4.3.1. Загальна характеристика наземно-повітряного середовища.
4.3.2. Сонячне випромінювання та її роль у житті наземних організмів.
4.3.3. Вплив температури на живі організми.
4.3.4. Специфіка теплообміну рослин та тварин.
4.3.5. Роль вологості у житті наземних організмів.
4.3.6. адаптації наземних рослин та тварин до водного режиму.
4.3.7. Спільна дія температури та вологості.
4.3.8. Забруднення атмофери та основні методи відчищення викидів від домішок.
4.3.1 Загальна характеристика наземно-повітряного середовища
У процесі еволюції біосфери наземно-повітряне середовище було освоєно живими організмами значно пізніше за водне. Це зумовлено тим, що вихід на сушу зажадав значної перебудови організації рослин та тварин, пристосування їх у житті в газоподібному середовищі з низькою щільністю, високим вмістом О2, високою інтенсивністю освітлення та значними коливаннями температури та вологості в залежності від географічного положення, сезону та часу доби .
Низька щільність і, як наслідок, незначна підйомна сила зітхання, зажадали розвиток механічних тканин у рослин та твердого (рідше гідростатичного) скелета у тварин. Мала підйомна сила повітря призвела до того, що за розмірами та масою наземні організми поступаються водним. У той же час мала щільність повітря та його низька опірність дозволила майже 75% всіх наземних тварин пристосуватися до активного польоту або пасивного переміщення рухомих повітряних масах. Вітер є і своєрідним формотворчим фактором – надає прапороподібну форму деревам, елімінує поганих літунів.
Нині найважливіші екологічні особливості нашої планети визначається наявністю та властивостями її газової оболонки атмосфери (atmos-пар). Вважається, що вона формувалася з 4 етапу з газів, виділених для формування планети, під впливом сонячного випромінювання, хімічних реацій між її компанентами і породами, діяльністю живих організмів. В даний час атмосфера має шарувату сферичну структуру, яка в основному визначається особливістю вертикального розподілу температур (термічна структура).
Зазвичай не виділяють такі шари:
Тропосферу (tropos-поворот), що тягнуться до висоти 7-18 км і включає близько 80% всієї маси повітря. Тут спостерігається перепад температур від +70 до -;
Стратосферу (stratos-шар), яка простягається до 50-55 км і відрізняється підвищенням температури у точніше межі до +;
Мезосферу, яка тягнеться до 80 км. Температура змінюється від плюс +10 до -. Тут утворюються сріблясті хмари.
Іоносферу, що тягнеться до 800 -1300 км. Відрізняється високою іонізацією газів, різкими коливаннями магнітного поля та полярним сяйвом; температура змінюється від – 70 до плюс.
Екзосферу - сферу витоку Н2 і Не, що утворюють навколо землі корону до 10-20 тис.км. Температура зесь досягає
Кожна з них відрізняється певним поєднанням фізичних і хімічних факторів, серед яких найбільш сонячне випромінювання, температура, вологість і хімічний склад. Найбільш яскраво їх комплексний вплив проявляється в тропосфері.
4.3.2. Сонячне випромінювання та його роль у житті наземних організмів.
Сонячне випромінювання надходить Землю як елементарних частинок різної довжини хвилі, сумана енергія якої становить 2 кал/ -мин (сонячна стала). Із загальної кількості 42% радіації відбивається в космічний простір, 15% поглинається атмосферою і лише 43% досягає земної поверхні (в т.ч. 27% пряма та 16% розсіяна). Найбільше значення мають:
Електромагнітні хвилі (хвилі Герца), що впливають на орієнтовні можливості комах, хробаків та птахів;
Промені Рентгена, у великих дозах порушують функції найважливіших систем життєзабезпечення, а малих викликають мутації в генофонді;
Ультрафіолетові промені, сприяють утворенню захисних пігментів у шкірі та провітаміну Д, мають бактерицидну дію;
Інфрачервоні промені, що впливають перебіг окисних процесів і рухові реакції;
Видимі промені (близько 50% всього спектра). Найбільше значення видимі промені мають для рослин, оскільки впливають на утворення хлорофілу, забезпечують фотосинтез, синтез білків та нуклеїнових кислот, впливають на ростові процеси, надають формотворну дію, визначають терміни цвітіння, плодоношення та інших фенологічних явищ. Проте різні частини видимого спектра впливають неоднакового. Так, рослини, що поглинають червоні та оранжеві промені, розташовуються зазвичай на відкритих ділянках, а в лісі займають верхні яруси; що уловлюють зелені та жовті промені – займають нижчі яруси (у тіні).
Різна тривалість освітленості в різних природних зонах визначила формування довгоденних видів (мешканців високих та помірних широт) та короткоденних (мешканців низьких широт). Ряд адаптацій виробився і стосовно світлового режиму. За їх сукупністю виділяють рослини:
Світлолюбні (геліофіти), що населяють відкриті місця. Відрізняються присадкуватим, сильним розгалуженням, розеточністю, листя фотосинтетичною здатністю;
Тенелюбні (сциофіти) - антиподи перших;
Тіневитривалі, з проміжними ознаками (це більшість рослин наших лісів).
Для тварин світло має менше, головним чином, інформаційне значення (полегшує пошук їжі, статевих партнерів, забезпечує уникнення ворогів, орієнтацію у просторі). Проте повнота зорового сприйняття вони неоднакова і від еволюційного рівня групи та способу життя конкретних видів. У процесі еволюції різні тварини пристосовувалися до висвітлення певної тривалості (довго- та короткоденні), в умовах слабкої (нічні, сутінкові – фотофоби) або сильної освітленості (денні – фотофіли). Ставлення до освітленості впливає і поширення тварин. Так, у високих і помірних широтах дуже мало нічних видів, а в тропіках кількість денних і нічних видів приблизно однакового. У той же час, нічні тварини в умовах довгого дня менш плідні. Добові та сезонні зміни освітленості та загальної кількості світла (фотоперіодизм) визначають так само чергування періодів спокою та активності жиаотных і ряд пов'язаних з ними циклічних біологічних явищ (розмноження, линяння, міграцій). Світловий режим тут виступає в ролі сигнального фактора, своєрідного механізму, що включає ряд фізіологічних процесів та внутрішній біологічний годинник.
Ідучи лісом або лугом, ви навряд чи думаєте про те, що знаходитесь... в наземно-повітряному середовищі. Але саме так вчені називають той будинок для живих істот, який утворений поверхнею землі та повітрям. Плаваючи в річці, озері або морі, ви потрапляєте в водне середовище- ще один багатий населений природний будинок. А коли допомагаєте дорослим перекопувати ґрунт у городі, бачите під ногами ґрунтове середовище.
Тут теж багато різноманітних мешканців. Так, навколо нас три чудові будинки - три довкілля, з якими нерозривно пов'язана доля більшості організмів, що населяють нашу планету.
Життя у кожному середовищі має свої особливості. В наземно-повітряному середовищідосить кисню, зате часто не вистачає вологи. Особливо мало її в степах та пустелях. Тому рослини та тварини посушливих місць мають спеціальні пристосування для добування, запасання та економного витрачання води. Згадайте хоча б кактус, що запасає вологу у своєму тілі. У наземно-повітряному середовищі бувають значні зміни температури, особливо у районах із холодною зимою. У цих районах протягом року помітно змінюється все життя організмів. Осінній листопад, відліт перелітних птахів у теплі краї, зміна шерсті у звірів на густішу та теплішу – все це пристосування живих істот до сезонних змін у природі.
Для тварин, що мешкають у будь-якому середовищі, важлива проблема – пересування. У наземно-повітряному середовищі можна пересуватися землею і повітрям. І тварини користуються цим. Ноги одних пристосовані до бігу (страус, гепард, зебра), інших – до стрибків (кенгуру, тушканчик). З кожних ста видів тварин, що мешкають у цьому середовищі, 75 вміють літати. Це більшість комах, птахів та деякі звірі (кажани).
В водному середовищічогось, а вже води завжди достатньо. Температура тут змінюється менше температури повітря. А ось кисню часто не вистачає. Одні організми, наприклад риба форель, можуть жити лише у багатій киснем воді. Інші (сазан, карась, лин) витримують нестачу кисню. Взимку, коли багато водоймищ скуті льодом, може наступити замор риб - масова загибель їх від задухи. Щоб кисень проникав у воду, у льоду прорубують лунки.
У водному середовищі менше світла, ніж у наземно-повітряному. В океанах і морях на глибині нижче 200 м – царство сутінків, а ще нижче – вічна пітьма. Зрозуміло, що водні рослини зустрічаються лише там, де достатньо світла. Глибше можуть жити лише тварини. Вони харчуються «падаючими» з верхніх шарівмертвими залишками різних морських жителів.
Найпомітніша особливість багатьох водних тварин – пристосування для плавання. У риб, дельфінів та китів - плавники. У моржів та тюленів – ласти. У бобрів, видр, водоплавних птахів, жаб – перетинки між пальцями. У жуків-плавунців – плавальні ніжки, схожі на весла.
Ґрунтове середовище- будинок для безлічі бактерій та найпростіших. Тут розташовуються грибниці грибів, коріння рослин. Заселили грунт і різні тварини - черв'яки, комахи, пристосовані до копання звіра, наприклад кроти. Жителі грунту знаходять у цьому середовищі необхідні їм умови - повітря, воду, мінеральні солі. Щоправда, тут менше кисню та більше вуглекислого газу, ніж на свіжому повітрі. А води часом буває надто багато. Проте температура більш рівна, ніж на поверхні. А от світло в глибину ґрунту не проникає. Тому тварини, що її населяють, зазвичай мають дуже маленькі очі або зовсім позбавлені органів зору. Виручають їх нюх та дотик.
Наземно-повітряне середовище
На цих малюнках «зустрілися» представники різних довкілля. У природі вони не змогли б зібратися разом, тому що багато хто з них живе далеко один від одного, на різних материках, у морях, у прісній воді...
Чемпіон зі швидкістю польоту серед птахів - стриж. 120 км на годину - звичайна йому швидкість.
Пташки колібрі змахують крилами до 70 разів на секунду, комарі - до 600 разів на секунду.
Швидкість польоту у різних комах така: у златоглазки - 2 км на годину, у кімнатної мухи - 7, у хруща - 11, у джмеля - 18, а у метелика-бражника - 54 км на годину. Великі бабки, за деякими спостереженнями, розвивають швидкість до 90 км на годину.
Наші кажани невеликі на зріст. Але у спекотних країнах живуть їхні родичі – крилани. Вони досягають у розмаху крил 170 см!
Великі кенгуру роблять стрибки до 9, а іноді й до 12 м. (Відміряйте цю відстань на підлозі в класі та уявіть собі стрибок кенгуру. Просто дух захоплює!)
Гепард - найшвидший із звірів. Він розвиває швидкість до 110 км на годину. Страус може бігти зі швидкістю до 70 км на годину, роблячи кроки 4-5 м.
Водне середовище
Риби та раки дихають зябрами. Це спеціальні органи, які витягують із води розчинений у ній кисень. Жаба, перебуваючи під водою, дихає шкірою. А ось звірі, що освоїли водне середовище, дихають легкими, піднімаючись до поверхні води для вдиху. Подібним чином поводяться водні жуки. Тільки у них, як і в інших комах, не легкі, а особливі дихальні трубочки – трахеї.
Ґрунтове середовище
Будова тіла кроту, цокора і сліпця свідчить, що вони - жителі грунтової середовища. Передні ноги у крота та цокора - головний інструмент для копання. Вони пласкі, як лопати, з дуже великими кігтями. А у сліпця ноги звичайні, він вгризається в ґрунт потужними передніми зубами (щоб земля не потрапляла в рот, губи закривають його за зубами!). Тіло всіх цих звірків овальне, компактне. З таким тілом зручно пересуватися підземними ходами.
Перевірте свої знання
- Перерахуйте довкілля, з якими ви познайомилися на уроці.
- Які умови життя організмів у наземно-повітряному середовищі?
- Дайте характеристику умов життя у водному середовищі.
- Які особливості ґрунту як довкілля?
- Наведіть приклади пристосованості організмів до життя у різних середовищах.
Подумайте!
- Поясніть, що зображено на малюнку. У яких середовищах, на вашу думку, живуть тварини, частини тіла яких зображені малюнку? Чи можете ви назвати цих тварин?
- Чому в океані на великих глибинах живуть лише тварини?
Розрізняють наземно-повітряне, водне і ґрунтове довкілля. Кожен організм пристосований до життя у певному середовищі.
Наземно-повітряне середовище (Рис. 7.2).Сама назва цього середовища свідчить про її неоднорідність. Частина її мешканців пристосована лише до наземного переміщення - вони повзають, бігають, стрибають, лазять, спираючись на поверхню землі або на рослини. Інші тварини можуть пересуватися і повітря — літати. Тому органи руху у мешканців наземно-повітряного середовища різноманітні. Вже пересувається по землі завдяки роботі м'язів тулуба, пантера, кінь, мавпа використовують для цього всі чотири кінцівки, павук - вісім, а голуб і орел - тільки дві задні. Вони передні кінцівки — крила — пристосовані до польоту.
Уберегтися від висихання наземним тваринам допомагають щільні покриви тіла: хітиновий покрив у комах, луска у ящірок, раковини у наземних молюсків, шкіра у ссавців. Органи дихання наземних тварин заховані всередині тіла, що запобігає випаровуванню води через їх тонкі поверхні. Матеріал із сайту
Наземні тварини помірних широт змушені пристосовуватися до значних коливань температури. Від спеки вони рятуються в норах, у тіні дерев. Ссавці охолоджують своє тіло, випаровуючи воду через епітелій ротової порожнини (собака) або виділяючи піт (людина). З наближенням холодів шерсть звірів густіє, вони накопичують під шкірою запаси жиру. Взимку деякі з них, наприклад бабаки та їжаки, впадають у сплячку, що допомагає їм пережити нестачу їжі. Рятуючись від зимового голоду, деякі птахи (журавлі, шпаки) відлітають у теплі краї.
На цій сторінці матеріал за темами:
Коротко про наземно-повітряне середовище
Повідомлення про тварин різного довкілля
Повідомлення про наземно-повітряне середовище проживання
Доповідь наземно-повітряне середовище
Питання про наземно-повітряне середовище
Питання щодо цього матеріалу:
Складено за: Степановським А.С. Указ. тв. С. 176.
Великі коливання температури в часі та просторі, а також гарна забезпеченість киснем зумовили появу організмів із постійною температурою тіла (теплокровних). Для підтримки стабільності внутрішнього середовища теплокровних організмів, що населяють наземно-повітряне середовище ( наземні організми), потрібні підвищені енергетичні витрати.
Життя в наземному середовищі можливе лише за високого рівня організації рослин та тварин, адаптованих до специфічних впливів найважливіших екологічних чинників цього середовища.
У наземно-повітряному середовищі діючі екологічні чинники мають низку характерних рис: більш висока інтенсивність світла проти іншими середовищами, значні коливання температури та вологості залежно від географічного розташування, сезону та часу доби.
Розглянемо загальну характеристикуназемно-повітряного довкілля.
Для газоподібного середовища проживанняхарактерні низькі значення вологості, щільності та тиску, високий вміст кисню, що визначає особливості дихання, водообміну, пересування та способу життя організмів. Властивості повітряного середовища впливають на будову тіл наземних тварин і рослин, їх фізіологічні та поведінкові особливості, а також посилюють чи послаблюють дію інших екологічних факторів.
Газовий склад повітря відрізняється відносно великою сталістю (кисень – 21 %, азот – 78 %, вуглекислий газ – 0,03 %) як протягом доби, так і в різні періоди року. Це зумовлено інтенсивним перемішуванням шарів атмосфери.
Поглинання кисню організмами із зовнішнього середовища відбувається всією поверхнею тіла (у найпростіших, черв'яків) або спеціальними органами дихання – трахеями (у комах), легенями (у хребетних). В організмів, що живуть в умовах постійного нестачі кисню, є відповідні пристосування: підвищена киснева ємність крові, частіші та глибокі дихальні рухи, великий обсяг легень (у мешканців високогір'я, птахів).
Одна з найважливіших та переважних форм першорядного біогенного елемента вуглецю в природі – вуглекислий газ (діоксид вуглецю). Підґрунтя шари атмосфери зазвичай більш багаті на вуглекислий газ, ніж її шари на рівні крон дерев, і це певною мірою компенсує нестачу світла для дрібних рослин, що живуть під пологом лісу.
Вуглекислий газ надходить в атмосферу головним чином в результаті природних процесів (дихання тварин і рослин. Процеси горіння, виверження вулканів, діяльність ґрунтових мікроорганізмів та грибів) та господарської діяльності людини (спалювання горючих речовин у галузі теплоенергетики, на промислових підприємствах та на транспорті). Кількість вуглекислого газу в атмосфері змінюється протягом доби та за сезонами. Добові зміни пов'язані з ритмом фотосинтезу рослин, а сезонні – з інтенсивністю дихання організмів, переважно ґрунтових мікроорганізмів.
Низька щільність повітряобумовлює малу підйомну силу, у зв'язку з чим наземні організми мають обмежені розміри і масу і мають власну опорну систему, що підтримує тіло. У рослин це різноманітні механічні тканини, а у тварин – твердий або (рідше) гідростатичний скелет. Багато видів наземних організмів (комахи та птиці) пристосувалися до польоту. Однак для переважної більшості організмів (за винятком мікроорганізмів) перебування у повітрі пов'язане лише з розселенням або пошуком їжі.
З густиною повітря також пов'язано порівняно низький тиск на суші. Наземно-повітряне середовище має низький атмосферний тиск і низьку щільність повітря, тому більшість комах і птахів, що активно літають, займають нижню зону - 0...1000 м. Проте окремі жителі повітряного середовища можуть постійно жити і на висотах 4000...5000 м (орли , кондори).
Рухливість повітряних мас сприяє швидкому перемішування атмосфери та рівномірному розподілу різних газів, наприклад кисню та вуглекислого газу, вздовж поверхні Землі. У нижніх шарах атмосфери постійно відбуваються вертикальні (висхідні та низхідні) та горизонтальні переміщення повітряних масрізної сили та напрямки. Завдяки такій рухливості повітря можливий пасивний політ ряду організмів: спор, пилку, насіння та плодів рослин, дрібних комах, павуків тощо.
Світловий режимстворюється сумарною сонячною радіацією, що досягає земної поверхні. Від світлових умов конкретного місцеперебування залежать морфологічні, фізіологічні та інші ознаки наземних організмів.
Світлові умови практично скрізь у наземно-повітряному середовищі сприятливі для організмів. Головну роль грає не саме собою освітлення, а сумарна величина сонячної радіації. У тропічному поясі сумарна радіація протягом року стала, але в помірних широтах довжина світлового дня та інтенсивність сонячної радіації залежать від пори року. Велике значення мають також прозорість атмосфери та кут падіння сонячних променів. З фотосинтетично активної радіації, що надходить, 6-10% відбивається від поверхні різних насаджень (рис. 9.1). Цифрами на малюнку позначено відносну величину сонячної радіації у відсотках від сумарної величини на верхній межі рослинної спільноти. За різних погодних умов до Землі сягає 40...70 % сонячної радіації, що надходить верхню межу атмосфери. Дерева, чагарники, посіви рослин затіняють місцевість, утворюють особливий мікроклімат, послаблюючи сонячну радіацію.
Рис. 9.1. Послаблення сонячної радіації (%):
а - в рідкісному сосновому лісі; б - у посівах кукурудзи
У рослин спостерігається безпосередня залежність від інтенсивності світлового режиму: вони ростуть, де дозволяють кліматичні та ґрунтові умови, пристосовуючись до світлових умов даного житла. Всі рослини по відношенню до рівня освітленості поділяються на три групи: світлолюбні, тенелюбні та тіневитривалі. Світлолюбні та тінелюбні рослини розрізняються за величиною екологічного оптитимуму освітленості (рис. 9.2).
Світлолюбні рослини- рослини відкритих, постійно освітлюваних місцепроживання, оптимум життєдіяльності яких спостерігається в умовах, повного сонячного освітлення (степові та лучні злаки, рослини тундри та високогір'я, прибережні рослини, більшість культурних рослин відкритого ґрунту, багато бур'янів).
Рис. 9.2. Екологічні оптимуми відношення до світла рослин трьох видів: 1-тенелюбного; 2 - світлолюбний; 3 - тіневитривалого
Тенелюбні рослини- рослини, які ростуть лише за умов сильного затінення, які у умовах сильної освітленості не зростають. У процесі еволюції ця група рослин адаптувалася до умов, властивих нижнім затіненим ярусам складних рослинних угруповань - темнохвойних і широколистяних лісів, вологих. тропічних лісіві т.п. Тенелюбність цих рослин зазвичай поєднується з високою потребою у воді.
Тіневитривалі рослиникраще ростуть і розвиваються за повної освітленості, проте здатні адаптуватися і до умов різного рівня затемнення.
У представників тваринного світу відсутня безпосередня залежність від світлового фактора, що спостерігається у рослин. Проте світло у житті тварин грає велику роль при зоровій орієнтації у просторі.
Потужним фактором, що регулює життєвий цикл низки тварин, є довжина світлового дня (фотоперіод). Реакція на фотоперіод синхронізує активність організмів з пори року. Наприклад, багато ссавців починають готуватися до зимової сплячки задовго до настання холодів, а перелітні птахи відлітають на південь вже й наприкінці літа.
Температурний режимграє значно більшу роль життя мешканців суші, ніж у життя мешканців гідросфери, оскільки характерною рисою наземно-повітряного середовища є великий діапазон температурних коливань. Температурний режим відрізняється значними коливаннями у часі та просторі та зумовлює активність протікання біохімічних процесів. Біохімічні та морфофізіологічні пристрої рослин і тварин призначені для захисту організмів від несприятливого впливу коливань температур.
Кожен вид має власний діапазон найбільш сприятливих для нього значень температури, який називається температурним оптимумом виду.Різниця діапазонів бажаних значень температури у різних видівдуже велика. Наземні організми живуть у ширшому температурному діапазоні, ніж мешканці гідросфери. Нерідко ареали евритермнихвидів простягаються з півдня північ через кілька кліматичних зон. Наприклад, сіра жаба населяє простір від Північної Африки до Північної Європи. До евритермних тварин відносяться багато комах, земноводних, а з ссавців - лисиця, вовк, пума та ін.
Довго покояться ( латентні) форми організмів, такі, як суперечки деяких бактерій, суперечки і насіння рослин, здатні витримувати значення температур, що значно відхиляються від норми. Потрапляючи у сприятливі умови та достатнє живильне середовище, ці клітини можуть знову стати активними та почати розмножуватися. Призупинення всіх життєвих процесів організму зветься анабіозу. Зі стану анабіозу організми можуть повернутися до нормальної активності в тому випадку, якщо не порушена структура макромолекул у їхніх клітинах.
Температура безпосередньо впливає на зростання та розвиток рослин. Будучи нерухомими організмами, рослини повинні існувати при тому температурному режимі, який створюється в місцях їх виростання. За ступенем адаптації до температурним умовам всі види рослин можна розділити на наступні групи:
- морозостійкі- рослини, що виростають в областях із сезонним кліматом, з холодними зимами. Під час сильних морозів надземні частини дерев і чагарників промерзають, але зберігають життєздатність, накопичуючи у клітинах і тканинах речовини, які пов'язують воду (різні цукру, спирти деякі амінокислоти);
- неморозостійкі- рослини, що переносять низькі температури, але що гинуть щойно в тканинах починає утворюватися лід (деякі вічнозелені субтропічні види);
- нехолодостійкі- рослини, які сильно ушкоджуються або гинуть при температурах вище за точку замерзання води (рослини дощових тропічних лісів);
- теплолюбні- рослини сухих місць проживання з сильною інсоляцією (сонячною радіацією), які переносять півгодинне нагрівання до +60 °С (рослини степів, саван, сухих субтропіків);
- пірофіти- рослини, стійкі до пожеж, коли температура короткочасно збільшується до сотень градусів Цельсія. Це рослини саван, сухих твердолистих лісів. Вони мають товсту кору, просочену вогнетривкими речовинами, що надійно захищає внутрішні тканини. Плоди і насіння пірофітів мають товсті, покрови, що одеревіли, які розтріскуються при пожежі, що допомагає насінням потрапити в грунт.
У порівнянні з рослинами тварини мають більш різноманітні можливості регулювати (постійно або тимчасово) температуру власного тіла. Одне з важливих пристосувань тварин (ссавців та птахів) до температурних коливань - це здатність до терморегуляції організму, їхня теплокровність, завдяки чому вищі тварини відносно незалежні від температурних умов навколишнього середовища.
У світі тварин спостерігається зв'язок розмірів та пропорції тіла організмів з кліматичними умовами їх проживання. У межах виду або однорідної групи близьких видів тварини з більшими розмірами тіла поширені більш холодних областях. Чим більша тварина, тим легше їй підтримувати постійну температуру. Так, серед представників пінгвінів найдрібніший пінгвін – пінгвін галапагоський – мешкає в екваторіальних районах, а найбільший – пінгвін імператорський – у материковій зоні Антарктиди.
Вологістьстає важливим лімітуючим фактором на суші, тому що дефіцит вологи - одна з найістотніших особливостей наземно-повітряного середовища. Наземні організми постійно стикаються з проблемою втрати води і потребують її періодичного надходження. У процесі еволюції наземних організмів вироблялися характерні пристосування до добування та збереження вологи.
Режим вологості характеризують опади, вологість ґрунту та повітря. Дефіцит вологи - одна з найістотніших особливостей наземно-повітряного середовища життя. З екологічної точки зору вода служить лімітуючим фактором у наземних місцеперебуваннях, так як її кількість схильна до сильних коливань. Режими вологості середовища на суші різноманітні: від повного та постійного насичення повітря водяними парами (тропічний пояс) до практично повної відсутності вологи в сухому повітрі пустель.
Головним джерелом води для рослинних організмів є ґрунт.
Крім поглинання ґрунтової вологи корінням рослини також здатні поглинати воду, що випадає у вигляді невеликих дощів, туманів, пароподібну вологу повітря.
Більшість поглиненої води рослинні організми втрачають у результаті транспірації, т. е. випаровування води із поверхні рослин. Рослини захищаються від зневоднення, або запасаючи воду та перешкоджаючи випаровуванню (кактуси), або збільшуючи частку підземних частин (кореневих систем) у загальному обсязі рослинного організму. За ступенем адаптації до тих чи інших умов вологості всі рослини поділяються на групи:
- гідрофіти- наземно-водні рослини, що виростають і вільно плавають у водному середовищі (тростинник на берегах водойм, калюжниця болотна та інші рослини на болотах);
- гігрофіти- наземні рослини в районах з постійно високою вологістю(мешканці тропічних лісів - епіфітні папороті, орхідеї та ін.)
- ксерофіти- наземні рослини, що пристосувалися до значних сезонних коливань вмісту вологи в грунті та повітрі (жителі степів, напівпустель та пустель – саксаул, верблюжа колючка);
- мезофіти- рослини, що займають проміжне положення між гігрофітами та ксерофітами. Найбільш поширені мезофіти в помірно вологих зонах (береза, горобина, багато лугові та лісові трави та ін.).
Погодні та кліматичні особливостіхарактеризуються добовими, сезонними та багаторічними коливаннями температури, вологості повітря, хмарності, опадів, сили та напрямки вітру тощо. що визначає різноманітність умов життя мешканців наземного середовища. Кліматичні особливості залежать від географічних умов району, проте часто важливіший мікроклімат безпосереднього місця проживання організмів.
У наземно-повітряному середовищі умови життя ускладнюються існуванням погодних змін. Погода - це стан нижніх шарів атмосфери, що безперервно змінюється, приблизно до висоти 20 км (кордон тропосфери). Мінливість погоди – це постійна зміна таких факторів середовища, як температура та вологість повітря, хмарність, опади, сила та напрямок вітру тощо.
Багаторічний режим погоди характеризує клімат місцевості. У поняття клімату входять як середньомісячні і середньорічні значення метеорологічних параметрів (температура повітря, вологість, сумарна сонячна радіація тощо. буд.), а й закономірності їх добових, місячних і річних змін, і навіть їх повторюваність. Основні кліматичні фактори – це температура та вологість. Слід зазначити, що рослинність значно впливає на рівень значень кліматичних факторів. Так, під пологом лісу вологість повітря завжди вища, а коливання температури менше, ніж на відкритій місцевості. Відрізняється і світловий режим цих місць.
Грунтслужить твердою опорою для організмів, яку може їм забезпечити повітря. Крім того, коренева система постачає рослинам водні розчини необхідних мінеральних сполук із ґрунту. Важливе значеннядля організмів мають хімічні та фізичні властивості ґрунту.
Рельєф місцевостістворює різноманітність умов життя для наземних організмів, визначаючи мікроклімат та обмежуючи вільне переміщення організмів.
Вплив ґрунтово-кліматичних умов на організми призвело до утворення характерних природних зон - Біомів. Так називають найбільші наземні екосистеми, що відповідають основним кліматичним зонам Землі. Особливості великих біомів визначаються насамперед угрупуванням рослинних організмів, що входять до них. Кожній з фізико-географічних зон притаманні певні співвідношення тепла та вологи, водний та світловий режим, тип ґрунтів, угруповання тварин (фауна) та рослин (флора). Географічне розподілення біомів носить широтний характер і пов'язане зі зміною кліматичних факторів (температура та вологість) від екватора до полюсів. При цьому спостерігається певна симетрія у розподілі різних біомів обох півкуль. Основні біоми Землі: тропічний ліс, тропічна савана, пустеля, степ помірної зони, листопадний ліс помірної зони, хвойний ліс (тайга), тундра, арктична пустеля.
Ґрунтове середовище життя. Серед аналізованих нами чотирьох середовищ життя ґрунт виділяється тісним зв'язком живого та неживого компонентів біосфери. Грунт - це середовище проживання організмів, а й продукт їх життєдіяльності. Можна вважати, що ґрунт виник у результаті спільної дії кліматичних факторів та організмів, особливо рослин, на материнську породу, тобто на мінеральні речовини верхньою верства земної кори (пісок, глину, каміння тощо).
Отже, ґрунтом називають шар речовини, що лежить поверх гірських порід, що складається з вихідного матеріалу - підстилаючого мінерального субстрату - та органічної добавки, в якій організми та продукти їхньої життєдіяльності перемішані з дрібними частинками зміненого вихідного матеріалу. Структура та пористість ґрунту багато в чому визначають доступність поживних речовинрослинам та ґрунтовим тваринам.
До складу ґрунту входять чотири важливі структурні компоненти:
Мінеральна основа (50...60% загального складу ґрунту);
органічна речовина (до 10%);
Повітря (15...25%);
Вода (25...35%).
Органічна речовина грунту, що утворюється при розкладанні мертвих організмів або їх частин (наприклад, опалого листя), називається гумусом, який утворює верхній родючий шар ґрунту Найважливіша властивість ґрунту – родючість – залежить від потужності гумусового шару.
Кожному типу ґрунтів відповідають певний тваринний світ та певна рослинність. Сукупність ґрунтових організмів забезпечує безперервний кругообіг речовин у ґрунті, у тому числі утворення гумусу.
Ґрунтове місце існування має властивості, що зближують її з водним і наземно-повітряним середовищами. Як і у водному середовищі, у ґрунтах невеликі коливання температури. Амплітуди її значень швидко згасають із збільшенням глибини. При надлишку вологи або вуглекислоти підвищується ймовірність дефіциту кисню. Подібність до наземно-повітряного середовища проявляється через наявність пір, заповнених повітрям. До специфічних властивостей, властивих лише ґрунту, відноситься висока щільність. Велику роль освіті грунту грають організми та продукти їх життєдіяльності. Ґрунт найбільш насичений живими організмами частина біосфери.
У ґрунтовому середовищі лімітуючими факторами зазвичай є нестача тепла і нестача або надлишок вологи. Лімітуючими факторами можуть бути також недолік кисню або надлишок вуглекислоти. Життя багатьох ґрунтових організмів тісно пов'язане з їхніми розмірами. Одні вільно пересуваються у ґрунті, іншим необхідно розпушувати її для руху та пошуку їжі.
Контрольні питаннята завдання
1.У чому особливість наземно-повітряного середовища як екологічного простору?
2. Які пристосування для життя на суші мають організми?
3. Назвіть екологічні фактори, найбільш значущі
наземних організмів
4. Охарактеризуйте особливості ґрунтового довкілля.
У ході еволюції це середовище було освоєно пізніше, ніж водне. Екологічні фактори в наземно-повітряному середовищі відрізняються від інших середовищ існування високою інтенсивністю світла, значними коливаннями температури та вологості повітря, кореляцією всіх факторів з географічним положенням, зміною сезонів року та доби. Середовище газоподібне, тому характеризується низькими вологістю, щільністю та тиском, високим вмістом кисню.
Характеристика абіотичних факторів середовища світла, температури, вологості – див. попередню лекцію.
Газовий склад атмосферитакож є важливим кліматичним фактором. Приблизно 3 -3,5 млрд. років тому атмосфера містила азот, аміак, водень, метан та водяну пару, а вільний кисень у ній був відсутній. Склад атмосфери значною мірою визначався вулканічними газами.
В даний час атмосфера складається в основному з азоту, кисню та відносно меншої кількості аргону та вуглекислого газу. Всі інші наявні в атмосфері гази містяться лише у кількостях. Особливе значення для біоти має відносний вміст кисню та вуглекислого газу.
Високий вміст кисню сприяло підвищенню обміну речовин у наземних організмів проти первинно-водними. Саме в наземній обстановці, на основі високої ефективності окисних процесів в організмі, виникла гомойотермія тварин. Кисень, через постійно високий вміст у повітрі, не є фактором, що лімітує життя в наземному середовищі. Лише місцями, у специфічних умовах, створюється тимчасовий його дефіцит, наприклад у скупченнях рослинних залишків, що розкладаються, запасах зерна, борошна і т. п.
Вміст вуглекислого газу може змінюватись в окремих ділянках приземного шару повітря у досить значних межах. Наприклад, за відсутності вітру у центрі великих міст концентрація його зростає у десятки разів. Закономірними є добові зміни вмісту вуглекислоти в приземних шарах, пов'язані з ритмом фотосинтезу рослин, та сезонні, зумовлені змінами інтенсивності дихання живих організмів, переважно мікроскопічного населення ґрунтів. Підвищене насичення повітря вуглекислим газом виникає у зонах вулканічної активності, біля термальних джерел та інших підземних виходів цього газу. Низький вміст вуглекислого газу гальмує процес фотосинтезу. В умовах закритого ґрунту можна підвищити швидкість фотосинтезу, збільшивши концентрацію вуглекислого газу; цим користуються у практиці тепличного та оранжерейного господарства.
Азот повітря для більшості жителів наземного середовища представляє інертний газ, але ряд мікроорганізмів (клубенькові бактерії, азотобактер, клостридії, синьо-зелені водорості та ін) має здатність пов'язувати його і залучати в біологічний кругообіг.
Місцеві домішки, що надходять у повітря, також можуть суттєво впливати на живі організми. Це особливо відноситься до отруйних газоподібних речовин - метану, оксиду сірки (IV), оксиду вуглецю (II), оксиду азоту (IV), сірководню, сполук хлору, а також до частинок пилу, сажі тощо, що засмічує повітря в промислових районах. Основне сучасне джерело хімічного та фізичного забруднення атмосфери антропогенне: робота різних промислових підприємств та транспорту, ерозія грунтів тощо. п. Оксид сірки (SО 2), наприклад, отруйний для рослин навіть у концентраціях від однієї п'ятдесятитисячної до однієї мільйонної від обсягу повітря. Деякі види рослин особливо чутливі до S0 2 і є чуйним індикатором його накопичення в повітрі (наприклад, лишайники.
Низька щільність повітрявизначає його малу підйомну силу та незначну опорність. Мешканці повітряного середовища повинні мати власну опорну систему, що підтримує тіло: рослини - різноманітними механічними тканинами, тварини - твердим або, значно рідше, гідростатичним, скелетом. Крім того, всі жителі повітряного середовища тісно пов'язані з поверхнею землі, яка служить їм для прикріплення та опори. Життя у зваженому стані в повітрі неможливе. Правда, безліч мікроорганізмів і тварин, суперечки, насіння і пилок рослин регулярно присутні в повітрі і розносяться повітряними течіями (анемохорія), багато тварин здатні до активного польоту, однак у всіх цих видів основна функція їх життєвого циклу - розмноження - здійснюється на поверхні землі. Більшість із них перебування у повітрі пов'язане лише з розселенням чи пошуком видобутку.
Вітернадає лімітуючий вплив на активність і навіть поширення організмів. Вітер здатний навіть змінювати зовнішній вигляд рослин, особливо в тих місцеперебуваннях, наприклад в альпійських зонах, де лімітуючий вплив мають інші фактори. У відкритих гірських місцеперебуваннях вітер лімітує зростання рослин, призводить до викривлення рослин з вітряного боку. Крім того, вітер посилює евапотранспірацію за умов низької вологості. Велике значення мають бурі, хоча їхня дія суто локальна. Урагани, та й звичайні вітри, здатні переносити тварин і рослини великі відстані і цим змінювати склад угруповань.
Тиск, мабуть, не є лімітуючим фактором безпосередньої дії, однак воно має пряме відношення до погоди та клімату, які мають безпосередній лімітуючий вплив. Мінімальна щільність повітря зумовлює порівняно низький тиск на суші. У нормі воно дорівнює 760 мм рт. ст. Зі збільшенням висоти над рівнем моря тиск зменшується. На висоті 5800 м воно дорівнює лише половині нормального. Низький тиск може обмежувати поширення видів у горах. Для більшості хребетних верхня межа життя близько 6000 м. Зниження тиску спричиняє зменшення забезпеченості киснем і зневоднення тварин за рахунок збільшення частоти дихання. Приблизно такі самі межі просування гори вищих рослин. Дещо витриваліші членистоногі (ногохвостки, кліщі, павуки), які можуть зустрічатися на льодовиках, вище межі рослинності.
В цілому всі наземні організми набагато більш стенобатні, ніж водні.
Завантаження...
