jellemzően az állatok ebben a környezetben mozognak a talajon (kemény aljzaton), és a növények gyökeret vernek benne.

A talaj-levegő környezetben az üzemi környezeti tényezőknek számos jellemző tulajdonsága van: más környezetekhez képest nagyobb fényintenzitás, jelentős hőmérséklet-ingadozás, páratartalom változása a földrajzi elhelyezkedéstől, évszaktól és napszaktól függően. A fenti tényezők hatása elválaszthatatlanul összefügg a légtömegek mozgásával - a széllel. Az evolúció során a szárazföldi-levegő környezet élő szervezetei jellegzetes anatómiai, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és egyéb alkalmazkodásokat alakítottak ki. Például megjelentek olyan szervek, amelyek a légköri oxigén közvetlen felszívódását biztosítják a légzés során (állatok tüdeje és légcső, növények sztómái). Erőteljesen fejlődtek a vázképződmények (állati váz, a növények mechanikai és támasztó szövetei), amelyek alacsony környezeti sűrűségű körülmények között támogatják a szervezetet. Az olyan kedvezőtlen tényezők elleni védekezésre adaptációkat fejlesztettek ki, mint az életciklusok periodicitása, ritmusa, az integumentum összetett szerkezete, hőszabályozási mechanizmusok stb. Szoros kapcsolat alakult ki a talajjal (állati végtagok, növényi gyökerek), a fejlődött az állatok táplálékkereső mobilitása, megjelentek a légáramlatok.növények magjai, gyümölcsei és virágpora, repülő állatok.

Légsűrűség- a gáz tömege a Föld légkörében egységnyi térfogatra vagy levegő fajsúlyára természetes körülmények között. A levegő sűrűségének értéke a mérések magasságának, hőmérsékletének és páratartalmának függvénye. Jellemzően a standard érték 1,225 kg⁄m3, ami megfelel a száraz levegő sűrűségének 15°C-on a tengerszinten.

A levegő gázösszetétele, amint arról már korábban szó volt, a légkör talajrétegében meglehetősen homogén (oxigén - 20,9%, nitrogén - 78,1%, mg gázok - 1%, szén-dioxid - 0,03 térfogat%), köszönhetően nagy diffúziós képességének és állandónak. keverés konvekciós és széláramokkal. Ugyanakkor a helyi forrásokból a légkörbe kerülő gáznemű, cseppfolyós, poros (szilárd) részecskék különböző szennyeződéseinek gyakran jelentős környezetvédelmi jelentősége van.

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, az oxidatív folyamatok magas hatékonysága alapján pedig az állati homeotermia alakult ki. Csak helyenként, meghatározott körülmények között jön létre átmeneti oxigénhiány, például a bomló növényi törmelékben, gabonatartalékban, lisztben stb.

A felszíni levegőréteg bizonyos területein a szén-dioxid-tartalom meglehetősen jelentős határok között változhat. Így szél hiányában a nagy ipari központokban és városokban koncentrációja tízszeresére nőhet.

A talajrétegek szén-dioxid-tartalmának napi rendszeres változása történik, amelyet a növényi fotoszintézis ritmusa határoz meg.

A talaj-levegő környezet a környezeti feltételeket tekintve a legösszetettebb. A szárazföldi élet olyan alkalmazkodást igényelt, amely csak a növények és állatok kellően magas szintű szervezettségével lehetséges.

4.2.1. A levegő, mint környezeti tényező a szárazföldi élőlények számára

A levegő alacsony sűrűsége határozza meg alacsony emelőerejét és alacsony légmozgását. A levegő lakóinak saját tartórendszerrel kell rendelkezniük, amely megtámasztja a testet: növények - különféle mechanikai szövetekkel, állatok - szilárd vagy ritkábban hidrosztatikus vázzal. Ezenkívül a levegő minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. A levegőben szálló élet lehetetlen.

Igaz, számos mikroorganizmus és állat, növények spórái, magjai, termései és pollenje rendszeresen jelen van a levegőben, és légáramlatok szállítják őket (43. ábra), sok állat képes aktív repülésre, de ezeknél a fajoknál a fő funkció. életciklusuk - szaporodásuk - a föld felszínén történik. A levegőben tartózkodás legtöbbjük számára csak a letelepedéssel vagy a zsákmánykereséssel társul.

Rizs. 43. A légi plankton ízeltlábúak megoszlása ​​magasság szerint (Dajo, 1975 szerint)

Az alacsony levegősűrűség alacsony mozgási ellenállást okoz. Ezért az evolúció során sok szárazföldi állat felhasználta a levegő környezet ezen tulajdonságának ökológiai előnyeit, és megszerezte a repülési képességet. Az összes szárazföldi állat fajának 75%-a képes aktív repülésre, főként a rovarok és a madarak, de emlősök és hüllők között is előfordulnak szórólapok. A szárazföldi állatok főleg izomerő segítségével repülnek, de vannak, akik légáramlatok segítségével is siklanak.

A levegő mobilitása, valamint a légtömegek függőleges és vízszintes mozgása a légkör alsó rétegeiben számos élőlény passzív repülését teszi lehetővé.

Anemofília - a növények beporzásának legrégebbi módja. Minden gymnospermet a szél beporozza, és a zárvatermő növények között a vérszegény növények az összes faj körülbelül 10%-át teszik ki.

Az anemophiliát a bükk, nyír, dió, szil, kender, csalán, casuarina, lúdtalp, sás, gabonafélék, pálmafélék és sok más családban figyelték meg. A szélporzású növények számos olyan adaptációval rendelkeznek, amelyek javítják pollenük aerodinamikai tulajdonságait, valamint morfológiai és biológiai jellemzőik, amelyek biztosítják a beporzás hatékonyságát.

Sok növény élete teljes mértékben a széltől függ, és a szétszóródás a segítségével történik. Ilyen kettős függőség figyelhető meg lucfenyőben, fenyőben, nyárban, nyírban, szilban, kőrisben, gyapotfűben, gyékényben, szaxaulban, dzsuzgunban stb.

Sok faj fejlődött ki anemocória– légáramlatok felhasználásával történő település. Az anemochory a növények spóráira, magvaira és terméseire, protozoon cisztákra, kis rovarokra, pókokra stb. jellemző. A légáramlatok által passzívan szállított organizmusokat összefoglaló néven nevezzük aeroplankton a vízi környezet planktonlakóival való analógia alapján. A passzív repülés speciális adaptációi a nagyon kis testméretek, a kinövések miatti területének növekedése, az erős disszekció, a szárnyak nagy relatív felülete, a háló használata stb. (44. ábra). A növények vérszegény magjai és termései is vagy nagyon kis méretűek (például orchidea magvak), vagy sokféle szárny- és ejtőernyőszerű függelék, amelyek növelik a tervezési képességüket (45. ábra).

Rizs. 44. Alkalmazkodások rovarok légáramlatok általi szállításához:

1 – Cardiocrepis brevirostris szúnyog;

2 – epehólyag Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 – cigánymoly lárva Lymantria dispar

Rizs. 45. Alkalmazkodások a szél átadásához a gyümölcsökben és a növények magjaiban:

1 – hársfa Tilia intermedia;

2 – juhar Acer monspessulanum;

3 – nyír Betula pendula;

4 – pamutfű Eriophorum;

5 – pitypang Taraxacum officinale;

6 – gyékény Typha scuttbeworhii

A mikroorganizmusok, állatok és növények elterjedésében a fő szerepet a függőleges konvekciós légáramlatok és a gyenge szél játsszák. Az erős szelek, viharok és hurrikánok szintén jelentős környezeti hatást gyakorolnak a szárazföldi élőlényekre.

Az alacsony levegősűrűség viszonylag alacsony nyomást okoz a szárazföldön. Általában 760 Hgmm. Művészet. A magasság növekedésével a nyomás csökken. 5800 m tengerszint feletti magasságban csak a normális fele. Az alacsony nyomás korlátozhatja a fajok elterjedését a hegyekben. A legtöbb gerinces esetében az élet felső határa körülbelül 6000 m. A nyomáscsökkenés az oxigénellátás csökkenésével és az állatok kiszáradásával jár a légzési sebesség növekedése miatt. A magasabban fekvő növények hegyekbe való előrehaladásának határai megközelítőleg azonosak. Valamivel szívósabbak az ízeltlábúak (rugófarkúak, atkák, pókok), amelyek a növényzeti vonal feletti gleccsereken találhatók.

Általánosságban elmondható, hogy minden szárazföldi élőlény sokkal szűkületesebb, mint a vízi élőlény, mivel környezetükben a normál nyomásingadozások a légkör töredékét teszik ki, és még a nagy magasságba emelkedő madarak esetében sem haladják meg a normál 1/3-át.

A levegő gázösszetétele. A levegő fizikai tulajdonságai mellett a kémiai tulajdonságai is rendkívül fontosak a szárazföldi élőlények létezése szempontjából. A légkör felszíni rétegében a levegő gázösszetétele a fő komponensek (nitrogén - 78,1%, oxigén - 21,0, argon - 0,9, szén-dioxid - 0,035 térfogat%) tekintetében meglehetősen homogén a magas koncentráció miatt. gázok diffúziója és állandó keveredési konvekciós és széláramlatok. A helyi forrásokból a légkörbe kerülő gáznemű, cseppfolyós és szilárd (por) részecskék különböző szennyeződéseinek azonban jelentős környezetvédelmi jelentősége lehet.

A magas oxigéntartalom hozzájárult a szárazföldi élőlények anyagcseréjének fokozásához az elsődleges vízi szervezetekhez képest. Földi környezetben, a szervezetben zajló oxidatív folyamatok magas hatékonysága alapján alakult ki az állati homeotermia. Az oxigén a levegőben lévő folyamatosan magas tartalma miatt nem korlátozza az életet a földi környezetben. Csak helyenként, meghatározott körülmények között keletkezik átmeneti hiány, például a bomló növényi maradványok felhalmozódásában, a gabona-, liszttartalékokban stb.

A szén-dioxid-tartalom a levegő felszíni rétegének egyes területein meglehetősen jelentős határok között változhat. Például szél hiányában a nagyvárosok központjában koncentrációja tízszeresére nő. A növényi fotoszintézis ritmusával összefüggésben a felszíni rétegek szén-dioxid-tartalma napi rendszerességgel változik. A szezonális jelenségeket az élő szervezetek, elsősorban a talajok mikroszkopikus populációinak légzési intenzitásának változása okozza. A levegő szén-dioxiddal való fokozott telítettsége a vulkáni aktivitású területeken, a termálforrások és a gáz egyéb földalatti kivezetései közelében fordul elő. Magas koncentrációban a szén-dioxid mérgező. A természetben az ilyen koncentrációk ritkák.

A természetben a szén-dioxid fő forrása az úgynevezett talajlégzés. A talaj mikroorganizmusai és az állatok nagyon intenzíven lélegeznek. A szén-dioxid a talajból a légkörbe diffundál, különösen esőben erőteljesen. Mérsékelten nedves, jól fűtött, szerves maradványokban gazdag talajokban bővelkedik. Például egy bükkerdő talaja óránként 15-22 kg/ha CO 2-t bocsát ki, a műtrágyázatlan homoktalaj pedig csak 2 kg/ha.

A modern körülmények között a fosszilis tüzelőanyag-tartalékok elégetésével kapcsolatos emberi tevékenység a légkörbe kerülő további mennyiségű CO 2 erőteljes forrásává vált.

A levegő nitrogénje a szárazföldi környezet legtöbb lakója számára inert gáz, de számos prokarióta szervezet (gócbaktérium, Azotobacter, clostridia, kék-zöld alga stb.) képes megkötni és bevonni a biológiai körforgásba.

Rizs. 46. Hegyoldal a környező ipari vállalkozások kén-dioxid-kibocsátása miatt elpusztult növényzettel

A levegőbe kerülő helyi szennyező anyagok is jelentősen befolyásolhatják az élő szervezeteket. Ez különösen vonatkozik a mérgező gáznemű anyagokra - metán, kén-oxid, szén-monoxid, nitrogén-oxid, hidrogén-szulfid, klórvegyületek, valamint porszemcsék, korom stb., amelyek szennyezik az ipari területek levegőjét. A légkör kémiai és fizikai szennyezésének fő modern forrása antropogén: a különböző ipari vállalkozások és a közlekedés munkája, talajerózió stb. a levegő térfogatának ezredrészétől egymilliomod részéig. A légkört ezzel a gázzal szennyező ipari központok környékén szinte az összes növényzet elpusztul (46. ábra). Egyes növényfajok különösen érzékenyek az SO 2-ra, és érzékeny indikátorként szolgálnak annak levegőben való felhalmozódására. Például sok zuzmó elpusztul még akkor is, ha a környező légkörben kén-oxid nyomokban van jelen. Jelenlétük a nagyvárosok körüli erdőkben nagy levegőtisztaságot jelez. A lakott területek tereprendezésére szolgáló fajok kiválasztásakor figyelembe veszik a növények levegőben lévő szennyeződésekkel szembeni ellenállását. Füstre érzékeny például a közönséges luc- és fenyő, juhar, hárs, nyír. A legellenállóbbak a tuja, a kanadai nyár, az amerikai juhar, a bodza és mások.

4.2.2. Talaj és domborzat. A talaj-levegő környezet időjárási és éghajlati jellemzői

Edaphis környezeti tényezők. A talajtulajdonságok és a domborzat befolyásolja a szárazföldi élőlények, elsősorban a növények életkörülményeit is. A földfelszín azon tulajdonságait, amelyek ökológiai hatást gyakorolnak a lakóira, összefoglaló néven nevezzük edafikus környezeti tényezők (a görög „edaphos” szóból - alap, talaj).

A növény gyökérrendszerének jellege a hidrotermikus rezsimtől, a levegőztetéstől, a talaj összetételétől, összetételétől és szerkezetétől függ. Például a fafajok (nyírfa, vörösfenyő) gyökérrendszere az örök fagyos területeken sekély mélységben található, és szélesen elterül. Ahol nincs örök fagy, ott ugyanezen növények gyökérrendszere kevésbé elterjedt, és mélyebbre hatol. Sok sztyeppei növényben a gyökerek nagy mélységből is eljuthatnak a vízbe, ugyanakkor a humuszban gazdag talajhorizontban sok felszíni gyökerük is van, ahonnan a növények felszívják az ásványi táplálkozás elemeit. A mangrovák vizes, rosszul levegőztetett talaján sok fajnak speciális légzőgyökerei vannak - pneumatoforok.

Számos ökológiai növénycsoport különböztethető meg a különböző talajtulajdonságokkal kapcsolatban.

Tehát a talaj savasságára adott reakció szerint megkülönböztetik: 1) acidofil fajok - 6,7-nél alacsonyabb pH-jú savas talajon nőnek (sphagnum lápok, fehér fű); 2) neutrofil - 6,7–7,0 pH-jú talajok felé gravitál (a legtöbb kultúrnövény); 3) bazofil– 7,0-nél nagyobb pH-értéken nő (mordovnik, erdei kökörcsin); 4) közömbös – eltérő pH értékű talajon is nőhet (gyöngyvirág, birka csenkesz).

A talaj bruttó összetételéhez viszonyítva: 1) oligotróf olyan növények, amelyek megelégszenek kis mennyiségű kőris elemmel (erdeifenyő); 2) eutróf, amelyeknek nagy mennyiségű kőris elemre van szükségük (tölgy, közönséges egres, évelő erdeifű); 3) mezotróf, mérsékelt mennyiségű kőris elemet igénylő (közönséges lucfenyő).

Nitrofilek– a nitrogénben gazdag talajt kedvelő növények (csalán).

A szikes talajok növényei csoportot alkotnak halofiták(soleros, sarsazan, kokpek).

Néhány növényfaj különböző szubsztrátumokra korlátozódik: petrofiták sziklás talajon nőnek, és psammofiták változó homokokban laknak.

A terep és a talaj jellege befolyásolja az állatok sajátos mozgását. Például a nyílt területen élő patás állatoknak, struccoknak és túzoknak kemény talajra van szükségük, hogy fokozzák a taszítást gyors futás közben. Az eltolódó homokon élő gyíkok lábujjait kérges pikkelyek szegélyezik, ami növeli a támasztófelületet (47. ábra). A lyukakat ásó szárazföldi lakosok számára a sűrű talajok kedvezőtlenek. A talaj jellege bizonyos esetekben befolyásolja azon szárazföldi állatok elterjedését, amelyek odúkat ásnak, a talajba fúródnak, hogy elkerüljék a hőt vagy a ragadozókat, vagy tojásokat raknak a talajba stb.

Rizs. 47. Legyezőujjú gekkó - a Szahara homokjának lakója: A - legyezőujjú gekkó; B – gekkó láb

Időjárási jellemzők. A talaj-levegő környezetben az életkörülmények bonyolultak, ráadásul időjárás változásai.Időjárás - ez a légkör folyamatosan változó állapota a Föld felszínén körülbelül 20 km-es magasságig (a troposzféra határa). Az időjárás változékonysága a környezeti tényezők – például hőmérséklet és páratartalom, felhőzet, csapadék, szél erőssége és iránya stb. – állandó változásaiban nyilvánul meg. Az időjárási változásokat, valamint azok természetes váltakozását az éves ciklusban, a nem időszakos ingadozások jellemzik. , ami jelentősen megnehezíti a szárazföldi élőlények létfeltételeit. Az időjárás sokkal kisebb mértékben és csak a felszíni rétegek populációjára hat a vízi lakosok életére.

A terület éghajlata. A hosszú távú időjárási rezsim jellemzi a terület klímája. Az éghajlat fogalma nemcsak a meteorológiai jelenségek átlagos értékeit foglalja magában, hanem azok éves és napi ciklusát, az attól való eltéréseket és gyakoriságukat is. Az éghajlatot a terület földrajzi adottságai határozzák meg.

Az éghajlatok zonális változatosságát nehezíti a monszun szelek hatása, a ciklonok és anticiklonok eloszlása, a hegyláncok hatása a légtömegek mozgására, az óceántól való távolság mértéke (kontinentalitás) és sok más helyi tényező. A hegyekben egy éghajlati zóna van, amely sokban hasonlít a zónák alacsony szélességről magas szélességekre történő változásához. Mindez a szárazföldi életkörülmények rendkívüli változatosságát teremti meg.

A legtöbb szárazföldi élőlény számára, különösen a kicsik számára, nem annyira a terület klímája a fontos, mint inkább a közvetlen élőhelyük körülményei. Nagyon gyakran a helyi környezeti elemek (dombormű, kitettség, növényzet stb.) úgy változtatják meg egy adott területen a hőmérséklet, páratartalom, fény, légmozgás rezsimjét, hogy az jelentősen eltér a terület éghajlati viszonyaitól. Az ilyen lokális klímaváltozásokat, amelyek a levegő felszíni rétegében alakulnak ki, ún mikroklíma. Mindegyik zóna nagyon változatos mikroklímával rendelkezik. Tetszőlegesen kis területek mikroklímái azonosíthatók. Például a virágok koszorújában egy speciális rezsim jön létre, amelyet az ott élő rovarok használnak. A hőmérséklet, a levegő páratartalma és a szélerősség különbségei széles körben ismertek nyílt terepen és erdőkben, füves állományokban és csupasz talajterületeken, északi és déli kitettségek lejtőin stb. Különleges stabil mikroklíma alakul ki az odúkban, fészkekben, üregekben. , barlangok és egyéb zárt helyek.

Csapadék. A vízellátáson és a nedvességtartalékok létrehozásán kívül más ökológiai szerepet is betölthetnek. Így a heves esőzések vagy jégesők néha mechanikai hatást gyakorolnak a növényekre vagy állatokra.

A hótakaró ökológiai szerepe különösen sokrétű. A napi hőmérséklet-ingadozások csak 25 cm-ig hatolnak be a hómélységbe, mélyebben a hőmérséklet szinte változatlan marad. A 30-40 cm-es hóréteg alatt -20-30 °C-os fagyok mellett a hőmérséklet csak alig marad nulla alatt. A mély hótakaró védi a megújuló rügyeket és védi a zöld növényrészeket a fagytól; sok faj a hó alá kerül anélkül, hogy lehullatná lombját, például a szőrös fű, a Veronica officinalis, a patás fű stb.

Rizs. 48. A hólyukban elhelyezkedő mogyorófajd hőmérsékleti rendszerének telemetrikus vizsgálatának sémája (A.V. Andreev, A.V. Krechmar, 1976)

A kis szárazföldi állatok télen is aktív életmódot folytatnak, egész galériákat hozva létre alagutakból a hó alatt és annak vastagságában. Számos, hóval borított növényzetből táplálkozó fajra jellemző még a téli szaporodás is, ami például a lemmingeknél, az erdei és sárgatorkú egereknél, számos pocoknál, vízipatkánynál stb. , nyírfajd, tundrai fogoly - éjszakára ásd be a hóba (48. kép).

A téli hótakaró megnehezíti a nagytestű állatok táplálékszerzését. Sok patás (rénszarvas, vaddisznó, pézsma ökör) télen kizárólag hóval borított növényzettel táplálkozik, és a mély hótakaró, és különösen a felszínén a jeges körülmények között előforduló kemény kéreg éhhalálra ítéli őket. A forradalom előtti Oroszországban a nomád szarvasmarha-tenyésztés során hatalmas katasztrófa történt a déli régiókban. juta – az állatállomány tömeges elhullása a jeges viszonyok következtében, az állatok tápláléktól való megfosztása. A laza mély havon is nehéz a mozgás az állatok számára. A rókák például havas télen az erdőben a sűrű lucfenyők alatti területeket részesítik előnyben, ahol vékonyabb a hóréteg, és szinte soha nem mennek ki nyílt tisztásokra és erdőszélekre. A hómélység korlátozhatja a fajok földrajzi elterjedését. Például az igazi szarvasok nem hatolnak be északra azokra a területekre, ahol a téli hóvastagság meghaladja a 40-50 cm-t.

A hótakaró fehérsége sötét állatokat tár fel. A háttérszínhez igazodó álcázás kiválasztása nyilvánvalóan nagy szerepet játszott a szikár és a tundrai fogoly, a hegyi nyúl, a hermelin, a menyét és a sarki róka szezonális színváltozásaiban. A Commander-szigeteken a fehér róka mellett sok kék róka él. A zoológusok megfigyelései szerint az utóbbiak elsősorban sötét sziklák és jégmentes szörfsávok közelében tartózkodnak, míg a fehérek a hótakarós területeket részesítik előnyben.

Az evolúció során a szárazföldi-levegő élőhelyet sokkal később tanulmányozták, mint a vízi élőhelyet. Különlegessége, hogy gáz halmazállapotú, így az összetételben a jelentős oxigéntartalom, valamint az alacsony nyomás, páratartalom és sűrűség dominál.

Egy ilyen evolúciós folyamat hosszú ideje alatt a növény- és állatvilágban felmerült az igény bizonyos viselkedési és élettani, anatómiai és egyéb alkalmazkodási formák kialakítására, képesek voltak alkalmazkodni a környező világ változásaihoz.

Jellegzetes

A környezetet a következők jellemzik:

• A levegő hőmérsékletének és nedvességtartalmának állandó változása;
• A napszakok és az évszakok múlása;
• Magas fényintenzitás;
• A területi elhelyezkedés tényezőinek függése.

Sajátosságok

A környezet sajátossága, hogy a növények képesek gyökeret verni a talajban, az állatok pedig mozogni a levegő és a talaj hatalmasságában. Minden növény rendelkezik sztómakészülékkel, amelynek segítségével a világ szárazföldi élőlényei közvetlenül a levegőből vehetik fel az oxigént. Az alacsony páratartalom és az oxigén túlnyomó jelenléte az állatok légzőszervei - a légcső és a tüdő - megjelenéséhez vezetett. A jól fejlett csontváz lehetővé teszi a független mozgást a talajon, és erős támaszként szolgál a test és a szervek számára, tekintettel a környezet alacsony sűrűségére.

Állatok

Az állatfajok nagy része a talaj-levegő környezetben él: madarak, állatok, hüllők és rovarok.

Alkalmazkodás és fitnesz (példák)

Az élő szervezetek kialakítottak bizonyos alkalmazkodást a környező világ negatív tényezőihez: alkalmazkodást a hőmérséklet és az éghajlat változásaihoz, sajátos testfelépítést, hőszabályozást, valamint az életciklusok változását és dinamikáját. Például néhány növény megváltoztatja hajtásait és gyökérrendszerét, hogy fenntartsa normális állapotát hideg és aszályos időszakokban. A gyökérzöldségek - cékla és sárgarépa, viráglevelek - az aloe, tulipán és póréhagyma hagyma megtartja a tápanyagokat és a nedvességet.

A testhőmérséklet változatlan tartása érdekében nyáron és télen az állatok speciális hőcsere- és hőszabályozási rendszert fejlesztettek ki a külvilággal. A növények virágport és magvakat fejlesztettek ki a szél által szaporodás céljából. Az ilyen növények egyedülálló képességekkel rendelkeznek a pollen tulajdonságainak javítására, ami hatékony beporzást eredményez. Az állatok céltudatos mozgást nyertek élelemszerzés céljából. A földdel abszolút mechanikai, funkcionális és erőforrás kapcsolat alakult ki.

• A környezet lakói számára korlátozó tényező a vízforrások hiánya.
• Az élő szervezetek megváltoztathatják testalkatukat a levegő alacsony sűrűsége miatt. Például az állatok számára fontos a csontvázrészek kialakítása, a madarak sima szárnyformát és testfelépítést igényelnek.
• A növényeknek rugalmas kötőszövetekre, valamint jellegzetes koronaformára és virágokra van szükségük.
• A madarak és emlősök a melegvérű funkció elsajátítását a levegő tulajdonságainak - hővezető képességnek, hőkapacitásnak - köszönhetik.

következtetéseket

A talaj-levegő élőhely környezeti tényezők szempontjából szokatlan. Az állatok és növények jelenléte számos adaptáció megjelenése és kialakulása miatt lehetséges. Minden lakó elválaszthatatlan a föld felszínétől a rögzítés és a stabil alátámasztás érdekében. Ebből a szempontból a talaj elválaszthatatlan a vízi és szárazföldi környezettől, amely nagy szerepet játszik az állat- és növényvilág fejlődésében.

Sok egyén számára ez egy híd volt, amelyen keresztül a vízforrásokból származó organizmusok a szárazföldi életkörülmények felé költöztek, és ezáltal meghódították a földet. A növény- és állatvilág eloszlása ​​a bolygón a talaj és a terep összetételétől függ, az életmódtól függően.

Az utóbbi időben a szárazföld-levegő környezet megváltozott az emberi tevékenység következtében. Az emberek mesterségesen alakítják át a természeti tájakat, a tározók számát és méretét. Ilyen helyzetben sok élőlény nem tud gyorsan alkalmazkodni az új életkörülményekhez. Emlékeznünk kell erre, és meg kell állítani az emberek negatív beavatkozását az állatok és növények talaj-levegő élőhelyeibe!