Siedliska organizmów: środowisko lądowo-powietrzne. Trzy siedliska
Charakterystyczną cechą środowiska gruntowo-powietrznego jest obecność w nim powietrza (mieszaniny różnych gazów).
Powietrze ma małą gęstość, dlatego nie może służyć jako podłoże dla organizmów (z wyjątkiem latających). To właśnie niska gęstość powietrza decyduje o jego niewielkim oporze podczas przemieszczania się organizmów po powierzchni gleby. Jednocześnie utrudnia im poruszanie się w kierunku pionowym. Niska gęstość powietrza powoduje również niskie ciśnienie na lądzie (760 mm Hg = 1 atm). Powietrze rzadziej blokuje dostęp światła słonecznego niż woda. Ma większą przezroczystość niż woda.
Skład gazowy powietrza jest stały (wiesz to z zajęć z geografii). Tlen i dwutlenek węgla z reguły nie są czynnikami ograniczającymi. Para wodna i różne zanieczyszczenia występują w powietrzu jako zanieczyszczenia.
W ciągu ostatniego stulecia w wyniku działalności gospodarczej człowieka zawartość różnych substancji zanieczyszczających w atmosferze gwałtownie wzrosła. Do najniebezpieczniejszych należą: tlenki azotu i siarki, amoniak, formaldehyd, metale ciężkie, węglowodory itp. Obecnie organizmy żywe praktycznie nie są do nich przystosowane. Z tego powodu zanieczyszczenie powietrza jest poważnym problemem globalnym problem środowiskowy. Aby go rozwiązać, konieczne jest wdrożenie środków ochrony środowiska na poziomie wszystkich stanów Ziemi.
Masy powietrza poruszają się w kierunku poziomym i pionowym. Prowadzi to do pojawienia się takiego czynnika środowiskowego jak wiatr. Wiatr może powodować przemieszczanie się piasku na pustyniach (burze piaskowe). Jest w stanie wywiewać cząsteczki gleby z każdego terenu, zmniejszając żyzność gleby (erozja wietrzna). Wiatr działa mechanicznie na rośliny. Może powodować opady atmosferyczne (przewracające się drzewa z korzeniami), wiatrołapy (złamania pni drzew) i deformacje koron drzew. Ruch mas powietrza w istotny sposób wpływa na rozkład warunków opadowych i temperaturowych w środowisku gruntowo-powietrznym.
Reżim wodny środowiska gruntowo-powietrznego
Znasz tę krainę ze swoich zajęć z geografii środowisko powietrzne Może być albo bardzo nasycony wilgocią (tropiki), albo bardzo ubogi w nią (pustynie). Opady rozkładają się nierównomiernie zarówno w poszczególnych porach roku, jak i na obszarach geograficznych. Wilgotność otoczenia waha się w szerokim zakresie. Jest głównym czynnikiem ograniczającym organizmy żywe.
Reżim temperaturowy środowiska gruntowo-powietrznego
Temperatura w środowisku gruntowo-powietrznym ma cykliczność dobową i sezonową. Organizmy przystosowały się do tego od czasu pojawienia się życia na lądzie. Dlatego jest mniej prawdopodobne, że temperatura będzie czynnikiem ograniczającym niż wilgotność.
Przystosowanie roślin i zwierząt do życia w środowisku gruntowo-powietrznym
Kiedy rośliny dotarły na ląd, rozwinęły tkanki. Na lekcjach biologii w 7. klasie studiowałeś budowę tkanek roślinnych. Ponieważ powietrze nie może służyć jako niezawodne wsparcie, rośliny rozwinęły tkanki mechaniczne (włókna drzewne i łykowe). Szeroki zakres zmian czynników klimatycznych spowodował powstawanie gęstych tkanek powłokowych - perydermy, skorupy. Dzięki mobilności powietrza (wiatru) rośliny wykształciły przystosowania do zapylania, dystrybucji zarodników, owoców i nasion.
Życie zwierząt zawieszonych w powietrzu jest niemożliwe ze względu na jego małą gęstość. Wiele gatunków (owady, ptaki) przystosowało się do aktywnego lotu i może długo przebywać w powietrzu. Ale ich rozmnażanie następuje na powierzchni gleby.
Niektóre małe organizmy wykorzystują ruch mas powietrza w kierunku poziomym i pionowym do biernego rozprzestrzeniania się. W ten sposób osiedlają się protisty, pająki i owady. Niska gęstość powietrza spowodowała poprawę szkieletu zewnętrznego (stawonogi) i wewnętrznego (kręgowce) u zwierząt w trakcie ewolucji. Z tego samego powodu istnieje ograniczenie maksymalnej masy i wielkości ciała zwierząt lądowych. Największym zwierzęciem na lądzie jest słoń (waga do 5 ton), jest znacznie mniejszy morski gigant— płetwal błękitny (do 150 ton). Dzięki pojawieniu się różne rodzaje kończynach ssaki były w stanie zaludnić obszary lądowe o zróżnicowanym terenie.
Ogólna charakterystyka gleby jako środowiska życia
Gleba - górna warstwa skorupa Ziemska posiadanie płodności. Powstał w wyniku oddziaływania czynników klimatycznych i biologicznych z leżącą pod spodem skałą (piasek, glina itp.). Gleba ma kontakt z powietrzem i służy jako podpora dla organizmów lądowych. Jest także źródłem składników mineralnych dla roślin. Jednocześnie gleba jest środowiskiem życia wielu gatunków organizmów. Glebę charakteryzują następujące właściwości: gęstość, wilgotność, temperatura, napowietrzenie (dopływ powietrza), reakcja środowiska (pH), zasolenie.
Gęstość gleby wzrasta wraz z głębokością. Wilgotność, temperatura i napowietrzenie gleby są ze sobą ściśle powiązane i współzależne. Wahania temperatury w glebie są wygładzone w porównaniu z powietrzem powierzchniowym i nie są już wykrywalne na głębokości 1-1,5 m. Gleby dobrze nawilżone powoli się nagrzewają i powoli ochładzają. Wzrost wilgotności i temperatury gleby pogarsza jej napowietrzenie i odwrotnie. Reżim hydrotermalny gleby i jej napowietrzenie zależą od struktury gleby. Gleby gliniaste lepiej zatrzymują wilgoć niż gleby piaszczyste. Ale gorzej napowietrzają i gorzej się nagrzewają. W zależności od reakcji środowiska gleby dzielą się na trzy typy: kwaśne (pH< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).
Przystosowania roślin i zwierząt do życia w glebie
W życiu roślin gleba pełni funkcje zakotwiczenia, zaopatrzenia w wodę i źródła składników mineralnych. Stężenie składniki odżywcze w glebie doprowadziło do rozwoju systemu korzeniowego i tkanek przewodzących roślin.
Zwierzęta żyjące w glebie mają szereg adaptacji. Charakteryzują się różne sposoby ruch w glebie. Może to być kopanie przejść i dziur, takich jak świerszcze i świerszcze. Dżdżownice mogą rozpychać cząsteczki gleby i tworzyć tunele. Larwy owadów potrafią pełzać wśród cząstek gleby. W związku z tym w procesie ewolucji opracowano odpowiednie adaptacje. Organizmy kopiące rozwinęły kończyny kopiące. Annelidy mają hydrostatyczny szkielet, podczas gdy owady i stonogi mają pazury.
Zwierzęta glebowe mają krótkie, zwarte ciało z nieprzemakającymi powłokami (ssaki) lub pokrytymi śluzem. Życie w glebie jako siedlisku doprowadziło do zaniku lub niedorozwoju narządów wzroku. Maleńkie, słabo rozwinięte oczy kreta są często ukryte pod fałdem skóry. Aby ułatwić poruszanie się w wąskich przejściach glebowych, sierść kretów nabyła zdolność do składania się w dwóch kierunkach.
W środowisku lądowo-powietrznym organizmy otoczone są powietrzem. Ma niską wilgotność, gęstość i ciśnienie, wysoką przezroczystość i zawartość tlenu. Wilgotność jest głównym czynnikiem ograniczającym. Scharakteryzowano glebę jako środowisko życia duża gęstość, pewien reżim hydrotermalny, napowietrzanie. Rośliny i zwierzęta wykształciły różnorodne przystosowania do życia w środowisku gruntowo-powietrznym i glebowym.
Siedlisko to bezpośrednie środowisko, w którym występuje żywy organizm (zwierzę lub roślina). Może zawierać zarówno organizmy żywe, jak i przedmioty nieożywione oraz dowolną liczbę odmian organizmów od kilku gatunków do kilku tysięcy, współistniejących w określonej przestrzeni życiowej. Siedlisko powietrzno-naziemne obejmuje takie obszary powierzchni ziemi jak góry, sawanny, lasy, tundra, lód polarny i inni.
Siedlisko - planeta Ziemia
Różne części planety Ziemia są domem dla ogromnej różnorodności biologicznej organizmów żywych. Istnieją pewne typy siedlisk zwierząt. Gorące, suche obszary są często pokryte gorącymi pustyniami. Ciepłe i wilgotne regiony zawierają wilgoć
Na Ziemi występuje 10 głównych typów siedlisk lądowych. Każdy z nich ma wiele odmian, w zależności od tego, gdzie na świecie się znajduje. Zwierzęta i rośliny typowe dla danego siedliska przystosowują się do warunków, w jakich żyją.
Afrykańskie sawanny
To tropikalne siedlisko roślin zielnych naziemno-lądowych występujące w Afryce. Charakteryzuje się długimi okresami suchymi po porach deszczowych z obfitymi opadami deszczu. Afrykańskie sawanny są domem dla ogromnej liczby roślinożerców, a także potężnych drapieżników, które się nimi żywią.
Góry
Szczyty wysokich pasm górskich są bardzo zimne i rośnie tam niewiele roślin. Zwierzęta żyjące na tych wysokościach są przystosowane do radzenia sobie z niskimi temperaturami, brakiem pożywienia i stromym, skalistym terenem.
Wiecznie zielone lasy
Lasy iglaste często występują w chłodniejszych obszarach globu: Kanadzie, Alasce, Skandynawii i regionach Rosji. Obszary te, zdominowane przez wiecznie zielone świerki, są domem dla takich zwierząt, jak łosie, bobry i wilki.
Drzewa liściaste
W zimnych i wilgotnych obszarach wiele drzew szybko rośnie czas letni, ale gubią liście na zimę. Liczba dzikich zwierząt na tych obszarach zmienia się sezonowo, ponieważ wiele z nich migruje do innych obszarów lub zapada w sen zimowy.
Strefa umiarkowana
Charakteryzuje się suchymi trawiastymi preriami i stepami, łąkami, gorącymi latami i mroźnymi zimami. To lądowo-powietrzne siedlisko jest domem dla stadnych zwierząt roślinożernych, takich jak antylopy i żubry.
Strefa śródziemnomorska
Na terenach wokół Morza Śródziemnego panuje gorący klimat, jednak opadów jest tu więcej niż na obszarach pustynnych. Obszary te są domem dla krzewów i roślin, które mogą przetrwać tylko wtedy, gdy mają dostęp do wody i często są wypełnione wieloma różnymi rodzajami owadów.
Tundra
Siedliska powietrzno-lądowe, takie jak tundra, są przez większą część roku pokryte lodem. Przyroda ożywa dopiero wiosną i latem. Mieszkają tu jelenie i gniazdują ptaki.
Lasy deszczowe
Te gęste zielone lasy rosną blisko równika i są domem dla najbogatszej różnorodności biologicznej organizmów żywych. Żadne inne siedlisko nie może pochwalić się taką liczbą mieszkańców jak obszar lasu deszczowego.
lód polarny
Zimne regiony w pobliżu bieguna północnego i południowego są pokryte lodem i śniegiem. Można tu spotkać pingwiny, foki i niedźwiedzie polarne, które żerują w lodowatych wodach oceanu.
Zwierzęta siedliska lądowo-powietrznego
Siedliska są rozproszone po rozległym obszarze planety Ziemia. Każdy charakteryzuje się pewnym światem biologicznym i roślinnym, którego przedstawiciele nierównomiernie zaludniają naszą planetę. W chłodniejszych częściach świata, takich jak regiony polarne, nie występuje wiele gatunków fauny zamieszkujących te obszary i specjalnie przystosowanych do życia w niskich temperaturach. Niektóre zwierzęta są rozmieszczone na całym świecie w zależności od roślin, które jedzą, na przykład panda wielka zamieszkuje obszary, w których
Siedlisko powietrzno-naziemne
Każdy żywy organizm potrzebuje domu, schronienia lub środowiska, które zapewni bezpieczeństwo, idealną temperaturę, pożywienie i reprodukcję – czyli wszystko, co niezbędne do przetrwania. Jedną z ważnych funkcji siedliska jest zapewnienie idealnej temperatury, ponieważ ekstremalne zmiany mogą zniszczyć cały ekosystem. Ważnym warunkiem jest także dostępność wody, powietrza, gleby i światła słonecznego.
Temperatura na Ziemi nie wszędzie jest taka sama, w niektórych zakątkach planety (biegun północny i południowy) termometr może spaść do -88°C. W innych miejscach, zwłaszcza w tropikach, jest bardzo ciepło, a nawet gorąco (do +50°C). Temperatura odgrywa ważną rolę w procesach adaptacji siedliska lądowo-powietrznego, np. zwierzęta przystosowane do niskich temperatur nie mogą przetrwać w rui.
Siedlisko to naturalne środowisko, w którym żyje dany organizm. Zwierzęta wymagają różnej ilości przestrzeni. Siedlisko może być duże i zajmować cały las lub małe, jak norka. Niektórzy mieszkańcy muszą bronić i bronić ogromnego terytorium, inni zaś potrzebują niewielkiego obszaru przestrzeni, na którym mogą w miarę pokojowo współistnieć z sąsiadami mieszkającymi w pobliżu.
Środowisko gruntowo-powietrzne - ośrodek składający się z powietrza, co wyjaśnia jego nazwę. Zwykle charakteryzuje się następującymi cechami:
- Powietrze nie stawia prawie żadnego oporu, dlatego skorupa organizmów zwykle nie przepływa.
- Wysoka zawartość tlenu w powietrzu.
- Są klimaty i pory roku.
- Bliżej ziemi temperatura powietrza jest wyższa, dlatego większość gatunków żyje na równinach.
- W atmosferze nie ma wody niezbędnej do życia, dlatego organizmy osiedlają się bliżej rzek i innych zbiorników wodnych.
- Rośliny posiadające korzenie korzystają z minerałów znajdujących się w glebie i częściowo w środowisku glebowym.
- Minimalną temperaturę zanotowano na Antarktydzie, która wyniosła - 89°C, a maksymalna + 59°C.
- Środowisko biologiczne rozciąga się od 2 km poniżej poziomu morza do 10 km nad poziomem morza.
W toku ewolucji środowisko to rozwinęło się później niż wodne. Jego osobliwością jest to, że gazowy, dlatego charakteryzują się niskimi:
- wilgotność,
- gęstość i ciśnienie,
- wysoka zawartość tlenu.
W trakcie ewolucji organizmy żywe rozwinęły niezbędne adaptacje anatomiczne, morfologiczne, fizjologiczne, behawioralne i inne. Zwierzęta w środowisku gruntowo-powietrznym poruszają się po glebie lub w powietrzu (ptaki, owady). Pod tym względem rozwinęły się zwierzęta płuca i tchawica, czyli narządy, za pomocą których lądowi mieszkańcy planety pobierają tlen bezpośrednio z powietrza. Otrzymał silny rozwój narządy szkieletowe, zapewniająca autonomię poruszania się na lądzie i wspierająca organizm wszystkimi narządami w warunkach małej gęstości środowiska, tysiące razy mniejszej niż woda.
Czynniki środowiskowe w środowisku gruntowo-powietrznym różnią się od innych siedlisk:
- wysokie natężenie światła,
- znaczne wahania temperatury i wilgotności powietrza,
- korelacja wszystkich czynników z położeniem geograficznym,
- zmieniające się pory roku i pory dnia.
Ich działanie na organizmy jest nierozerwalnie związane z ruchem powietrza i położeniem względem mórz i oceanów i bardzo różni się od oddziaływania w środowisku wodnym.W środowisku gruntowo-powietrznym jest wystarczająco dużo światła i powietrza. Jednakże wilgotność i temperatura są bardzo zmienne. Na obszarach podmokłych panuje nadmiar wilgoci, natomiast na stepach jest jej znacznie mniej. Zauważalne są dobowe i sezonowe wahania temperatury.
Przystosowania organizmów do życia w warunkach różnej temperatury i wilgotności. Związane jest z większymi adaptacjami organizmów w środowisku lądowo-powietrznym temperatura i wilgotność powietrza. Zwierzęta stepowe (skorpiony, tarantule i pająki karakurt, susły, norniki) chowają się przed upałem w norkach. Zwierzęta radzą sobie z upałem wydzielając pot.
Wraz z nadejściem chłodów ptaki odlatują w cieplejsze rejony, aby wiosną powrócić do miejsca, w którym się urodziły i gdzie będą rodzić.
Cechą środowiska gruntowo-powietrznego w regionach południowych jest niewystarczająca ilość wilgoci. Zwierzęta pustynne muszą posiadać zdolność oszczędzania wody, aby przetrwać długie okresy niedoboru pożywienia. Roślinożercom zwykle udaje się to osiągnąć, przechowując całą dostępną wilgoć w zjadanych łodygach i nasionach. Mięsożercy czerpią wodę z mokrego mięsa ofiary. Obydwa typy zwierząt mają bardzo wydajne nerki, które zatrzymują każdą kroplę wilgoci i rzadko muszą pić. Ponadto zwierzęta pustynne muszą być w stanie chronić się przed brutalnym upałem w ciągu dnia i przenikliwym zimnem w nocy. Małe zwierzęta mogą to zrobić, chowając się w pęknięciach skał lub zagrzebując się w piasku. Wiele zwierząt w procesie ewolucji rozwinęło nieprzeniknioną skorupę zewnętrzną, nie dla ochrony, ale w celu ograniczenia utraty wilgoci z organizmu.
Przystosowanie organizmów do ruchu w środowisku lądowo-powietrznym. Dla wielu zwierząt w środowisku lądowo-powietrznym ważny jest ruch na powierzchni ziemi lub w powietrzu. Aby to zrobić, rozwinęli pewne adaptacje, a ich kończyny mają inną budowę. Niektóre przystosowały się do biegania (wilk, koń), inne do skakania (kangur, skoczek, koń), a jeszcze inne do latania (ptaki, nietoperze, owady). Węże i żmije w ogóle nie mają kończyn, więc poruszają się, wyginając ciało w łuk.
Do życia wysoko w górach przystosowało się znacznie mniej organizmów, gdyż jest tam mało gleby, wilgoci i powietrza, pojawiają się trudności w poruszaniu się. Jednak niektóre zwierzęta, takie jak kozy górskie muflony, potrafią poruszać się niemal pionowo w górę i w dół, jeśli występują nawet niewielkie nieregularności. Dlatego mogą żyć wysoko w górach.
Przystosowanie zwierząt do współczynnika oświetlenia gruntowo-powietrznego środowiska życia budowa i wielkość oczu. Większość zwierząt w tym środowisku ma dobrze rozwinięte narządy wzroku. Tak więc z wysokości lotu jastrząb widzi mysz biegnącą po polu.
Przeczytaj także:
|
Ogólna charakterystyka. W toku ewolucji środowisko lądowo-powietrzne zostało opanowane znacznie później niż środowisko wodne. Życie na lądzie wymagało adaptacji, które stały się możliwe dopiero przy stosunkowo wysokim poziomie organizacji zarówno u roślin, jak i zwierząt. Cechą lądowo-powietrznego środowiska życia jest to, że żyjące tu organizmy otoczone są środowiskiem gazowym charakteryzującym się niską wilgotnością, gęstością i ciśnieniem oraz dużą zawartością tlenu. Zazwyczaj zwierzęta w tym środowisku poruszają się po glebie (twardym podłożu) i rośliny w niej zakorzeniają się.
W środowisku gruntowo-powietrznym działa wiele czynników środowiskowych charakterystyczne cechy: większe natężenie światła w porównaniu do innych środowisk, znaczne wahania temperatury, zmiany wilgotności w zależności od położenia geograficznego, pory roku i pory dnia.
W procesie ewolucji żywe organizmy środowiska lądowo-powietrznego rozwinęły charakterystyczne adaptacje anatomiczne, morfologiczne, fizjologiczne, behawioralne i inne. Na przykład pojawiły się narządy, które zapewniają bezpośrednią absorpcję tlenu atmosferycznego podczas oddychania (płuca i tchawica zwierząt, aparaty szparkowe roślin). Formacje szkieletowe (szkielet zwierzęcy, tkanki mechaniczne i podporowe roślin), które podtrzymują organizm, uległy silnemu rozwojowi
w warunkach małej gęstości środowiska. Opracowano urządzenia chroniące przed niekorzystne czynniki takie jak okresowość i rytm cykle życia, złożona struktura powłoki, mechanizmy termoregulacji itp. Powstało ścisłe połączenie z glebą (kończyny zwierząt, korzenie roślin), rozwinęła się mobilność zwierząt w poszukiwaniu pożywienia, pojawiły się nasiona, owoce i pyłki roślin, pojawiły się zwierzęta latające , niesione przez prądy powietrza.
Niska gęstość powietrza decyduje o jego małej sile udźwigu i niewielkim wsparciu. Wszyscy mieszkańcy powietrza są ściśle związani z powierzchnią ziemi, która służy im do przywiązania i wsparcia. Gęstość środowiska powietrznego nie zapewnia organizmom dużego oporu poruszania się po powierzchni ziemi, natomiast utrudnia poruszanie się w pionie. Dla większości organizmów przebywanie w powietrzu kojarzy się jedynie z osiedlaniem się lub poszukiwaniem zdobyczy.
Mała siła nośna powietrza determinuje maksymalną masę i wielkość organizmów lądowych. Największe zwierzęta żyjące na powierzchni ziemi są mniejsze od gigantów środowiska wodnego. Duże ssaki (wielkość i masa współczesnego wieloryba) nie mogły żyć na lądzie, ponieważ zostały zmiażdżone własnym ciężarem.
Niska gęstość powietrza stwarza niewielki opór ruchu. 75% wszystkich gatunków zwierząt lądowych jest zdolnych do aktywnego lotu.
Wiatry zwiększają uwalnianie wilgoci i ciepła ze zwierząt i roślin. Gdy wieje wiatr, upał jest łatwiejszy do zniesienia, mróz silniejszy, szybciej następuje wysychanie i wychładzanie organizmów. Wiatr powoduje zmiany w intensywności transpiracji u roślin i odgrywa rolę w zapylaniu roślin anemofilnych.
Skład gazowy powietrza– tlen – 20,9%, azot – 78,1%, gazy obojętne – 1%, dwutlenek węgla – 0,03% obj. Tlen pomaga zwiększyć metabolizm organizmów lądowych.
Tryb światła. Ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi zależy od szerokości geograficznej obszaru, długości dnia, przezroczystości atmosfery i kąta padania promienie słoneczne. Oświetlenie na powierzchni Ziemi jest bardzo zróżnicowane.
Drzewa, krzewy i rośliny uprawne zacieniają okolicę i tworzą specyficzny mikroklimat, osłabiając promieniowanie.
Zatem w różnych siedliskach różni się nie tylko intensywność promieniowania, ale także jego skład widmowy, czas trwania oświetlenia roślin, przestrzenny i czasowy rozkład światła o różnym natężeniu itp. W związku z tym adaptacje organizmów do życia w środowisko lądowe w takich czy innych warunkach oświetleniowych. Jeśli chodzi o światło, istnieją trzy główne grupy roślin: światłolubne (heliofity), kochające cień (sciofity) i tolerujące cień.
Rośliny środowiska gruntowo-powietrznego rozwinęły adaptacje anatomiczne, morfologiczne, fizjologiczne i inne do różnych warunków świetlnych:
Przykładem adaptacji anatomiczno-morfologicznych jest zmiana wyglądu zewnętrznego w różnych warunkach świetlnych, np. nierówna wielkość blaszek liściowych u roślin spokrewnionych w pozycji systematycznej, żyjących w różnym oświetleniu (dzwonek łąkowy Cumpanula patula i leśny – C. trachelium, fiołek polny - Viola arvensis, rosnący na polach, łąkach, obrzeżach lasów i fiołki leśne - V. mirabilis).
U roślin heliofitów liście są zorientowane tak, aby ograniczać napływ promieniowania w najbardziej „niebezpiecznych” godzinach dnia. Blaszki liściowe są umieszczone pionowo lub pod dużym kątem do płaszczyzny poziomej, dlatego w ciągu dnia liście otrzymują głównie promienie ślizgowe.
U roślin tolerujących cień liście są ułożone tak, aby przyjąć maksymalną ilość padającego promieniowania.
Osobliwą formą adaptacji fizjologicznej podczas ostrego braku światła jest utrata zdolności rośliny do fotosyntezy, przejście do heterotroficznego odżywiania gotowych produktów substancje nieorganiczne. Czasami takie przejście stało się nieodwracalne z powodu utraty chlorofilu przez rośliny, na przykład storczyki z zacienionych lasów świerkowych (Goodyera repens, Weottia nidus avis), storczyki (Monotropa hipopitys).
Przystosowania fizjologiczne zwierząt. Dla zdecydowanej większości zwierząt lądowych prowadzących aktywność dzienną i nocną wzrok jest jedną z metod orientacji i odgrywa ważną rolę w poszukiwaniu ofiary. Wiele gatunków zwierząt potrafi także widzieć kolory. Pod tym względem zwierzęta, zwłaszcza ofiary, rozwinęły cechy adaptacyjne. Należą do nich zabarwienie ochronne, kamuflażowe i ostrzegawcze, podobieństwo ochronne, mimikra itp. Pojawienie się jaskrawo zabarwionych kwiatów roślin wyższych wiąże się również z cechami aparatu wzrokowego zapylaczy, a ostatecznie z reżimem świetlnym środowiska.
Tryb wodny. Niedobór wilgoci jest jedną z najważniejszych cech lądowo-powietrznego środowiska życia. Ewolucja organizmów lądowych nastąpiła poprzez przystosowanie się do pozyskiwania i zatrzymywania wilgoci.
()klatki (deszcz, grad, śnieg) oprócz dostarczania wody i tworzenia rezerw wilgoci, często pełnią także inną rolę ekologiczną. Na przykład podczas ulewnych deszczy gleba nie ma czasu na wchłonięcie wilgoci, woda szybko płynie silnymi strumieniami i często unosi słabo ukorzenione rośliny, małe zwierzęta i żyzną glebę do jezior i rzek.
Grad ma również negatywny wpływ na rośliny i zwierzęta. Uprawy rolne na poszczególnych polach są czasami całkowicie niszczone przez tę klęskę żywiołową.
Zróżnicowana rola ekologiczna śnieżna pokrywa, dla roślin, których pąki odnawiające znajdują się w glebie lub w pobliżu jej powierzchni, a dla wielu małych zwierząt śnieg pełni rolę osłony termoizolacyjnej, chroniącej je przed niskimi temperaturami zimowymi. Zimowa pokrywa śnieżna często uniemożliwia dużym zwierzętom zdobywanie pożywienia i poruszanie się, zwłaszcza gdy na powierzchni tworzy się skorupa lodowa. Często podczas śnieżnych zim obserwuje się śmierć saren i dzików.
Duże ilości śniegu mają na to wpływ zły wpływ i na roślinach. Oprócz uszkodzeń mechanicznych w postaci odśnieżaczy czy odśnieżarek, gruba warstwa śniegu może doprowadzić do zamierania roślin, a w przypadku topnienia śniegu, szczególnie długą wiosną, do zamoczenia roślin.
Temperatura. OsobliwośćŚrodowisko lądowo-powietrzne charakteryzuje się dużym zakresem wahań temperatur. Na większości obszarów lądowych dzienne i roczne zakresy temperatur wynoszą dziesiątki stopni.
Rośliny lądowe zajmują strefę przylegającą do powierzchni gleby, czyli do „interfejsu”, na którym następuje przejście padających promieni z jednego ośrodka do drugiego, od przezroczystego do nieprzezroczystego. Na tej powierzchni powstaje specjalny reżim termiczny: w ciągu dnia następuje silne nagrzewanie w wyniku absorpcji promieni cieplnych, w nocy następuje silne chłodzenie w wyniku promieniowania. Dlatego też powierzchniowa warstwa powietrza podlega najostrzejszym dobowym wahaniom temperatury, które są najbardziej widoczne na gołej glebie.
W środowisku gruntowo-powietrznym warunki życia komplikują występowanie zmian pogodowych. Pogoda to stale zmieniający się stan atmosfery na powierzchni Ziemi, do wysokości około 20 km. Zmienność pogody objawia się ciągłą zmiennością czynników środowiskowych: temperatury, wilgotności powietrza, zachmurzenia, opadów, siły wiatru, kierunku. Klimat tego obszaru charakteryzuje się długoterminowym reżimem pogodowym. Klimat jest zdeterminowany warunkami geograficznymi obszaru. Każde siedlisko charakteryzuje się pewnym klimatem ekologicznym, czyli klimatem przyziemnej warstwy powietrza, czyli ekoklimatem.
Strefa geograficzna i strefowość. Rozmieszczenie organizmów żywych na Ziemi jest ściśle powiązane ze strefami i strefami geograficznymi. Na powierzchni globu istnieje 13 stref geograficznych, które rozciągają się od równika do biegunów i od oceanów do wnętrza kontynentów. W obrębie pasów występują równoleżnikowe i południkowe lub podłużne obszary naturalne. Pierwsza rozciąga się z zachodu na wschód, druga z północy na południe. Każdy strefa klimatyczna charakteryzuje się unikalną roślinnością i populacjami zwierząt. Najbogatsze w życie i najbardziej produktywne są lasy tropikalne, tereny zalewowe, preerie i lasy strefy podzwrotnikowej i strefy przejściowej. Pustynie, łąki i stepy są mniej produktywne. Jednym z ważnych warunków zmienności organizmów i ich strefowego rozmieszczenia na Ziemi jest zmienność skład chemicznyśrodowisko. Oprócz strefowości poziomej, w środowisku lądowym wyraźnie widoczna jest strefowość wysokościowa lub pionowa. Roślinność krajów górskich jest bogatsza niż na sąsiednich równinach. Przystosowania do życia w górach: wśród roślin dominują poduszki w kształcie bylin, które wykształciły adaptację do silnego promieniowania ultrafioletowego i zmniejszonej transpiracji. U zwierząt zwiększa się względna objętość serca i wzrasta zawartość hemoglobiny we krwi. Zwierzęta: indyki górskie, zięby górskie, skowronki, sępy, barany, kozy, kozice, jaki, niedźwiedzie, rysie.
Ogólna charakterystyka. W toku ewolucji środowisko lądowo-powietrzne zostało opanowane znacznie później niż środowisko wodne. Życie na lądzie wymagało adaptacji, które stały się możliwe dopiero przy stosunkowo wysokim poziomie organizacji zarówno u roślin, jak i zwierząt. Cechą lądowo-powietrznego środowiska życia jest to, że żyjące tu organizmy otoczone są środowiskiem powietrzno-gazowym, charakteryzującym się niską wilgotnością, gęstością i ciśnieniem oraz dużą zawartością tlenu. Zazwyczaj zwierzęta w tym środowisku poruszają się po glebie (twardym podłożu) i rośliny w niej zakorzeniają się.
W środowisku gruntowo-powietrznym działające czynniki środowiskowe charakteryzują się szeregiem charakterystycznych cech: większym natężeniem światła w porównaniu do innych środowisk, znacznymi wahaniami temperatury, zmianami wilgotności w zależności od położenie geograficzne, porę roku i porę dnia (tab. 3).
Tabela 3
Warunki życia organizmów w środowisku powietrzno-wodnym (wg D.F. Mordukhai-Boltovsky'ego, 1974)
|
Warunki życia |
Znaczenie warunków dla organizmów |
|
|
środowisko powietrzne |
środowisko wodne |
|
|
Wilgotność |
Bardzo ważne (często brakuje) |
Nie ma (zawsze w nadmiarze) |
|
Średnia gęstość |
Drobne (z wyjątkiem gleby) |
Duży w porównaniu do swojej roli dla mieszkańców powietrza |
|
Ciśnienie |
Prawie nic |
Duży (może osiągnąć 1000 atmosfer) |
|
Temperatura |
Znaczące (zmienia się w bardzo szerokich granicach (od -80 do +100 °C i więcej) |
Mniejsza niż wartość dla mieszkańców powietrza (różni się znacznie mniej, zwykle od -2 do +40°C) |
|
Tlen |
Nieistotne (przeważnie w nadmiarze) |
Niezbędne (często brakuje) |
|
Zawiesiny |
Nieważny; niestosowane do celów spożywczych (głównie minerałów) |
Ważne (źródło pożywienia, zwłaszcza materii organicznej) |
|
Substancje rozpuszczone w środowisku |
W pewnym stopniu (istotne tylko w przypadku roztworów glebowych) |
Ważne (wymagane są określone ilości) |
Oddziaływanie powyższych czynników nierozerwalnie wiąże się z ruchem mas powietrza – wiatru. W procesie ewolucji żywe organizmy środowiska lądowo-powietrznego rozwinęły charakterystyczne adaptacje anatomiczne, morfologiczne, fizjologiczne, behawioralne i inne. Na przykład pojawiły się narządy, które zapewniają bezpośrednią absorpcję tlenu atmosferycznego podczas oddychania (płuca i tchawica zwierząt, aparaty szparkowe roślin). Dostał silny rozwój formacje szkieletowe (szkielet zwierzęcy, tkanki mechaniczne i podporowe roślin), które podtrzymują organizm w warunkach niskiej gęstości środowiska. Opracowano adaptacje chroniące przed niekorzystnymi czynnikami, takimi jak okresowość i rytm cykli życiowych, złożona budowa powłoki, mechanizmy termoregulacji itp. Powstało ścisłe połączenie z glebą (kończyny zwierząt, korzenie roślin), rozwinęła się mobilność zwierząt w poszukiwaniu pożywienia, pojawiły się prądy powietrzne, nasiona, owoce i pyłki roślin, zwierzęta latające.
Rozważmy cechy wpływu podstawowych czynników środowiskowych na rośliny i zwierzęta w gruntowo-powietrznym środowisku życia.
Niska gęstość powietrza decyduje o jego małej sile udźwigu i niewielkich kontrowersjach. Wszyscy mieszkańcy powietrza są ściśle związani z powierzchnią ziemi, która służy im do przywiązania i wsparcia. Gęstość powietrza nie stawia dużego oporu ciału poruszającemu się po powierzchni ziemi, natomiast utrudnia poruszanie się w pionie. Dla większości organizmów przebywanie w powietrzu kojarzy się jedynie z osiedlaniem się lub poszukiwaniem zdobyczy.
Mała siła nośna powietrza determinuje maksymalną masę i wielkość organizmów lądowych. Największe zwierzęta na powierzchni ziemi są mniejsze od gigantów środowiska wodnego. Duże ssaki (wielkość i masa współczesnego wieloryba) nie mogły żyć na lądzie, ponieważ zostałyby zmiażdżone własnym ciężarem. Gigantyczne dinozaury mezozoiczne prowadziły półwodny tryb życia. Inny przykład: wysoki wyprostowane rośliny Sekwoje (Sequoja sempervirens), osiągające 100 m, mają potężne drewno podporowe, podczas gdy w plechach olbrzymiej brunatnicy Macrocystis, dorastającej do 50 m, elementy mechaniczne są bardzo słabo izolowane w rdzeniowej części plechy.
Niska gęstość powietrza stwarza niewielki opór ruchu. Ekologiczne korzyści płynące z tej właściwości środowiska powietrznego zostały wykorzystane przez wiele zwierząt lądowych w trakcie ewolucji, nabywając zdolność latania. 75% wszystkich gatunków zwierząt lądowych jest zdolnych do aktywnego lotu. Są to głównie owady i ptaki, ale zdarzają się także ssaki i gady. Zwierzęta lądowe latają głównie dzięki wysiłkowi mięśni. Niektóre zwierzęta potrafią szybować, korzystając z prądów powietrza.
Ze względu na ruchliwość powietrza występującego w dolnych warstwach atmosfery, pionowy i poziomy ruch mas powietrza, możliwy jest lot pasywny poszczególne gatunki organizmy, rozwinięte anemochoria -- rozprzestrzenianie się przez prądy powietrza. Organizmy biernie przenoszone przez prądy powietrzne nazywane są zbiorczo aeroplankton, analogicznie do planktonowych mieszkańców środowiska wodnego. Do lotu pasywnego wzdłuż N.M. Chernova, A.M. Organizmy Bylova (1988) mają specjalne adaptacje - mały rozmiar ciała, zwiększenie jego powierzchni z powodu odrostów, silne rozczłonkowanie, dużą względną powierzchnię skrzydeł, użycie sieci itp.
Nasiona i owoce roślin anemochorycznych mają również bardzo małe rozmiary (na przykład nasiona wierzbowca) lub różne dodatki w kształcie skrzydeł (klon Acer pseudoplatanum) i spadochronu (mniszek lekarski Taraxacum officinale)
Rośliny zapylane przez wiatr posiadają szereg adaptacji poprawiających właściwości aerodynamiczne pyłku. Ich powłoka kwiatowa jest zwykle zmniejszona, a pylniki nie są w żaden sposób chronione przed wiatrem.
W rozprzestrzenianiu się roślin, zwierząt i mikroorganizmów główną rolę odgrywają pionowe konwencjonalne przepływy powietrza i słabe wiatry. Burze i huragany mają również znaczący wpływ na środowisko na organizmy lądowe. Dość często silne wiatry, szczególnie wiejące w jednym kierunku, wyginają gałęzie i pnie drzew w stronę zawietrzną i powodują powstawanie koron w kształcie flagi.
Na obszarach, gdzie stale wieją silne wiatry, skład gatunkowy małych zwierząt latających jest zwykle ubogi, ponieważ nie są one w stanie oprzeć się silnym prądom powietrza. Zatem pszczoła miodna lata tylko przy sile wiatru do 7 - 8 m/s, a mszyce tylko przy bardzo słabym wietrze, nieprzekraczającym 2,2 m/s. Zwierzęta w tych miejscach rozwijają gęste powłoki, które chronią organizm przed wychłodzeniem i utratą wilgoci. Na wyspach oceanicznych, gdzie stale wieją silne wiatry, dominują ptaki, a zwłaszcza owady, które utraciły zdolność latania i brakuje im skrzydeł, ponieważ te, które potrafią wznieść się w powietrze, są wyrzucane przez wiatr do morza i giną.
Wiatr powoduje zmianę intensywności transpiracji u roślin i jest szczególnie wyraźny podczas wiatrów suchych, które wysuszają powietrze i mogą doprowadzić do śmierci roślin. Główna ekologiczna rola poziomych ruchów powietrza (wiatrów) jest pośrednia i polega na wzmocnieniu lub osłabieniu wpływu na organizmy lądowe tak ważnych czynników środowiskowych, jak temperatura i wilgotność. Wiatry zwiększają uwalnianie wilgoci i ciepła ze zwierząt i roślin.
Gdy wieje wiatr, upał jest łatwiejszy do zniesienia, mróz trudniejszy, a wysychanie i wychładzanie organizmów następuje szybciej.
Organizmy lądowe żyją w warunkach stosunkowo niskiego ciśnienia, co jest spowodowane małą gęstością powietrza. Ogólnie rzecz biorąc, organizmy lądowe są bardziej stenobatyczne niż wodne, ponieważ normalne wahania ciśnienia w ich środowisku wynoszą ułamki atmosfery, a dla tych, które wznoszą się na duże wysokości, na przykład ptaki, nie przekraczają 1/3 normy.
Skład gazowy powietrza jak już wcześniej wspomniano, w przyziemnej warstwie atmosfery jest ona dość jednorodna (tlen – 20,9%, azot – 78,1%, m.g. gazy – 1%, dwutlenek węgla – 0,03% obj.) ze względu na dużą zdolność dyfuzyjną i stałą mieszanie przez konwekcję i przepływ wiatru. Jednocześnie różne zanieczyszczenia w postaci cząstek gazowych, kropelkowo-cieczowych, pyłowych (stałych) dostających się do atmosfery ze źródeł lokalnych często mają istotne znaczenie dla środowiska.
Tlen, ze względu na stale wysoką zawartość w powietrzu, nie jest czynnikiem ograniczającym życie w środowisku lądowym. Wysoka zawartość tlenu przyczyniła się do wzrostu metabolizmu u organizmów lądowych, a homeotermia zwierząt powstała w oparciu o wysoką efektywność procesów oksydacyjnych. Tylko miejscami, w określonych warunkach, powstaje chwilowy niedobór tlenu, np. w wyniku rozkładu resztek roślinnych, zapasów zbóż, mąki itp.
W niektórych obszarach powierzchniowej warstwy powietrza zawartość dwutlenku węgla może zmieniać się w dość znacznych granicach. Zatem przy braku wiatru w dużych ośrodkach przemysłowych i miastach jego koncentracja może wzrosnąć dziesięciokrotnie.
W warstwach gruntu zachodzą regularne dobowe zmiany zawartości dwutlenku węgla, zdeterminowane rytmem fotosyntezy roślin (ryc. 17).
Ryż. 17. Dobowe zmiany profilu pionowego stężenia CO 2 w powietrzu leśnym (za W. Larcher, 1978)
Na przykładzie dobowych zmian profilu pionowego stężenia CO 2 w powietrzu leśnym wykazano, że w ciągu dnia, na poziomie koron drzew, dwutlenek węgla zużywany jest na fotosyntezę, a w przypadku braku wiatru, strefa uboga powstaje tu CO 2 (305 ppm), do którego CO pochodzi z atmosfery i gleby (oddychanie gleby). W nocy ustala się stabilna stratyfikacja powietrza przy zwiększonym stężeniu CO 2 w warstwie gleby. Sezonowe wahania zawartości dwutlenku węgla są związane ze zmianami tempa oddychania organizmów żywych, głównie mikroorganizmów glebowych.
W wysokich stężeniach dwutlenek węgla jest toksyczny, ale takie stężenia są rzadkie w przyrodzie. Niska zawartość CO 2 hamuje proces fotosyntezy. Aby zwiększyć tempo fotosyntezy w praktyce szklarniowej i uprawie szklarniowej (w zamkniętych warunkach gruntowych), często sztucznie zwiększa się stężenie dwutlenku węgla.
Dla większości mieszkańców środowiska lądowego azot z powietrza jest gazem obojętnym, ale mikroorganizmy, takie jak bakterie guzkowe, azotobakterie i Clostridia, mają zdolność wiązania go i włączania w cykl biologiczny.
Głównym współczesnym źródłem fizycznego i chemicznego zanieczyszczenia atmosfery jest antropogeniczny: przedsiębiorstwa przemysłowe i transportowe, erozja gleby itp. Zatem dwutlenek siarki jest toksyczny dla roślin w stężeniach od jednej pięćdziesięciotysięcznej do jednej milionowej objętości powietrza. Porosty giną, gdy w środowisku znajdują się śladowe ilości dwutlenku siarki. Dlatego też rośliny szczególnie wrażliwe na SO 2 wykorzystuje się często jako wskaźniki jego zawartości w powietrzu. Świerk pospolity i sosna, klon, lipa i brzoza są wrażliwe na dym.
Tryb światła. Ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi zależy od szerokości geograficznej obszaru, długości dnia, przezroczystości atmosfery i kąta padania promieni słonecznych. W innym warunki pogodowe Do powierzchni Ziemi dociera 42-70% stałej słonecznej. Promieniowanie słoneczne przechodząc przez atmosferę ulega szeregowi zmian nie tylko pod względem ilości, ale także składu. Promieniowanie krótkofalowe jest pochłaniane przez osłonę ozonową i tlen zawarty w powietrzu. Promienie podczerwone są pochłaniane w atmosferze przez parę wodną i dwutlenek węgla. Pozostała część dociera do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania bezpośredniego lub rozproszonego.
Połączenie bezpośredniego i rozproszonego promieniowania słonecznego stanowi od 7 do 7” całkowitego promieniowania, natomiast w pochmurne dni promieniowanie rozproszone wynosi 100%. Na dużych szerokościach geograficznych dominuje promieniowanie rozproszone, natomiast w tropikach dominuje promieniowanie bezpośrednie. Promieniowanie rozproszone zawiera do 80% promieni żółto-czerwonych w południe, promieniowanie bezpośrednie - od 30 do 40%. W pogodne, słoneczne dni promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi składa się w 45% ze światła widzialnego (380–720 nm) i w 45% promieniowanie podczerwone. Tylko 10% pochodzi promieniowanie ultrafioletowe. Na reżim promieniowania duży wpływ ma pył atmosferyczny. Ze względu na zanieczyszczenie w niektórych miastach oświetlenie może stanowić 15% lub mniej oświetlenia poza miastem.
Oświetlenie na powierzchni Ziemi jest bardzo zróżnicowane. Wszystko zależy od wysokości Słońca nad horyzontem czy kąta padania promieni słonecznych, długości dnia i warunków pogodowych oraz przezroczystości atmosfery (ryc. 18).
Ryż. 18. Rozkład promieniowania słonecznego w zależności od wysokości Słońca nad horyzontem (A 1 - wysoki, A 2 - niski)
W zależności od pory roku i pory dnia zmienia się również natężenie światła. W niektórych regionach Ziemi jakość światła jest również nierówna, na przykład stosunek promieni długofalowych (czerwonych) i krótkofalowych (niebieskich i ultrafioletowych). Wiadomo, że promienie krótkofalowe są pochłaniane i rozpraszane przez atmosferę w większym stopniu niż promienie długofalowe. Dlatego na obszarach górskich występuje zawsze więcej krótkofalowego promieniowania słonecznego.
Drzewa, krzewy i rośliny uprawne zacieniają teren i tworzą specyficzny mikroklimat, osłabiając promieniowanie (ryc. 19).
Ryż. 19.
A - w rzadkim lesie sosnowym; B - w uprawach kukurydzy Dochodzącego promieniowania fotosyntetycznie aktywnego 6-12% odbija się (R) od powierzchni nasadzeń
Zatem w różnych siedliskach różni się nie tylko intensywność promieniowania, ale także jego skład widmowy, czas trwania oświetlenia roślin, przestrzenny i czasowy rozkład światła o różnym natężeniu itp. W związku z tym adaptacje organizmów do życia w środowisku środowisko lądowe w ramach jednego lub drugiego reżimu świetlnego jest również zróżnicowane. . Jak zauważyliśmy wcześniej, w odniesieniu do światła istnieją trzy główne grupy roślin: kochający światło(heliofity), kochający cień(sciofity) i tolerancyjny w cieniu. Rośliny kochające światło i kochające cień różnią się położeniem swojego minimum ekologicznego.
W roślinach światłolubnych znajduje się w obszarze pełnego światła słonecznego. Mocne cieniowanie działa na nie przygnębiająco. Są to rośliny terenów otwartych lub dobrze oświetlone trawy stepowe i łąkowe (górna warstwa drzewostanu), porosty skalne, wczesnowiosenne rośliny zielne lasów liściastych, większość roślin uprawnych otwarta przestrzeń i chwasty itp. Rośliny kochające cień Są optymalne w obszarach o słabym oświetleniu i nie tolerują silnego światła. Są to głównie dolne, zacienione warstwy złożonych zbiorowisk roślinnych, gdzie zacienienie jest efektem „przechwytywania” światła przez wyższe rośliny i współmieszkańców. Dotyczy to wielu roślin domowych i szklarniowych. W większości pochodzą one z pokrywy zielnej lub flory epifitowej lasów tropikalnych.
Ekologiczna krzywa stosunku do światła u roślin tolerujących cień jest nieco asymetryczna, ponieważ rosną i rozwijają się lepiej w pełnym świetle, ale dobrze przystosowują się do słabego oświetlenia. Stanowią powszechną i bardzo elastyczną grupę roślin występujących w środowiskach lądowych.
Rośliny żyjące w środowisku lądowo-powietrznym wykształciły adaptacje do różnych warunków świetlnych: anatomiczno-morfologicznych, fizjologicznych itp.
Wyraźnym przykładem adaptacji anatomicznych i morfologicznych jest zmiana wyglądu w różnych warunkach świetlnych, na przykład nierówna wielkość blaszek liściowych u roślin spokrewnionych w pozycji systematycznej, ale żyjących w różnym oświetleniu (dzwonek łąkowy - Campanula patula i leśny - C. tchawica, fiołek polny – Viola arvensis, rosnący na polach, łąkach, obrzeżach lasów i fiołki leśne – V. mirabilis), ryc. 20.
Ryż. 20. Rozkład wielkości liści w zależności od warunków życia roślin: od mokrych do suchych i od zacienionych do słonecznych
Notatka. Zacieniony obszar odpowiada warunkom panującym w przyrodzie
W warunkach nadmiaru i braku światła rozmieszczenie przestrzenne blaszek liściowych u roślin znacznie się zmienia. U roślin heliofitów liście są zorientowane tak, aby ograniczać napływ promieniowania w najbardziej „niebezpiecznych” godzinach dnia. Blaszki liściowe są umieszczone pionowo lub pod dużym kątem do płaszczyzny poziomej, dlatego w ciągu dnia do liści trafiają głównie promienie ślizgowe (ryc. 21).
Jest to szczególnie widoczne w wielu roślinach stepowych. Ciekawą adaptacją do osłabienia odbieranego promieniowania są tzw. rośliny „kompasowe” (dzika sałata - Lactuca serriola itp.). Liście dzikiej sałaty znajdują się w tej samej płaszczyźnie, zorientowanej z północy na południe, a w południe dotarcie promieniowania na powierzchnię liści jest minimalne.
U roślin tolerujących cień liście są ułożone tak, aby przyjąć maksymalną ilość padającego promieniowania.
Ryż. 21.
1,2 - skrzydła o różnych kątach nachylenia; S 1, S 2 - docierające do nich bezpośrednie promieniowanie; Stot – całkowite spożycie przez roślinę
Często rośliny tolerujące cień zdolne do ruchów ochronnych: zmiany położenia blaszek liściowych pod wpływem silnego światła. Obszary porośnięte trawą ze złożonymi liśćmi szczawika pokrywają się stosunkowo dokładnie z lokalizacją dużych rozbłysków słonecznych. W budowie skrzydła jako głównego odbiornika promieniowania słonecznego można zauważyć szereg cech adaptacyjnych. Na przykład u wielu heliofitów powierzchnia liści pomaga odbijać światło słoneczne (błyszcząca - w laurach, pokryta jasną owłosioną powłoką - u kaktusa, wilczomlecz) lub osłabiać ich działanie (gruby naskórek, gęste pokwitanie). Dla Struktura wewnętrzna Liść charakteryzuje się silnym rozwojem tkanki palisadowej i obecnością dużej liczby małych i lekkich chloroplastów (ryc. 22).
Jedną z reakcji ochronnych chloroplastów na nadmiar światła jest ich zdolność do zmiany orientacji i poruszania się w komórce, co wyraźnie wyraża się w jasnych roślinach.
W jasnym świetle chloroplasty zajmują pozycję ściany w komórce i stają się „krawędzią” w kierunku promieni. Przy słabym świetle są rozproszone w komórce lub gromadzą się w jej dolnej części.
Ryż. 22.
1 - cis; 2- modrzew; 3 - kopyto; 4 - czysć wiosenna (wg T.K. Goryshina, E.G. Wiosna, 1978)
Adaptacje fizjologiczne rośliny do warunków świetlnych środowiska gruntowo-powietrznego pełnią różne funkcje życiowe. Ustalono, że u roślin światłolubnych procesy wzrostu reagują bardziej wrażliwie na brak światła w porównaniu do roślin zacienionych. W rezultacie następuje zwiększone wydłużenie łodyg, co pomaga roślinom przedostać się do światła i do wyższych warstw zbiorowisk roślinnych.
Główne fizjologiczne adaptacje do światła leżą w obszarze fotosyntezy. Ogólnie rzecz biorąc, zmianę fotosyntezy w zależności od natężenia światła wyraża się „krzywą blasku fotosyntezy”. Kolejne jego parametry mają znaczenie ekologiczne (ryc. 23).
- 1. Punkt przecięcia krzywej z osią rzędnych (ryc. 23, A) odpowiada wielkości i kierunkowi wymiany gazowej u roślin w całkowitej ciemności: nie ma fotosyntezy, zachodzi oddychanie (nie absorpcja, ale uwalnianie CO 2), dlatego punkt a leży poniżej osi x.
- 2. Punkt przecięcia krzywej blasku z osią odciętych (ryc. 23, B) charakteryzuje „punkt kompensacji”, tj. natężenie światła, przy którym fotosynteza (absorpcja CO 2) równoważy oddychanie (uwalnianie CO 2).
- 3. Intensywność fotosyntezy wraz ze wzrostem światła wzrasta tylko do pewnej granicy, po czym pozostaje stała – krzywa blasku fotosyntezy osiąga „plateau nasycenia”.
Ryż. 23.
A -- ogólny schemat; B - krzywe dla roślin światłolubnych (1) i tolerujących cień (2).
Na ryc. 23 obszar przegięcia jest umownie wyznaczony przez gładką krzywą, której przerwa odpowiada punktowi V. Rzut punktu c na oś x (punkt d) charakteryzuje natężenie światła „nasyconego”, czyli wartość, powyżej której światło nie zwiększa już intensywności fotosyntezy. Rzut na oś rzędnych (pkt D) odpowiada największej intensywności fotosyntezy dla danego gatunku w danym środowisku gruntowo-powietrznym.
4. Ważną cechą krzywej blasku jest kąt nachylenia (a) do odciętej, który odzwierciedla stopień wzrostu fotosyntezy wraz ze wzrostem promieniowania (w obszarze stosunkowo małego natężenia światła).
Rośliny wykazują sezonową dynamikę w swojej reakcji na światło. Tak więc u turzycy owłosionej (Carex pilosa) wczesną wiosną w lesie nowo pojawiające się liście mają plateau nasycenia światłem fotosyntezy przy 20 - 25 tysiącach luksów; przy letnim zacienieniu u tych samych gatunków krzywe zależności fotosynteza na świetle staje się zgodna z parametrami „cienia”, to znaczy liście nabywają zdolność do efektywniejszego wykorzystania słabego światła; te same liście po zimowaniu pod baldachimem bezlistnego wiosennego lasu ponownie wykazują cechy „świetlne” fotosynteza.
Unikalną formą adaptacji fizjologicznej podczas ostrego braku światła jest utrata zdolności rośliny do fotosyntezy i przejście na odżywianie heterotroficzne gotowymi substancjami organicznymi. Czasami takie przejście stało się nieodwracalne z powodu utraty chlorofilu przez rośliny, na przykład storczyki z zacienionych lasów świerkowych (Goodyera repens, Weottia nidus avis), storczyki (Monotropa hipopitys). Żywią się martwą materią organiczną pozyskiwaną z drzew i innych roślin. Ta metoda odżywiania nazywa się saprofityczną, a rośliny nazywane są saprofity.
Dla zdecydowanej większości zwierząt lądowych prowadzących aktywność dzienną i nocną wzrok jest jedną z metod orientacji i odgrywa ważną rolę w poszukiwaniu ofiary. Wiele gatunków zwierząt potrafi także widzieć kolory. Pod tym względem zwierzęta, zwłaszcza ofiary, rozwinęły cechy adaptacyjne. Należą do nich zabarwienie ochronne, kamuflażowe i ostrzegawcze, podobieństwo ochronne, mimikra itp. Pojawienie się jaskrawo zabarwionych kwiatów roślin wyższych wiąże się również z cechami aparatu wzrokowego zapylaczy, a ostatecznie z reżimem świetlnym środowiska.
Tryb wodny. Niedobór wilgoci jest jedną z najważniejszych cech gruntowo-powietrznego środowiska życia. Ewolucja organizmów lądowych nastąpiła poprzez przystosowanie się do pozyskiwania i zatrzymywania wilgoci. Reżimy wilgotności środowiska na lądzie są zróżnicowane - od całkowitego i stałego nasycenia powietrza parą wodną, gdzie rocznie spada kilka tysięcy milimetrów opadów (regiony o klimacie równikowym i monsunowo-tropikalnym), aż do ich prawie całkowitego braku w suchym powietrze pustyń. Tak więc na pustyniach tropikalnych średnie roczne opady wynoszą mniej niż 100 mm rocznie, a jednocześnie deszcz nie pada co roku.
Roczna ilość opadów nie zawsze pozwala ocenić zaopatrzenie organizmów w wodę, ponieważ taka sama ilość może charakteryzować klimat pustynny (w strefie podzwrotnikowej) i bardzo wilgotny (w Arktyce). Ważną rolę odgrywa stosunek opadów atmosferycznych do parowania (całkowite roczne parowanie z powierzchni wody swobodnej), które również jest zróżnicowane w różnych regionach globu. Obszary, w których wartość ta przekracza roczną ilość opadów, nazywane są jałowy(suchy, suchy). Tutaj na przykład rośliny doświadczają braku wilgoci przez większą część sezonu wegetacyjnego. Nazywa się obszary, w których rośliny są zaopatrzone w wilgoć wilgotny, lub mokry. Często identyfikuje się strefy przejściowe - półsuche(półsuchy).
Zależność roślinności od średnia roczna ilość opady i temperaturę pokazano na ryc. 24.
Ryż. 24.
1 – las tropikalny; 2 – las liściasty; 3 - step; 4 - pustynia; 5 – las iglasty; 6 – tundra arktyczna i górska
Zaopatrzenie organizmów lądowych w wodę zależy od reżimu opadów, obecności zbiorników, rezerw wilgoci w glebie, bliskości wody gruntowe itp. Przyczyniło się to do rozwoju wielu adaptacji do różnych systemów zaopatrzenia w wodę organizmów lądowych.
Na ryc. 25 od lewej do prawej pokazuje przejście od niższych glonów żyjących w wodzie z komórkami bez wakuoli do pierwotnych poikilohydrycznych glonów lądowych, powstawanie wakuoli w zieleni wodnej i charofitach, przejście od talofitów z wakuolami do kormofitów homojohydrycznych (rozmieszczenie mchów - hydrofity nadal ogranicza się do siedlisk o dużej wilgotności powietrza, na siedliskach suchych mchy stają się wtórnie poikilohydryczne); wśród paproci i okrytonasiennych (ale nie nagonasiennych) występują także wtórne formy poikilohydryczne. Większość roślin liściastych jest homojohydryczna ze względu na obecność osłonek kutykularnych przed transpiracją i silną wakuolizacją ich komórek. Należy zaznaczyć, że kserofilność zwierząt i roślin jest charakterystyczna jedynie dla środowiska gruntowo-powietrznego.
Ryż. 2
Opady atmosferyczne (deszcz, grad, śnieg) oprócz dostarczania wody i tworzenia rezerw wilgoci, często odgrywają także inną rolę środowiskową. Na przykład podczas ulewnych deszczy gleba nie ma czasu na wchłonięcie wilgoci, woda szybko płynie silnymi strumieniami i często niesie słabo ukorzenione rośliny, małe zwierzęta i żyzna warstwa gleba. Na obszarach zalewowych deszcz może powodować powodzie, a tym samym mieć niekorzystny wpływ na żyjące tam rośliny i zwierzęta. W miejscach okresowo zalewanych tworzy się unikalna fauna i flora zalewowa.
Grad ma również negatywny wpływ na rośliny i zwierzęta. Uprawy rolne na poszczególnych polach są czasami całkowicie niszczone przez tę klęskę żywiołową.
Ekologiczna rola pokrywy śnieżnej jest zróżnicowana. Dla roślin, których pąki odnawiające znajdują się w glebie lub w pobliżu jej powierzchni, a także dla wielu małych zwierząt, śnieg pełni rolę osłony termoizolacyjnej, chroniącej je przed niskimi temperaturami zimowymi. Gdy mrozy przekraczają -14°C pod 20 cm warstwą śniegu, temperatura gleby nie spada poniżej 0,2°C. Głęboka pokrywa śnieżna chroni przed zamarzaniem zielone części roślin, takich jak Veronica officinalis, trawa kopytna itp., które chowają się pod śniegiem, nie zrzucając liści. Małe zwierzęta lądowe prowadzą zimą aktywny tryb życia, tworząc liczne galerie przejść pod śniegiem i w jego miąższości. W obecności wzbogaconej żywności gryzonie (myszy drewniane i żółtogardłe, liczne norniki, szczury wodne itp.) mogą się tam rozmnażać w śnieżne zimy. W czasie silnych mrozów pod śniegiem chowają się cietrzew, kuropatwy i cietrzew.
Zimowa pokrywa śnieżna często uniemożliwia dużym zwierzętom zdobywanie pożywienia i poruszanie się, zwłaszcza gdy na powierzchni tworzy się skorupa lodowa. W ten sposób łoś (Alces alces) swobodnie pokonuje warstwę śniegu o głębokości do 50 cm, jednak jest ona niedostępna dla mniejszych zwierząt. Często podczas śnieżnych zim obserwuje się śmierć saren i dzików.
Duże ilości śniegu niekorzystnie wpływają także na rośliny. Oprócz uszkodzeń mechanicznych w postaci odśnieżaczy czy odśnieżarek, gruba warstwa śniegu może doprowadzić do zamierania roślin, a w przypadku topnienia śniegu, szczególnie długą wiosną, do zamoczenia roślin.
Ryż. 26.
Od niskich temperatur o godz silne wiatry Podczas zim z małą ilością śniegu cierpią rośliny i zwierzęta. Tak więc w latach, gdy jest mało śniegu, giną myszy, krety i inne małe zwierzęta. Jednocześnie na szerokościach geograficznych, gdzie zimą opady występują w postaci śniegu, rośliny i zwierzęta historycznie przystosowały się do życia w śniegu lub na jego powierzchni, rozwijając różne cechy anatomiczne, morfologiczne, fizjologiczne, behawioralne i inne. Na przykład u niektórych zwierząt powierzchnia podparcia nóg zwiększa się zimą, porastając je grubą sierścią (ryc. 26), piórami i łuskami rogowymi.
Inne migrują lub popadają w stan nieaktywny - sen, hibernację, diapauzę. Wiele zwierząt przechodzi na pokarm pewne rodzaje karmić
Ryż. 5.27.
W bieli pokrywy śnieżnej widać ciemne zwierzęta. Sezonowa zmiana ubarwienia pardwy i kuropatwy tundrowej, gronostaja (ryc. 27), zająca górskiego, łasicy i lisa polarnego jest niewątpliwie związana z doborem kamuflażu do koloru tła.
Opady, oprócz bezpośredniego wpływu na organizmy, determinują taką czy inną wilgotność powietrza, która, jak już wspomniano, odgrywa ważną rolę w życiu roślin i zwierząt, ponieważ wpływa na intensywność ich metabolizmu wodnego. Parowanie z powierzchni ciała zwierząt i transpiracja u roślin są tym intensywniejsze, im mniej powietrze jest nasycone parą wodną.
Pochłanianie przez nadziemne części wilgoci kropelkowo-ciekłej opadającej w postaci deszczu, a także wilgoci parowej z powietrza, u roślin wyższych występuje w epifitach lasów tropikalnych, które pochłaniają wilgoć całą powierzchnią liści i korzenie powietrzne. Gałęzie niektórych krzewów i drzew, np. saksauli - Halaxylon persicum, H. aphyllum, potrafią pochłaniać wilgoć w formie pary z powietrza. W wyższych roślinach zarodnikowych, a zwłaszcza roślinach niższych, wchłanianie wilgoci przez części nadziemne jest w zwykły sposób odżywianie wodą (mchy, porosty itp.). Przy braku wilgoci mchy i porosty są w stanie przetrwać przez długi czas w stanie zbliżonym do powietrzno-suchego, popadając w letarg. Ale gdy tylko pada deszcz, rośliny te szybko wchłaniają wilgoć wszystkimi częściami naziemnymi, uzyskują miękkość, przywracają turgor i wznawiają procesy fotosyntezy i wzrostu.
W przypadku roślin żyjących w bardzo wilgotnych siedliskach lądowych często zachodzi potrzeba usunięcia nadmiaru wilgoci. Z reguły dzieje się tak, gdy gleba jest dobrze rozgrzana, a korzenie aktywnie wchłaniają wodę i nie ma transpiracji (rano lub podczas mgły, gdy wilgotność powietrza wynosi 100%).
Nadmiar wilgoci usuwany jest przez gutacja -- jest to uwalnianie wody przez specjalne komórki wydalnicze zlokalizowane wzdłuż krawędzi lub na końcu liścia (ryc. 28).
Ryż. 28.
1 - w zbożach, 2 - w truskawkach, 3 - w tulipanach, 4 - w mleczu, 5 - w bellevaliach sarmackich, 6 - w koniczynie
Nie tylko higrofity, ale także wiele mezofitów jest zdolnych do gutacji. Na przykład na ukraińskich stepach gutację stwierdzono u ponad połowy wszystkich gatunków roślin. Wiele trawa łąkowa patroszą tak bardzo, że zwilżają powierzchnię gleby. W ten sposób zwierzęta i rośliny przystosowują się do sezonowego rozkładu opadów, ich ilości i charakteru. Określa to skład roślin i zwierząt, czas określonych faz ich cyklu rozwojowego.
Na wilgotność wpływa również kondensacja pary wodnej, która często zachodzi w powierzchniowej warstwie powietrza, gdy zmienia się temperatura. Rosa pojawia się wieczorem, gdy temperatura spada. Często rosa spada w takich ilościach, że obficie zwilża rośliny, spływa do gleby, zwiększa wilgotność powietrza i stwarza korzystne warunki dla organizmów żywych, zwłaszcza gdy innych opadów jest niewiele. Rośliny przyczyniają się do osadzania się rosy. Chłodząc się w nocy, skraplają na sobie parę wodną. Na reżim wilgotnościowy znaczący wpływ mają mgły, gęste chmury i inne zjawiska naturalne.
Przy ilościowym charakteryzowaniu siedliska roślin na podstawie współczynnika wody stosuje się wskaźniki odzwierciedlające zawartość i rozkład wilgoci nie tylko w powietrzu, ale także w glebie. Wody w glebie, lub wilgotność gleby, jest jednym z głównych źródeł wilgoci dla roślin. Woda w glebie występuje w stanie rozdrobnionym, osadzona w porach różne rozmiary i kształty, ma dużą powierzchnię styku z glebą i zawiera szereg kationów i anionów. Dlatego wilgotność gleby jest niejednorodna pod względem właściwości fizycznych i chemicznych. Nie cała woda zawarta w glebie może zostać wykorzystana przez rośliny. Ze względu na stan skupienia, ruchliwość, dostępność i znaczenie dla roślin wody glebowe dzielimy na grawitacyjne, higroskopijne i kapilarne.
Gleba zawiera również wilgoć w postaci pary, która zajmuje wszystkie pory wolne od wody. Jest to prawie zawsze (z wyjątkiem gleb pustynnych) nasycona para wodna. Gdy temperatura spadnie poniżej 0°C, wilgoć gleby zamienia się w lód (początkowo wodę wolną, a przy dalszym ochłodzeniu – część wody związanej).
Całkowita ilość wody, jaką może zatrzymać gleba (określana poprzez dodanie nadmiaru wody i odczekanie, aż przestanie kapać) nazywa się wilgotność pola.
W związku z tym całkowita ilość wody w glebie nie może scharakteryzować stopnia zaopatrzenia roślin w wilgoć. Aby to ustalić, należy odjąć współczynnik więdnięcia od całkowitej ilości wody. Jednak fizycznie dostępna woda glebowa nie zawsze jest fizjologicznie dostępna dla roślin ze względu na niską temperaturę gleby, brak tlenu w wodzie glebowej i powietrzu glebowym, zakwaszenie gleby oraz wysokie stężenie soli mineralnych rozpuszczonych w wodzie glebowej. Rozbieżność pomiędzy pobieraniem wody przez korzenie a jej uwalnianiem przez liście prowadzi do więdnięcia roślin. Rozwój nie tylko części nadziemnych, ale także systemu korzeniowego roślin uzależniony jest od ilości fizjologicznie dostępnej wody. W roślinach rosnących na glebach suchych system korzeniowy jest z reguły bardziej rozgałęziony i silniejszy niż na glebach wilgotnych (ryc. 29).
Ryż. 29.
1 – z dużą ilością opadów; 2 - średnio; 3 – na niskim poziomie
Jednym ze źródeł wilgoci w glebie są wody gruntowe. Przy ich niskim poziomie woda kapilarna nie dociera do gleby i nie wpływa na jej reżim wodny. Nawilżanie gleby na skutek samych opadów atmosferycznych powoduje silne wahania jej wilgotności, co często niekorzystnie wpływa na rośliny. Ma to szkodliwy wpływ i też jest wysoki poziom wód gruntowych, ponieważ prowadzi to do podlewania gleby, zubożenia tlenu i wzbogacenia w sole mineralne. Stała wilgotność gleby, niezależnie od kaprysów pogody, zapewnia optymalny poziom wód gruntowych.
Reżim temperaturowy. Charakterystyczną cechą środowiska lądowo-powietrznego jest duży zakres wahań temperatury. Na większości obszarów lądowych dzienne i roczne zakresy temperatur wynoszą dziesiątki stopni. Zmiany temperatury powietrza są szczególnie istotne na pustyniach i subpolarnych obszarach kontynentalnych. Na przykład sezonowy zakres temperatur na pustyniach Azji Środkowej wynosi 68-77°C, a dzienny zakres temperatur wynosi 25-38°C. W okolicach Jakucka średnia temperatura w styczniu wynosi 43°C, średnia temperatura w lipcu +19°C, a rozpiętość roczna waha się od -64 do +35°C. Na Uralu Trans-Ural roczna zmienność temperatury powietrza jest duża i łączy się z dużą zmiennością temperatur w miesiącach zimowych i wiosennych. różne lata. Najzimniejszym miesiącem jest styczeń, średnia temperatura powietrza waha się od -16 do -19°C, w niektórych latach spada do -50°C, najcieplejszym miesiącem jest lipiec z temperaturami od 17,2 do 19,5°C. Maksymalne dodatnie temperatury wynoszą 38-41°C.
Jeszcze większe są wahania temperatury na powierzchni gleby.
Rośliny lądowe zajmują strefę przylegającą do powierzchni gleby, czyli „interfejsu”, na którym następuje przejście padających promieni z jednego ośrodka do drugiego lub inaczej z przezroczystego do nieprzezroczystego. Na tej powierzchni powstaje specjalny reżim termiczny: w ciągu dnia następuje silne nagrzewanie w wyniku absorpcji promieni cieplnych, w nocy następuje silne chłodzenie w wyniku promieniowania. Stąd przyziemna warstwa powietrza doświadcza najostrzejszych dziennych wahań temperatury, które są najbardziej widoczne na gołej glebie.
Na przykład reżim termiczny siedlisk roślinnych charakteryzuje się na podstawie pomiarów temperatury bezpośrednio w pokrywie roślinnej. W zbiorowiskach zielnych pomiarów dokonuje się wewnątrz i na powierzchni drzewostanu, a w lasach, gdzie występuje pewien pionowy gradient temperatury, w kilku punktach na różnych wysokościach.
Odporność organizmów lądowych na zmiany temperatury otoczenia jest zróżnicowana i zależy od konkretnego siedliska, w którym toczy się ich życie. Zatem lądowe rośliny liściaste w większości rosną w szerokim zakresie temperatur, tj. są eurytermiczne. Ich żywotność w stanie aktywnym waha się z reguły od 5 do 55°C, natomiast rośliny te są produktywne w temperaturze od 5 do 40°C. Rośliny w regionach kontynentalnych, które charakteryzują się wyraźną dobową zmiennością temperatur, najlepiej rozwijają się, gdy noc jest o 10-15°C chłodniejsza niż dzień. Dotyczy to większości roślin strefy umiarkowanej – z różnicą temperatur 5-10°C, oraz roślin tropikalnych z jeszcze mniejszą amplitudą – około 3°C (ryc. 30).
Ryż. trzydzieści.
U organizmów poikilotermicznych wraz ze wzrostem temperatury (T) czas rozwoju (t) maleje coraz szybciej. Tempo rozwoju Vt można wyrazić wzorem Vt = 100/t.
Aby osiągnąć określony etap rozwoju (na przykład u owadów - z jaja), tj. przepoczwarczenie, etap wyobrażeniowy, zawsze wymaga określonej temperatury. Iloczyn efektywnej temperatury (temperatury powyżej zerowego punktu rozwoju, tj. T – To) przez czas rozwoju (t) daje gatunkowo specyficzne stała termiczna rozwój c=t(T--To). Za pomocą dane równanie, można obliczyć czas rozpoczęcia określonego etapu rozwoju, na przykład szkodnika roślinnego, w którym jego zwalczanie jest skuteczne.
Rośliny, jako organizmy poikilotermiczne, nie mają własnej, stabilnej temperatury ciała. Ich temperaturę wyznacza bilans cieplny, czyli stosunek pochłaniania i uwalniania energii. Wartości te zależą od wielu właściwości zarówno środowiska (wielkość docierającego promieniowania, temperatura otaczającego powietrza i jego ruch), jak i samych roślin (kolor i inne właściwości optyczne rośliny, wielkość i położenie liście itp.). Podstawową rolę odgrywa chłodzący efekt transpiracji, który zapobiega silnemu przegrzaniu roślin w gorących siedliskach. Z powyższych powodów temperatura roślin zwykle różni się (często dość znacząco) od temperatury otoczenia. Możliwe są tu trzy możliwe sytuacje: temperatura instalacji jest wyższa od temperatury otoczenia, niższa od niej, równa lub bardzo zbliżona do niej. Nadwyżka temperatury roślin nad temperaturą powietrza występuje nie tylko w siedliskach silnie nagrzanych, ale także w zimniejszych siedliskach. Sprzyja temu ciemna barwa lub inne właściwości optyczne roślin, które zwiększają absorpcję promieniowania słonecznego, a także cechy anatomiczne i morfologiczne, które pomagają ograniczyć transpirację. Rośliny arktyczne mogą się dość zauważalnie nagrzewać (ryc. 31).
Innym przykładem jest wierzba karłowata - Salix arctica na Alasce, której liście w dzień są o 2-11°C cieplejsze od powietrza, a nawet w nocy podczas polarnej „24-godzinnej doby” – o 1-3°C.
W przypadku efemeroidów wczesnowiosennych, tzw. „przebiśniegów”, ogrzewanie liści stwarza możliwość dość intensywnej fotosyntezy w słoneczne, ale wciąż zimne wiosenne dni. W przypadku siedlisk zimnych lub związanych z sezonowymi wahaniami temperatury wzrost temperatury roślin jest bardzo ważny z ekologicznego punktu widzenia, ponieważ w ten sposób procesy fizjologiczne stają się w pewnym stopniu niezależne od otaczającego tła termicznego.
Ryż. 31.
Po prawej intensywność procesów życiowych w biosferze: 1 - najzimniejsza warstwa powietrza; 2 -- górna granica wzrostu pędów; 3, 4, 5 - strefa największej aktywności procesów życiowych i maksymalnej akumulacji materii organicznej; 6 - poziom wiecznej zmarzliny i dolna granica ukorzeniania; 7 - obszar o najniższych temperaturach gleby
Spadek temperatury roślin w porównaniu z otaczającym powietrzem najczęściej obserwuje się na silnie oświetlonych i nagrzanych obszarach kuli ziemskiej (pustynia, step), gdzie powierzchnia liści roślin jest znacznie zmniejszona, a wzmożona transpiracja pomaga usunąć nadmiar ciepła i zapobiega przegrzaniu. Ogólnie można powiedzieć, że w siedliskach gorących temperatura nadziemnych części roślin jest niższa, a w siedliskach zimnych wyższa od temperatury powietrza. Rzadziej zdarza się zbieżność temperatury roślin z temperaturą otaczającego powietrza – w warunkach wykluczających silny napływ promieniowania i intensywną transpirację, np. rośliny zielne pod okapem lasu oraz na terenach otwartych – przy pochmurnej pogodzie lub podczas deszczu.
Ogólnie rzecz biorąc, organizmy lądowe są bardziej eurytermiczne niż wodne.
W środowisku gruntowo-powietrznym warunki życia komplikują istnienie zmiany pogody. Pogoda to stale zmieniający się stan atmosfery na powierzchni Ziemi, aż do wysokości około 20 km (granica troposfery). Zmienność pogody objawia się ciągłymi zmianami kombinacji czynników środowiskowych, takich jak temperatura i wilgotność powietrza, zachmurzenie, opady, siła i kierunek wiatru itp. (ryc. 32).
Ryż. 32.
Zmiany pogody, wraz z ich regularną zmiennością w cyklu rocznym, charakteryzują się wahaniami nieokresowymi, co znacznie komplikuje warunki bytowania organizmów lądowych. Na ryc. 33, na przykładzie gąsienicy dorsza Carpocapsa pomonella, pokazano zależność śmiertelności od temperatury i wilgotności względnej.
Ryż. 33.
Wynika z tego, że krzywe jednakowej śmiertelności mają kształt koncentryczny, a optymalną strefę ograniczają wilgotność względna powietrza 55 i 95% oraz temperatura 21 i 28°C.
Światło, temperatura i wilgotność powietrza zwykle nie decydują o maksymalnym, ale średnim stopniu otwarcia aparatów szparkowych u roślin, ponieważ rzadko zdarza się zbieg okoliczności sprzyjających ich otwarciu.
Charakteryzuje się długotrwałym reżimem pogodowym klimat okolicy. Pojęcie klimatu obejmuje nie tylko średnie wartości zjawisk meteorologicznych, ale także ich roczne i dobowe wahania, odchylenia od nich oraz ich częstotliwość. Klimat jest zdeterminowany warunkami geograficznymi obszaru.
Głównymi czynnikami klimatycznymi są temperatura i wilgotność, mierzone ilością opadów oraz nasyceniem powietrza parą wodną. I tak w krajach oddalonych od morza następuje stopniowe przejście od klimatu wilgotnego przez półsuchą strefę przejściową z okazjonalnymi lub okresowymi okresami suszy do terytorium suchego, które charakteryzuje się długotrwałą suszą, zasoleniem gleby i wody (ryc. 34). ).
Ryż. 34.
Notatka: tam, gdzie krzywa opadów przecina rosnącą linię ewapotranspiracji, znajduje się granica między klimatem wilgotnym (po lewej) i suchym (po prawej). Horyzont próchniczny jest pokazany na czarno, horyzont iluwialny jest pokazany w cieniowaniu.
Każde siedlisko charakteryzuje się pewnym klimatem ekologicznym, czyli klimatem przyziemnej warstwy powietrza, czyli ekoklimat.
Roślinność ma ogromny wpływ na czynniki klimatyczne. Zatem pod okapem lasu wilgotność powietrza jest zawsze wyższa, a wahania temperatury mniejsze niż na polanach. Inny jest także reżim świetlny tych miejsc. Różne stowarzyszenia roślin tworzą własny reżim światła, temperatury, wilgotności, tj. fitoklimat.
Dane dotyczące ekoklimatu czy fitoklimatu nie zawsze są wystarczające do pełnego scharakteryzowania warunków klimatycznych danego siedliska. Lokalne elementy środowiska (rzeźba terenu, ekspozycja, roślinność itp.) bardzo często zmieniają reżim światła, temperatury, wilgotności, ruchu powietrza na danym obszarze w taki sposób, że może on znacznie różnić się od warunków klimatycznych danego obszaru. Lokalne zmiany klimatyczne zachodzące w powierzchniowej warstwie powietrza nazywane są zmianami klimatycznymi mikroklimat. Na przykład warunki życia wokół larw owadów żyjących pod korą drzewa są inne niż w lesie, w którym drzewo rośnie. Temperatura Południowa strona pień może być o 10 - 15 ° C wyższy niż temperatura jego północnej strony. W norach, dziuplach i jaskiniach zamieszkałych przez zwierzęta panuje stabilny mikroklimat. Nie ma wyraźnych różnic pomiędzy ekoklimatem a mikroklimatem. Uważa się, że ekoklimat to klimat duże terytoria, a mikroklimat to klimat poszczególnych małych obszarów. Mikroklimat wpływa na organizmy żywe danego terytorium lub miejscowości (ryc. 35).
Ryż. 3
w szczycie dobrze dogrzany stok o ekspozycji południowej;
poniżej - przekrój poziomy plakoru (skład florystyczny w obu przekrojach jest taki sam)
Występowanie wielu mikroklimatów na jednym obszarze zapewnia współistnienie gatunków o różnych wymaganiach wobec środowiska zewnętrznego.
Strefa geograficzna i strefowość. Rozmieszczenie organizmów żywych na Ziemi jest ściśle powiązane ze strefami i strefami geograficznymi. Pasy mają przedłużenie równoleżnikowe, co oczywiście wynika przede wszystkim z granic promieniowania i charakteru cyrkulacji atmosferycznej. Na powierzchni globu istnieje 13 stref geograficznych, rozmieszczonych na kontynentach i oceanach (ryc. 36).
Ryż. 36.
To są jak arktyczny, antarktyczny, subarktyczny, subantarktyczny, północ i południe umiarkowany, północ i południe subarktyczny, północ i południe tropikalny, północ i południe podrównikowy I równikowy. Wewnątrz pasów znajdują się strefy geograficzne, gdzie oprócz warunków radiacyjnych uwzględnia się wilgotność powierzchni ziemi oraz stosunek ciepła i wilgoci charakterystyczny dla danej strefy. W przeciwieństwie do oceanu, gdzie zaopatrzenie w wilgoć jest całkowite, na kontynentach stosunek ciepła i wilgoci może znacznie się różnić. Stąd strefy geograficzne rozciągają się na kontynenty i oceany, a strefy geograficzne tylko na kontynenty. Wyróżnić równoleżnikowy I południk Lub podłużne strefy naturalne. Pierwsza rozciąga się z zachodu na wschód, druga z północy na południe. W kierunku wzdłużnym strefy równoleżnikowe są podzielone na podstrefy, i na szerokości geograficznej - dalej prowincje.
Założycielem doktryny o strefowości naturalnej jest W.V. Dokuchaev (1846-1903), który uzasadnił strefowość jako uniwersalne prawo natury. Wszystkie zjawiska w biosferze podlegają temu prawu. Głównymi przyczynami podziału na strefy są kształt Ziemi i jej położenie względem Słońca. Oprócz szerokości geograficznej na rozkład ciepła na Ziemi wpływa charakter rzeźby i wysokość obszaru nad poziomem morza, stosunek lądu do morza, prądy morskie itd.
Następnie podstawy radiacyjne kształtowania się strefowości globu opracowali A. A. Grigoriew i M. I. Budyko. Ustalić cechy ilościowe dla zależności pomiędzy ciepłem i wilgocią dla różnych stref geograficznych wyznaczyli pewne współczynniki. Stosunek ciepła i wilgoci wyraża się stosunkiem bilansu promieniowania powierzchniowego do utajonego ciepła parowania i ilości opadów (wskaźnik suchości radiacyjnej). Powstało prawo zwane prawem okresowego podziału na strefy geograficzne (A. A. Grigorieva – M. I. Budyko), które stanowi: że wraz ze zmianą stref geograficznych podobne geograficzne(krajobraz, naturalny) strefy i niektóre z nich właściwości ogólne powtarzają się okresowo.
Każda strefa ograniczona jest pewnym zakresem wartości wskaźników: szczególnym charakterem procesów geomorfologicznych, szczególnym rodzajem klimatu, roślinnością, glebą i życiem zwierzęcym. Na terytorium byłego ZSRR odnotowano następujące strefy geograficzne: lodowa, tundra, leśno-tundra, tajga, lasy mieszane. Rosyjska równina, monsunowe lasy mieszane Daleki Wschód, stepy leśne, stepy, półpustynie, pustynie umiarkowane, pustynie subtropikalne, strefy śródziemnomorskie i wilgotne strefy subtropikalne.
Jednym z ważnych warunków zmienności organizmów i ich strefowego rozmieszczenia na Ziemi jest zmienność składu chemicznego środowiska. Pod tym względem bardzo ważne ma nauczanie A.P. Winogradowa prowincje biogeochemiczne, które są określone przez strefowość składu chemicznego gleb, a także strefę klimatyczną, fitogeograficzną i geochemiczną biosfery. Prowincje biogeochemiczne to obszary na powierzchni Ziemi różniące się zawartością (w glebach, wodach itp.) związków chemicznych, które są związane z określonymi reakcjami biologicznymi ze strony lokalnej flory i fauny.
Wraz z poziomym podziałem na strefy w środowisku lądowym, wieżowiec Lub pionowy strefowość.
Roślinność krajów górskich jest bogatsza niż na sąsiednich równinach i charakteryzuje się zwiększonym rozmieszczeniem form endemicznych. I tak według O. E. Agakhanyantsa (1986) flora Kaukazu obejmuje 6350 gatunków, z czego 25% to gatunki endemiczne. Florę gór Azji Środkowej szacuje się na 5500 gatunków, z czego 25-30% to gatunki endemiczne, natomiast na przyległych równinach południowych pustyń występuje 200 gatunków roślin.
Podczas wspinaczki w góry powtarza się ta sama zmiana stref, jak od równika do biegunów. U podnóża znajdują się zazwyczaj pustynie, następnie stepy, lasy liściaste, iglaste, tundra i wreszcie lód. Jednak nadal nie ma pełnej analogii. W miarę wspinania się w góry spada temperatura powietrza (średni gradient temperatury powietrza wynosi 0,6°C na 100 m), zmniejsza się parowanie, wzrasta promieniowanie ultrafioletowe i oświetlenie itp. Wszystko to zmusza rośliny do przystosowania się do warunków suchych lub wilgotnych. Dominującymi roślinami są tu formy życia o kształcie poduszkowym i byliny, które wykształciły adaptację do silnego promieniowania ultrafioletowego i zmniejszonej transpiracji.
Wyjątkowa jest także fauna regionów wysokogórskich. Niskie ciśnienie powietrza, duże nasłonecznienie, gwałtowne wahania temperatur w dzień i w nocy oraz zmiany wilgotności powietrza wraz z wysokością przyczyniły się do wytworzenia specyficznych adaptacji fizjologicznych w organizmie zwierząt górskich. Przykładowo u zwierząt zwiększa się względna objętość serca, wzrasta zawartość hemoglobiny we krwi, co pozwala na intensywniejsze pobieranie tlenu z powietrza. Skalista gleba komplikuje lub prawie eliminuje kopanie zwierząt. Wiele małych zwierząt (małe gryzonie, piki, jaszczurki itp.) znajduje schronienie w szczelinach skalnych i jaskiniach. Do ptaków charakterystycznych dla regionów górskich zaliczają się indyki górskie (sulary), zięby górskie, skowronki oraz duże ptaki – sępy brodate, sępy i kondory. Duże ssaki w górach zamieszkują barany, kozy (w tym kozy śnieżne), kozice, jaki itp. Drapieżniki reprezentują takie gatunki, jak wilki, lisy, niedźwiedzie, rysie, lamparty śnieżne (irbis) itp.
