Γενικά χαρακτηριστικά.Στην πορεία της εξέλιξης, το περιβάλλον ξηράς-αέρας κατακτήθηκε πολύ αργότερα από το υδάτινο περιβάλλον. Η ζωή στη γη απαιτούσε προσαρμογές που έγιναν δυνατές μόνο με ένα σχετικά υψηλό επίπεδο οργάνωσης τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα. Ένα χαρακτηριστικό του περιβάλλοντος της ζωής εδάφους-αέρα είναι ότι οι οργανισμοί που ζουν εδώ περιβάλλονται από αέρα και ένα αέριο περιβάλλον που χαρακτηρίζεται από χαμηλή υγρασία, πυκνότητα και πίεση και υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Τυπικά, τα ζώα σε αυτό το περιβάλλον κινούνται στο έδαφος (σκληρό υπόστρωμα) και τα φυτά ριζώνουν σε αυτό.

Στο περιβάλλον εδάφους-αέρα, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες λειτουργίας έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά γνωρίσματα: υψηλότερη ένταση φωτός σε σύγκριση με άλλα περιβάλλοντα, σημαντικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας, αλλαγές στην υγρασία ανάλογα με τη γεωγραφική θέση, την εποχή και την ώρα της ημέρας (Πίνακας 3).

Πίνακας 3

Συνθήκες διαβίωσης για τους οργανισμούς στο περιβάλλον του αέρα και του νερού (σύμφωνα με τον D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

Συνθήκες διαβίωσης	Η σημασία των συνθηκών για τους οργανισμούς
ατμοσφαιρικό περιβάλλον	υδάτινο περιβάλλον
Υγρασία	Πολύ σημαντικό (συχνά σε έλλειψη)	Δεν έχει (πάντα σε περίσσεια)
Μέτρια πυκνότητα	Μικρό (εκτός από το έδαφος)	Μεγάλο σε σύγκριση με τον ρόλο του για τους κατοίκους του αέρα
Πίεση	Σχεδόν κανένας	Μεγάλο (μπορεί να φτάσει τις 1000 ατμόσφαιρες)
Θερμοκρασία	Σημαντικό (κυμαίνεται σε πολύ μεγάλα όρια (από -80 έως +100 °C και περισσότερο)	Λιγότερο από την τιμή για τους κατοίκους του αέρα (διαφέρει πολύ λιγότερο, συνήθως από -2 έως +40°C)
Οξυγόνο	Μη απαραίτητο (κυρίως σε περίσσεια)	Απαραίτητο (συχνά σε έλλειψη)
Αιωρούμενα στερεά	Ανευ σημασιας; δεν χρησιμοποιείται για τρόφιμα (κυρίως ορυκτά)	Σημαντικό (πηγή τροφής, ιδιαίτερα οργανική ύλη)
Διαλυμένες ουσίες στο περιβάλλον	Σε κάποιο βαθμό (σχετικό μόνο σε εδαφικά διαλύματα)	Σημαντικό (απαιτούνται ορισμένες ποσότητες)

Η επίδραση των παραπάνω παραγόντων είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την κίνηση των αέριων μαζών – ανέμου. Στη διαδικασία της εξέλιξης, οι ζωντανοί οργανισμοί του περιβάλλοντος ξηράς-αέρας έχουν αναπτύξει χαρακτηριστικές ανατομικές, μορφολογικές, φυσιολογικές, συμπεριφορικές και άλλες προσαρμογές. Για παράδειγμα, έχουν εμφανιστεί όργανα που παρέχουν άμεση απορρόφηση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου κατά την αναπνοή (οι πνεύμονες και η τραχεία των ζώων, τα στομάχια των φυτών). Ισχυρή ανάπτυξη έχουν λάβει σκελετικοί σχηματισμοί (σκελετός ζώων, μηχανικοί και υποστηρικτικοί ιστοί φυτών), οι οποίοι υποστηρίζουν το σώμα σε συνθήκες χαμηλής περιβαλλοντικής πυκνότητας. Έχουν αναπτυχθεί προσαρμογές για την προστασία από δυσμενείς παράγοντες, όπως η περιοδικότητα και ο ρυθμός των κύκλων ζωής, η πολύπλοκη δομή του περιβλήματος, οι μηχανισμοί θερμορύθμισης κ.λπ. Έχει δημιουργηθεί στενή σύνδεση με το έδαφος (άκρα ζώων, ρίζες φυτών). Η κινητικότητα των ζώων σε αναζήτηση τροφής έχει αναπτυχθεί και έχουν εμφανιστεί ρεύματα αέρα, σπόροι, καρποί και γύρη φυτών, ιπτάμενα ζώα.

Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά της επίδρασης του κύριου περιβαλλοντικοί παράγοντεςγια τα φυτά και τα ζώα στο περιβάλλον εδάφους-αέρος της ζωής.

Χαμηλή πυκνότητα αέρακαθορίζει τη χαμηλή ανυψωτική του δύναμη και την ασήμαντη διαμάχη του. Όλοι οι κάτοικοι του αέρα συνδέονται στενά με την επιφάνεια της γης, η οποία τους εξυπηρετεί για προσκόλληση και στήριξη. Η πυκνότητα του αέρα δεν παρέχει υψηλή αντίσταση στο σώμα όταν κινείται κατά μήκος της επιφάνειας της γης, αλλά δυσκολεύει την κατακόρυφη κίνηση. Για τους περισσότερους οργανισμούς, η παραμονή στον αέρα συνδέεται μόνο με την εγκατάσταση ή την αναζήτηση θηράματος.

Η χαμηλή ανυψωτική δύναμη του αέρα καθορίζει τη μέγιστη μάζα και μέγεθος των χερσαίων οργανισμών. Τα μεγαλύτερα ζώα στην επιφάνεια της γης είναι μικρότερα από τους γίγαντες του υδάτινου περιβάλλοντος. Τα μεγάλα θηλαστικά (το μέγεθος και η μάζα μιας σύγχρονης φάλαινας) δεν θα μπορούσαν να ζήσουν στη στεριά, καθώς θα συνθλίβονταν από το βάρος τους. Οι γιγάντιοι δεινόσαυροι του Μεσοζωικού οδήγησαν έναν ημι-υδάτινο τρόπο ζωής. Άλλο παράδειγμα: ψηλά, όρθια φυτά κοκκινόξυλου (Sequoja sempervirens), που φτάνουν τα 100 μέτρα, έχουν ισχυρό υποστηρικτικό ξύλο, ενώ στους θάλλους του γιγαντιαίου καφέ φύκι Macrocystis, που αναπτύσσεται έως και 50 μέτρα, τα μηχανικά στοιχεία είναι πολύ ασθενώς απομονωμένα στον πυρήνα. μέρος του θαλλού.

Η χαμηλή πυκνότητα αέρα δημιουργεί μικρή αντίσταση στην κίνηση. Τα οικολογικά οφέλη αυτής της ιδιότητας του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος χρησιμοποιήθηκαν από πολλά ζώα της ξηράς κατά την εξέλιξη, αποκτώντας την ικανότητα να πετούν. Το 75% όλων των ειδών των ζώων της ξηράς είναι ικανά για ενεργή πτήση. Αυτά είναι κυρίως έντομα και πουλιά, αλλά υπάρχουν και θηλαστικά και ερπετά. Τα ζώα της ξηράς πετούν κυρίως με τη βοήθεια μυϊκών προσπαθειών. Μερικά ζώα μπορούν να γλιστρήσουν χρησιμοποιώντας ρεύματα αέρα.

Λόγω της κινητικότητας του αέρα που υπάρχει στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, η κάθετη και οριζόντια κίνηση των μαζών αέρα, είναι δυνατή η παθητική πτήση μεμονωμένα είδηοργανισμών, ανεπτυγμένων ανεμοχορία --διασπορά με ρεύματα αέρα. Οι οργανισμοί που μεταφέρονται παθητικά με ρεύματα αέρα ονομάζονται συλλογικά αεροπλαγκτόν,κατ' αναλογία με πλαγκτονικούς κατοίκους του υδάτινου περιβάλλοντος. Για παθητική πτήση σύμφωνα με τον Ν.Μ. Chernova, Α.Μ. Οι οργανισμοί Bylova (1988) έχουν ειδικές προσαρμογές - μικρό μέγεθος σώματος, αύξηση της έκτασής του λόγω εκφύσεων, ισχυρό τεμαχισμό, μεγάλη σχετική επιφάνεια των φτερών, χρήση ιστού κ.λπ.

Οι ανεμόχοροι σπόροι και καρποί φυτών έχουν επίσης πολύ μικρά μεγέθη (για παράδειγμα, σπόροι ζιζανίων) ή διάφορα εξαρτήματα σε σχήμα φτερού (maple Acer pseudoplatanum) και σε σχήμα αλεξίπτωτου (πικραλίδα Taraxacum officinale).

Τα φυτά που επικονιάζονται με τον άνεμο έχουν μια σειρά από προσαρμογές που βελτιώνουν τις αεροδυναμικές ιδιότητες της γύρης. Το φυτικό τους περίβλημα είναι συνήθως μειωμένο και οι ανθήρες δεν προστατεύονται με κανέναν τρόπο από τον άνεμο.

Στη διασπορά φυτών, ζώων και μικροοργανισμών, τον κύριο ρόλο παίζουν οι κάθετες συμβατικές ροές αέρα και οι ασθενείς άνεμοι. Οι καταιγίδες και οι τυφώνες έχουν επίσης σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις στους χερσαίους οργανισμούς. Αρκετά συχνά, οι ισχυροί άνεμοι, ειδικά που πνέουν προς μία κατεύθυνση, λυγίζουν κλαδιά και κορμούς δέντρων προς την υπήνεμη πλευρά και προκαλούν το σχηματισμό στεφάνων σε σχήμα σημαίας.

Σε περιοχές όπου φυσούν συνεχώς ισχυροί άνεμοι, η σύνθεση ειδών των μικρών ιπτάμενων ζώων είναι συνήθως φτωχή, καθώς δεν είναι σε θέση να αντισταθούν σε ισχυρά ρεύματα αέρα. Έτσι, μια μέλισσα πετά μόνο όταν η δύναμη του ανέμου είναι μέχρι 7 - 8 m/s, και οι αφίδες πετούν μόνο όταν ο άνεμος είναι πολύ ασθενής, που δεν ξεπερνά τα 2,2 m/s. Τα ζώα σε αυτά τα μέρη αναπτύσσουν πυκνά περιβλήματα που προστατεύουν το σώμα από την ψύξη και την απώλεια υγρασίας. Στα νησιά του ωκεανού με σταθερούς ισχυρούς ανέμους κυριαρχούν τα πουλιά και ιδιαίτερα τα έντομα, έχοντας χάσει την ικανότητα να πετούν, δεν έχουν φτερά, αφού όσοι μπορούν να σηκωθούν στον αέρα ανατινάζονται στη θάλασσα από τον άνεμο και πεθαίνουν.

Ο άνεμος προκαλεί αλλαγή στην ένταση της διαπνοής στα φυτά και είναι ιδιαίτερα έντονο κατά τους ξηρούς ανέμους, οι οποίοι στεγνώνουν τον αέρα και μπορεί να οδηγήσουν στο θάνατο των φυτών. Ο κύριος οικολογικός ρόλος των οριζόντιων κινήσεων του αέρα (άνεμοι) είναι έμμεσος και συνίσταται στην ενίσχυση ή αποδυνάμωση της επίδρασης στους χερσαίους οργανισμούς σημαντικών περιβαλλοντικών παραγόντων όπως η θερμοκρασία και η υγρασία. Οι άνεμοι αυξάνουν την απελευθέρωση υγρασίας και θερμότητας από ζώα και φυτά.

Όταν υπάρχει άνεμος, η θερμότητα είναι πιο εύκολη στην ανοχή και ο παγετός είναι πιο δύσκολος και η αποξήρανση και η ψύξη των οργανισμών συμβαίνει πιο γρήγορα.

Οι χερσαίοι οργανισμοί υπάρχουν σε συνθήκες σχετικά χαμηλής πίεσης, η οποία προκαλείται από χαμηλή πυκνότητα αέρα. Γενικά, οι χερσαίοι οργανισμοί είναι πιο στενοβατικοί από τους υδρόβιους, επειδή οι κανονικές διακυμάνσεις της πίεσης στο περιβάλλον τους ισοδυναμούν με κλάσματα της ατμόσφαιρας και για εκείνους που ανεβαίνουν σε μεγάλα υψόμετρα, για παράδειγμα, τα πουλιά, δεν υπερβαίνουν το 1/3 του κανονικού.

Σύσταση αερίου αέρα, όπως ήδη αναφέρθηκε νωρίτερα, στο εδαφικό στρώμα της ατμόσφαιρας είναι αρκετά ομοιογενές (οξυγόνο - 20,9%, άζωτο - 78,1%, m.g. αέρια - 1%, διοξείδιο του άνθρακα - 0,03% κατ' όγκο) λόγω της υψηλής ικανότητας διάχυσης και της σταθερής ανάμειξη με συναγωγή και ροές ανέμου. Ταυτόχρονα, διάφορες ακαθαρσίες αέριων, σταγονιδίων-υγρού, σωματιδίων σκόνης (στερεά) που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα από τοπικές πηγές έχουν συχνά σημαντική περιβαλλοντική σημασία.

Το οξυγόνο, λόγω της συνεχώς υψηλής περιεκτικότητάς του στον αέρα, δεν είναι παράγοντας που περιορίζει τη ζωή στο γήινο περιβάλλον. Η υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο συνέβαλε στην αύξηση του μεταβολισμού στους χερσαίους οργανισμούς και η ομοιοθερμία των ζώων προέκυψε με βάση την υψηλή αποτελεσματικότητα των οξειδωτικών διεργασιών. Μόνο κατά τόπους, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, δημιουργείται προσωρινή ανεπάρκεια οξυγόνου, για παράδειγμα, σε αποσύνθεση φυτικών υπολειμμάτων, αποθεμάτων σιτηρών, αλεύρων κ.λπ.

Σε ορισμένες περιοχές του επιφανειακού στρώματος αέρα, η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ποικίλλει εντός αρκετά σημαντικών ορίων. Έτσι, ελλείψει ανέμου σε μεγάλα βιομηχανικά κέντρα και πόλεις, η συγκέντρωσή του μπορεί να δεκαπλασιαστεί.

Υπάρχουν τακτικές καθημερινές αλλαγές στην περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στα στρώματα του εδάφους, που καθορίζονται από το ρυθμό της φωτοσύνθεσης των φυτών (Εικ. 17).

Ρύζι. 17. Καθημερινές αλλαγές στο κατακόρυφο προφίλ της συγκέντρωσης CO 2 στον αέρα των δασών (από W. Larcher, 1978)

Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των ημερήσιων αλλαγών στο κατακόρυφο προφίλ της συγκέντρωσης CO 2 στον αέρα των δασών, φαίνεται ότι κατά τη διάρκεια της ημέρας, στο επίπεδο των κορυφών των δέντρων, το διοξείδιο του άνθρακα δαπανάται για τη φωτοσύνθεση και απουσία ανέμου, μια ζώνη φτωχή σε CO2 (305 ppm) σχηματίζεται εδώ, στο οποίο προέρχεται το CO από την ατμόσφαιρα και το έδαφος (αναπνοή του εδάφους). Τη νύχτα, δημιουργείται σταθερή διαστρωμάτωση αέρα με αυξημένη συγκέντρωση CO 2 στο στρώμα του εδάφους. Οι εποχιακές διακυμάνσεις του διοξειδίου του άνθρακα σχετίζονται με αλλαγές στον ρυθμό αναπνοής των ζωντανών οργανισμών, κυρίως των μικροοργανισμών του εδάφους.

Σε υψηλές συγκεντρώσεις, το διοξείδιο του άνθρακα είναι τοξικό, αλλά τέτοιες συγκεντρώσεις είναι σπάνιες στη φύση. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε CO 2 αναστέλλει τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Για να αυξηθεί ο ρυθμός φωτοσύνθεσης στην πρακτική της καλλιέργειας θερμοκηπίου και θερμοκηπίου (σε συνθήκες κλειστού εδάφους), η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα συχνά αυξάνεται τεχνητά.

Για τους περισσότερους κατοίκους του χερσαίου περιβάλλοντος, το άζωτο του αέρα είναι ένα αδρανές αέριο, αλλά μικροοργανισμοί όπως τα οζίδια, τα αζωτοβακτήρια και τα κλωστρίδια έχουν την ικανότητα να το δεσμεύουν και να το εμπλέκουν στον βιολογικό κύκλο.

Η κύρια σύγχρονη πηγή φυσικής και χημικής ρύπανσης της ατμόσφαιρας είναι ανθρωπογενής: βιομηχανικές και μεταφορικές επιχειρήσεις, διάβρωση εδάφους κ.λπ. Έτσι, το διοξείδιο του θείου είναι τοξικό για τα φυτά σε συγκεντρώσεις από το ένα πενήντα χιλιοστό έως το ένα εκατομμυριοστό του όγκου του αέρα. Οι λειχήνες πεθαίνουν όταν υπάρχουν ίχνη διοξειδίου του θείου στο περιβάλλον. Ως εκ τούτου, φυτά που είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στο SO 2 χρησιμοποιούνται συχνά ως δείκτες της περιεκτικότητάς του στον αέρα. Η κοινή ερυθρελάτη και πεύκο, σφενδάμι, φλαμουριά και σημύδα είναι ευαίσθητα στον καπνό.

Λειτουργία φωτός.Η ποσότητα της ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης καθορίζεται από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής, τη διάρκεια της ημέρας, τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας και τη γωνία πρόσπτωσης ακτίνες ηλίου. Κάτω από διαφορετικές καιρικές συνθήκες, το 42-70% της ηλιακής σταθεράς φτάνει στην επιφάνεια της Γης. Περνώντας μέσα από την ατμόσφαιρα, η ηλιακή ακτινοβολία υφίσταται μια σειρά από αλλαγές όχι μόνο σε ποσότητα, αλλά και σε σύνθεση. Η ακτινοβολία βραχέων κυμάτων απορροφάται από την ασπίδα του όζοντος και το οξυγόνο του αέρα. Οι υπέρυθρες ακτίνες απορροφώνται στην ατμόσφαιρα από υδρατμούς και διοξείδιο του άνθρακα. Το υπόλοιπο φτάνει στην επιφάνεια της Γης με τη μορφή άμεσης ή διάχυτης ακτινοβολίας.

Ο συνδυασμός άμεσης και διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας αποτελεί από 7 έως 7″ της συνολικής ακτινοβολίας, ενώ τις συννεφιασμένες ημέρες η διάχυτη ακτινοβολία είναι 100%. Σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη κυριαρχεί η διάχυτη ακτινοβολία, ενώ στις τροπικές περιοχές η άμεση ακτινοβολία. Η διάσπαρτη ακτινοβολία περιέχει έως και 80% των κιτρινοκόκκινων ακτίνων το μεσημέρι, η άμεση ακτινοβολία - από 30 έως 40%. Τις καθαρές ηλιόλουστες μέρες, η ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης αποτελείται από 45% ορατό φως (380 - 720 nm) και 45% υπέρυθρη ακτινοβολία. Μόνο το 10% προέρχεται από την υπεριώδη ακτινοβολία. Το καθεστώς ακτινοβολίας επηρεάζεται σημαντικά από την ατμοσφαιρική σκόνη. Λόγω της ρύπανσης του, σε ορισμένες πόλεις ο φωτισμός μπορεί να είναι 15% ή λιγότερος του φωτισμού έξω από την πόλη.

Ο φωτισμός στην επιφάνεια της Γης ποικίλλει ευρέως. Όλα εξαρτώνται από το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα ή τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου, τη διάρκεια της ημέρας και τις καιρικές συνθήκες και τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας (Εικ. 18).

Ρύζι. 18. Κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας ανάλογα με το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα (A 1 - υψηλό, A 2 - χαμηλό)

Ανάλογα με την εποχή και την ώρα της ημέρας, η ένταση του φωτός κυμαίνεται επίσης. Σε ορισμένες περιοχές της Γης, η ποιότητα του φωτός είναι επίσης άνιση, για παράδειγμα, η αναλογία των ακτίνων μεγάλων κυμάτων (κόκκινο) και βραχέων κυμάτων (μπλε και υπεριώδης). Οι ακτίνες βραχέων κυμάτων είναι γνωστό ότι απορροφώνται και διασκορπίζονται από την ατμόσφαιρα περισσότερο από τις ακτίνες μεγάλων κυμάτων. Ως εκ τούτου, στις ορεινές περιοχές υπάρχει πάντα περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία βραχέων κυμάτων.

Δέντρα, θάμνοι και καλλιέργειες σκιάζουν την περιοχή και δημιουργούν ένα ιδιαίτερο μικροκλίμα, εξασθενώντας την ακτινοβολία (Εικ. 19).

Ρύζι. 19.

Α - σε ένα σπάνιο πευκοδάσος. Β - σε καλλιέργειες καλαμποκιού Από την εισερχόμενη φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία, το 6--12% ανακλάται (R) από την επιφάνεια της φύτευσης

Έτσι, σε διαφορετικούς οικοτόπους διαφέρει όχι μόνο η ένταση της ακτινοβολίας, αλλά και η φασματική της σύνθεση, η διάρκεια φωτισμού των φυτών, η χωρική και χρονική κατανομή του φωτός διαφορετικής έντασης κ.λπ. Αντίστοιχα, οι προσαρμογές των οργανισμών στη ζωή σε ένα το επίγειο περιβάλλον υπό το ένα ή το άλλο καθεστώς φωτός ποικίλλουν επίσης. Όπως σημειώσαμε νωρίτερα, σε σχέση με το φως υπάρχουν τρεις κύριες ομάδες φυτών: φωτόφιλος(ηλιόφυτα), σκιερός(σκιόφυτα) και ανεκτικό στη σκιά.Τα φωτόφιλα και τα σκιερά φυτά διαφέρουν ως προς τη θέση του οικολογικού τους βέλτιστου.

Σε φυτά που αγαπούν το φως βρίσκεται στην περιοχή του πλήρους ηλιακού φωτός. Η έντονη σκίαση τους έχει καταθλιπτική επίδραση. Πρόκειται για φυτά ανοιχτών εκτάσεων γης ή καλά φωτισμένα χόρτα στέπας και λιβαδιών (η ανώτερη βαθμίδα του χορτοστασίου), βραχώδεις λειχήνες, ποώδη φυτά φυλλοβόλων δασών νωρίς την άνοιξη, τα περισσότερα καλλιεργούμενα φυτά ανοιχτού εδάφους και ζιζάνια κ.λπ. Τα αγαπημένα φυτά έχουν το βέλτιστο στην περιοχή χαμηλού φωτισμού και δεν μπορούν να ανεχθούν το δυνατό φως. Αυτά είναι κυρίως τα κατώτερα σκιασμένα στρώματα πολύπλοκων φυτικών κοινοτήτων, όπου η σκίαση είναι το αποτέλεσμα της «αναχαίτισης» του φωτός από ψηλότερα φυτά και συγκατοίκους. Αυτό περιλαμβάνει πολλά φυτά εσωτερικού χώρου και θερμοκηπίου. Ως επί το πλείστον, αυτά προέρχονται από την ποώδη κάλυψη ή την επίφυτη χλωρίδα των τροπικών δασών.

Η οικολογική καμπύλη της σχέσης με το φως σε φυτά ανθεκτικά στη σκιά είναι κάπως ασύμμετρη, καθώς αναπτύσσονται και αναπτύσσονται καλύτερα σε πλήρες φως, αλλά προσαρμόζονται καλά σε χαμηλό φωτισμό. Είναι μια κοινή και ιδιαίτερα ευέλικτη ομάδα φυτών σε χερσαία περιβάλλοντα.

Τα φυτά στο γήινο-αέρα περιβάλλον έχουν αναπτύξει προσαρμογές σε διάφορες συνθήκες φωτός: ανατομικές-μορφολογικές, φυσιολογικές κ.λπ.

Ένα ξεκάθαρο παράδειγμα ανατομικών και μορφολογικών προσαρμογών είναι η αλλαγή εμφάνισησε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού, για παράδειγμα, άνισο μέγεθος λεπίδων φύλλων σε φυτά που σχετίζονται σε συστηματική θέση, αλλά ζουν σε διαφορετικό φωτισμό (καμπάνα λιβαδιού - Campanula patula και δάσος - C. trachelium, βιολετί αγρού - Viola arvensis, καλλιέργεια σε χωράφια, λιβάδια , άκρες, και δασικές βιολέτες - V. mirabilis), εικ. 20.

Ρύζι. 20. Κατανομή μεγεθών φύλλων ανάλογα με τις συνθήκες του οικοτόπου των φυτών: από υγρό έως ξηρό και από σκιερό έως ηλιόλουστο

Σημείωση.Η σκιασμένη περιοχή αντιστοιχεί στις συνθήκες που επικρατούν στη φύση

Υπό συνθήκες περίσσειας και έλλειψης φωτός, η χωρική διάταξη των λεπίδων των φύλλων στα φυτά ποικίλλει σημαντικά. Στα ηλιόφυτα φυτά, τα φύλλα είναι προσανατολισμένα να μειώνουν την εισροή ακτινοβολίας κατά τις πιο «επικίνδυνες» ώρες της ημέρας. Οι λεπίδες των φύλλων βρίσκονται κατακόρυφα ή σε μεγάλη γωνία ως προς το οριζόντιο επίπεδο, έτσι κατά τη διάρκεια της ημέρας τα φύλλα δέχονται κυρίως συρόμενες ακτίνες (Εικ. 21).

Αυτό είναι ιδιαίτερα έντονο σε πολλά φυτά στέπας. Μια ενδιαφέρουσα προσαρμογή στην αποδυνάμωση της λαμβανόμενης ακτινοβολίας είναι στα λεγόμενα φυτά «πυξίδας» (άγριο μαρούλι - Lactuca serriola κ.λπ.). Τα φύλλα του άγριου μαρουλιού βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, με προσανατολισμό από βορρά προς νότο, και το μεσημέρι η άφιξη ακτινοβολίας στην επιφάνεια του φύλλου είναι ελάχιστη.

Σε φυτά ανθεκτικά στη σκιά, τα φύλλα είναι τοποθετημένα έτσι ώστε να δέχονται τη μέγιστη ποσότητα προσπίπτουσας ακτινοβολίας.

Ρύζι. 21.

1,2 -- φύλλα με διαφορετικές γωνίες κλίσης. S 1, S 2 - άμεση ακτινοβολία που φτάνει σε αυτά. Stot -- η συνολική πρόσληψη του στο φυτό

Συχνά, τα φυτά ανθεκτικά στη σκιά είναι ικανά για προστατευτικές κινήσεις: αλλαγή της θέσης των λεπίδων των φύλλων όταν εκτίθενται σε ισχυρό φως. Οι περιοχές κάλυψης γρασιδιού με διπλωμένα φύλλα οξάλης συμπίπτουν σχετικά με ακρίβεια με τη θέση των μεγάλων ηλιακών εκλάμψεων. Μια σειρά από προσαρμοστικά χαρακτηριστικά μπορούν να σημειωθούν στη δομή του φύλλου ως κύριου δέκτη της ηλιακής ακτινοβολίας. Για παράδειγμα, σε πολλά ηλιόφυτα, η επιφάνεια των φύλλων βοηθά στην αντανάκλαση του ηλιακού φωτός (γυαλιστερή - σε δάφνη, καλυμμένη με ελαφριά τριχωτή επίστρωση - σε κάκτους, ευφορβία) ή αποδυναμώνει την επίδρασή τους (παχιά επιδερμίδα, πυκνή εφηβεία). Η εσωτερική δομή του φύλλου χαρακτηρίζεται από την ισχυρή ανάπτυξη του ιστού παλίσας και την παρουσία μεγάλου αριθμού μικρών και ελαφρών χλωροπλαστών (Εικ. 22).

Μία από τις προστατευτικές αντιδράσεις των χλωροπλαστών στο υπερβολικό φως είναι η ικανότητά τους να αλλάζουν προσανατολισμό και να κινούνται μέσα στο κύτταρο, η οποία εκφράζεται ξεκάθαρα στα ελαφριά φυτά.

Σε έντονο φως, οι χλωροπλάστες καταλαμβάνουν μια θέση τοιχώματος στο κύτταρο και γίνονται μια «άκρη» προς την κατεύθυνση των ακτίνων. Σε χαμηλό φωτισμό, κατανέμονται διάχυτα στο κελί ή συσσωρεύονται στο κάτω μέρος του.

Ρύζι. 22.

1 - πουρνάρι; 2- Πεύκη; 3 - οπλή? 4 - ανοιξιάτικο καθαρόφυτο (Σύμφωνα με τον T.K. Goryshina, E.G. Spring, 1978)

Φυσιολογικές προσαρμογέςτα φυτά στις συνθήκες φωτός του περιβάλλοντος εδάφους-αέρα καλύπτουν διάφορες ζωτικές λειτουργίες. Έχει διαπιστωθεί ότι στα φυτά που αγαπούν το φως, οι διαδικασίες ανάπτυξης αντιδρούν πιο ευαίσθητα στην έλλειψη φωτός σε σύγκριση με τα σκιερά φυτά. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει μια αυξημένη επιμήκυνση των στελεχών, η οποία βοηθά τα φυτά να εισχωρήσουν στο φως και στις ανώτερες βαθμίδες των φυτικών κοινοτήτων.

Βασικός φυσιολογικές προσαρμογέςπρος το φως βρίσκονται στη σφαίρα της φωτοσύνθεσης. Σε γενικές γραμμές, η αλλαγή στη φωτοσύνθεση ανάλογα με την ένταση του φωτός εκφράζεται από την «καμπύλη φωτός φωτοσύνθεσης». Οι παρακάτω παράμετροί του είναι οικολογικής σημασίας (Εικ. 23).

• 1. Το σημείο τομής της καμπύλης με τον άξονα τεταγμένων (Εικ. 23, ΕΝΑ)αντιστοιχεί στο μέγεθος και την κατεύθυνση της ανταλλαγής αερίων στα φυτά σε απόλυτο σκοτάδι: απουσιάζει η φωτοσύνθεση, λαμβάνει χώρα αναπνοή (όχι απορρόφηση, αλλά απελευθέρωση CO 2), επομένως το σημείο a βρίσκεται κάτω από τον άξονα x.
• 2. Το σημείο τομής της καμπύλης φωτός με τον άξονα της τετμημένης (Εικ. 23, σι)χαρακτηρίζει το «σημείο αντιστάθμισης», δηλαδή την ένταση φωτός στην οποία η φωτοσύνθεση (απορρόφηση CO 2) εξισορροπεί την αναπνοή (απελευθέρωση CO 2).
• 3. Η ένταση της φωτοσύνθεσης με την αύξηση του φωτός αυξάνεται μόνο μέχρι ένα ορισμένο όριο, μετά παραμένει σταθερή - η καμπύλη φωτός της φωτοσύνθεσης φτάνει σε ένα «πλατό κορεσμού».

Ρύζι. 23.

A - γενικό διάγραμμα. B -- καμπύλες για φυτά που αγαπούν το φως (1) και ανθεκτικά στη σκιά (2).

Στο Σχ. 23, η περιοχή καμπής ορίζεται συμβατικά από μια ομαλή καμπύλη, το σπάσιμο της οποίας αντιστοιχεί σε ένα σημείο V.Η προβολή του σημείου c στον άξονα x (σημείο δ) χαρακτηρίζει την «κορεσμένη» ένταση φωτός, δηλαδή την τιμή πάνω από την οποία το φως δεν αυξάνει πλέον την ένταση της φωτοσύνθεσης. Προβολή στον άξονα τεταγμένων (σημείο μι)αντιστοιχεί στην υψηλότερη ένταση φωτοσύνθεσης για ένα δεδομένο είδος σε ένα δεδομένο περιβάλλον εδάφους-αέρα.

4. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της καμπύλης φωτός είναι η γωνία κλίσης (α) προς την τετμημένη, η οποία αντανακλά το βαθμό αύξησης της φωτοσύνθεσης με την αύξηση της ακτινοβολίας (στην περιοχή της σχετικά χαμηλής έντασης φωτός).

Τα φυτά παρουσιάζουν εποχιακή δυναμική στην απόκρισή τους στο φως. Έτσι, στο τριχωτό σπαθί (Carex pilosa), στις αρχές της άνοιξης στο δάσος, τα πρόσφατα αναδυόμενα φύλλα έχουν ένα οροπέδιο κορεσμού φωτός της φωτοσύνθεσης στα 20 - 25 χιλιάδες lux με καλοκαιρινή σκίαση σε αυτά τα ίδια είδη, οι καμπύλες της εξάρτησης η φωτοσύνθεση στο φως γίνεται αντίστοιχη με τις παραμέτρους «σκιάς», δηλαδή τα φύλλα αποκτούν την ικανότητα να χρησιμοποιούν πιο αποτελεσματικά το αδύναμο φως, αφού ξεχειμωνιάσουν κάτω από τον θόλο ενός άφυλλου δάσους της άνοιξης, εμφανίζουν και πάλι τα «ελαφριά» χαρακτηριστικά του. φωτοσύνθεση.

Μια μοναδική μορφή φυσιολογικής προσαρμογής κατά την απότομη έλλειψη φωτός είναι η απώλεια της ικανότητας του φυτού να φωτοσυνθέτει και η μετάβαση στην ετερότροφη διατροφή με έτοιμες οργανικές ουσίες. Μερικές φορές μια τέτοια μετάβαση έγινε μη αναστρέψιμη λόγω της απώλειας χλωροφύλλης από φυτά, για παράδειγμα, ορχιδέες σκιερών δασών ελάτης (Goodyera repens, Weottia nidus avis), ορχιδέες (Monotropa hypopity). Ζουν από νεκρή οργανική ύλη που λαμβάνεται από δέντρα και άλλα φυτά. Αυτή η μέθοδος διατροφής ονομάζεται σαπροφυτική και τα φυτά ονομάζονται σαπρόφυτα.

Για τη συντριπτική πλειοψηφία των χερσαίων ζώων με δραστηριότητα ημέρας και νύχτας, η όραση είναι μία από τις μεθόδους προσανατολισμού και είναι σημαντική για την αναζήτηση θηράματος. Πολλά είδη ζώων έχουν επίσης χρωματική όραση. Από αυτή την άποψη, τα ζώα, ιδιαίτερα τα θύματα, ανέπτυξαν προσαρμοστικά χαρακτηριστικά. Αυτά περιλαμβάνουν προστατευτικό, καμουφλάζ και προειδοποιητικό χρωματισμό, προστατευτική ομοιότητα, μίμηση κ.λπ. Η εμφάνιση φωτεινών χρωμάτων λουλουδιών ανώτερων φυτών συνδέεται επίσης με τα χαρακτηριστικά της οπτικής συσκευής των επικονιαστών και, τελικά, με το καθεστώς φωτός του περιβάλλοντος.

Λειτουργία νερού.Η έλλειψη υγρασίας είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος εδάφους-αέρα της ζωής. Η εξέλιξη των χερσαίων οργανισμών έλαβε χώρα μέσω της προσαρμογής στην απόκτηση και τη διατήρηση της υγρασίας. Τα καθεστώτα υγρασίας του περιβάλλοντος στην ξηρά ποικίλλουν - από τον πλήρη και σταθερό κορεσμό του αέρα με υδρατμούς, όπου πέφτουν αρκετές χιλιάδες χιλιοστά βροχόπτωσης ετησίως (περιοχές ισημερινού και μουσώνα-τροπικού κλίματος) έως την σχεδόν πλήρη απουσία τους στο ξηρό ο αέρας των ερήμων. Έτσι, στις τροπικές ερήμους η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι μικρότερη από 100 mm ετησίως και ταυτόχρονα δεν πέφτει βροχή κάθε χρόνο.

Η ετήσια ποσότητα βροχόπτωσης δεν καθιστά πάντα δυνατή την εκτίμηση της παροχής νερού των οργανισμών, καθώς η ίδια ποσότητα μπορεί να χαρακτηρίσει ένα κλίμα ερήμου (στις υποτροπικές περιοχές) και ένα πολύ υγρό (στην Αρκτική). Σημαντικό ρόλο παίζει η αναλογία βροχοπτώσεων και εξάτμισης (συνολική ετήσια εξάτμιση από την ελεύθερη επιφάνεια του νερού), η οποία επίσης ποικίλλει σε διάφορες περιοχές του πλανήτη. Ονομάζονται περιοχές όπου η τιμή αυτή υπερβαίνει την ετήσια ποσότητα βροχόπτωσης ξερός(ξηρό, άνυδρο). Εδώ, για παράδειγμα, τα φυτά βιώνουν έλλειψη υγρασίας κατά το μεγαλύτερο μέρος της καλλιεργητικής περιόδου. Οι περιοχές στις οποίες τα φυτά παρέχονται με υγρασία ονομάζονται υγρός,ή υγρό. Συχνά εντοπίζονται ζώνες μετάβασης - ημίξηροι(ημίξηρο).

Η εξάρτηση της βλάστησης από τη μέση ετήσια βροχόπτωση και τη θερμοκρασία φαίνεται στο Σχήμα. 24.

Ρύζι. 24.

1 -- τροπικό δάσος. 2 -- φυλλοβόλο δάσος. 3 - στέπα? 4 - έρημος? 5 -- κωνοφόρα δάσος. 6 -- Αρκτική και ορεινή τούνδρα

Η παροχή νερού των χερσαίων οργανισμών εξαρτάται από το καθεστώς βροχόπτωσης, την παρουσία ταμιευτήρων, τα αποθέματα υγρασίας του εδάφους, την εγγύτητα των υπόγειων υδάτων κ.λπ. Αυτό συνέβαλε στην ανάπτυξη πολλών προσαρμογών των χερσαίων οργανισμών σε διάφορα καθεστώτα ύδρευσης.

Στο Σχ. 25 από αριστερά προς τα δεξιά δείχνει τη μετάβαση από τα κατώτερα φύκια που ζουν στο νερό με κύτταρα χωρίς κενοτόπια σε πρωτογενή ποικιλοϋδρικά χερσαία φύκια, το σχηματισμό κενοτοπίων σε υδρόβια πράσινα και χαρόφυτα, τη μετάβαση από θαλλόφυτα με κενοτόπια σε ομοιοϋδρικά κορμόφυτα (η κατανομή βρύων - υδρόφυτων εξακολουθεί να περιορίζεται σε ενδιαιτήματα με αέρα υψηλής υγρασίας, σε ξηρούς οικοτόπους τα βρύα γίνονται δευτερογενή ποικιλοϋδρικά). μεταξύ των φτέρων και των αγγειόσπερμων (αλλά όχι μεταξύ των γυμνόσπερμων) υπάρχουν και δευτερογενείς ποικιλοϋδρικές μορφές. Τα περισσότερα φυλλώδη φυτά είναι ομοιοϋδρικά λόγω της παρουσίας της επιδερμιδικής προστασίας κατά της διαπνοής και της ισχυρής κενοτοπίωσής τους. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ξηροφιλία των ζώων και των φυτών είναι χαρακτηριστικό μόνο του περιβάλλοντος εδάφους-αέρα.

Ρύζι. 2

Οι βροχοπτώσεις (βροχή, χαλάζι, χιόνι), εκτός από την παροχή νερού και τη δημιουργία αποθεμάτων υγρασίας, συχνά διαδραματίζουν έναν άλλο περιβαλλοντικό ρόλο. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια έντονων βροχοπτώσεων, το έδαφος δεν έχει χρόνο να απορροφήσει την υγρασία, το νερό ρέει γρήγορα σε δυνατά ρεύματα και συχνά μεταφέρει φυτά με αδύναμη ρίζα, μικρά ζώα και γόνιμο έδαφος σε λίμνες και ποτάμια. Στις πλημμυρικές πεδιάδες, η βροχή μπορεί να προκαλέσει πλημμύρες και έτσι να έχει δυσμενείς επιπτώσεις στα φυτά και τα ζώα που ζουν εκεί. Σε μέρη που πλημμυρίζουν περιοδικά, σχηματίζεται μοναδική πανίδα και χλωρίδα πλημμυρικών πεδιάδων.

Το χαλάζι έχει επίσης αρνητική επίδραση στα φυτά και στα ζώα. Οι γεωργικές καλλιέργειες σε μεμονωμένα χωράφια καταστρέφονται μερικές φορές ολοσχερώς από αυτή τη φυσική καταστροφή.

Ο οικολογικός ρόλος της χιονοκάλυψης είναι ποικίλος. Για τα φυτά των οποίων οι ανανεωτικοί οφθαλμοί βρίσκονται στο έδαφος ή κοντά στην επιφάνειά του, και για πολλά μικρά ζώα, το χιόνι παίζει το ρόλο ενός θερμομονωτικού καλύμματος, προστατεύοντάς τα από τις χαμηλές θερμοκρασίες του χειμώνα. Όταν οι παγετοί είναι πάνω από -14°C κάτω από ένα στρώμα χιονιού 20 cm, η θερμοκρασία του εδάφους δεν πέφτει κάτω από 0,2°C. Η βαθιά χιονοκάλυψη προστατεύει τα πράσινα μέρη των φυτών από το πάγωμα, όπως η Veronica officinalis, το χλοοτάπητα κ.λπ., που πάνε κάτω από το χιόνι χωρίς να ρίξουν τα φύλλα τους. Τα μικρά ζώα της ξηράς οδηγούν έναν ενεργό τρόπο ζωής το χειμώνα, δημιουργώντας πολυάριθμες στοές με περάσματα κάτω από το χιόνι και στο πάχος του. Παρουσία ενισχυμένης τροφής, τα τρωκτικά (ξύλινα και κιτρινολαιμικά ποντίκια, πλήθος βολβών, αρουραίων νερού κ.λπ.) μπορούν να αναπαραχθούν εκεί τους χιονισμένους χειμώνες. Κατά τη διάρκεια των έντονων παγετών, οι φουντουκιές, οι πέρδικες και οι μαύρες πέρδικες κρύβονται κάτω από το χιόνι.

Η χειμερινή χιονοκάλυψη συχνά εμποδίζει τα μεγάλα ζώα να βρουν τροφή και να μετακινηθούν, ειδικά όταν σχηματίζεται κρούστα πάγου στην επιφάνεια. Έτσι, οι άλκες (Alces alces) ξεπερνούν ελεύθερα ένα στρώμα χιονιού βάθους έως και 50 cm, αλλά αυτό είναι απρόσιτο για μικρότερα ζώα. Συχνά κατά τους χιονισμένους χειμώνες παρατηρείται ο θάνατος ζαρκαδιών και αγριόχοιρων.

Οι μεγάλες ποσότητες χιονιού έχουν επίσης αρνητικό αντίκτυπο στα φυτά. Εκτός από τη μηχανική βλάβη με τη μορφή τσιπς χιονιού ή φυσητήρες χιονιού, ένα παχύ στρώμα χιονιού μπορεί να οδηγήσει σε απόσβεση των φυτών και όταν το χιόνι λιώνει, ειδικά σε μια μεγάλη άνοιξη, σε μούλιασμα των φυτών.

Ρύζι. 26.

Τα φυτά και τα ζώα υποφέρουν από χαμηλές θερμοκρασίες και ισχυρούς ανέμους τους χειμώνες με λίγο χιόνι. Έτσι, τα χρόνια που έχει λίγο χιόνι, πεθαίνουν τρωκτικά που μοιάζουν με ποντίκια, κρεατοελιές και άλλα μικρά ζώα. Ταυτόχρονα, σε γεωγραφικά πλάτη όπου η βροχόπτωση πέφτει με τη μορφή χιονιού το χειμώνα, τα φυτά και τα ζώα έχουν προσαρμοστεί ιστορικά στη ζωή στο χιόνι ή στην επιφάνειά του, αναπτύσσοντας διάφορα ανατομικά, μορφολογικά, φυσιολογικά, συμπεριφορικά και άλλα χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, σε ορισμένα ζώα η επιφάνεια στήριξης των ποδιών τους αυξάνεται το χειμώνα μεγαλώνοντάς τα με χοντρή τρίχα (Εικ. 26), φτερά και κεράτωτα σκουπίδια.

Άλλοι μεταναστεύουν ή πέφτουν σε ανενεργή κατάσταση - ύπνος, χειμερία νάρκη, διάπαυση. Ορισμένα ζώα μεταβαίνουν στη διατροφή με ορισμένους τύπους ζωοτροφών.

Ρύζι. 5.27.

Η λευκότητα του χιονιού αποκαλύπτει σκοτεινά ζώα. Η εποχιακή αλλαγή στο χρώμα στην πέρδικα πταρμιγκάν και τούνδρα, την ερμίνα (Εικ. 27), τον λαγό του βουνού, τη νυφίτσα και την αρκτική αλεπού συνδέεται αναμφίβολα με την επιλογή για καμουφλάζ που ταιριάζει με το χρώμα του φόντου.

Η βροχόπτωση, εκτός από την άμεση επίδρασή της στους οργανισμούς, καθορίζει τη μία ή την άλλη υγρασία του αέρα, η οποία, όπως ήδη αναφέρθηκε, παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή των φυτών και των ζώων, καθώς επηρεάζει την ένταση του μεταβολισμού του νερού τους. Η εξάτμιση από την επιφάνεια του σώματος των ζώων και η διαπνοή στα φυτά είναι πιο έντονες, τόσο λιγότερο ο αέρας είναι κορεσμένος με υδρατμούς.

Η απορρόφηση από τα υπέργεια μέρη της υγρασίας σταγονιδίων-υγρού που πέφτουν με τη μορφή βροχής, καθώς και της υγρασίας ατμού από τον αέρα, στα ανώτερα φυτά βρίσκεται στα επίφυτα των τροπικών δασών, τα οποία απορροφούν υγρασία σε ολόκληρη την επιφάνεια των φύλλων και εναέριες ρίζες. Τα κλαδιά ορισμένων θάμνων και δέντρων, για παράδειγμα σαξάουλοι - Halaxylon persicum, H. aphyllum, μπορούν να απορροφήσουν την υγρασία ατμού από τον αέρα. Στα φυτά υψηλότερων σπορίων και ιδιαίτερα στα κατώτερα φυτά, η απορρόφηση υγρασίας από τα υπέργεια μέρη είναι μια κοινή μέθοδος θρέψης του νερού (βρύα, λειχήνες κ.λπ.). Με έλλειψη υγρασίας, τα βρύα και οι λειχήνες είναι σε θέση να επιβιώσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε μια κατάσταση κοντά στον αέρα, πέφτοντας σε ανασταλμένο animation. Αλλά μόλις βρέχει, αυτά τα φυτά απορροφούν γρήγορα την υγρασία με όλα τα μέρη του εδάφους, αποκτούν απαλότητα, αποκαθιστούν την στρέβλωση και ξαναρχίζουν τις διαδικασίες φωτοσύνθεσης και ανάπτυξης.

Σε φυτά σε χερσαίους βιότοπους με υψηλή υγρασία, υπάρχει συχνά ανάγκη να αφαιρεθεί η υπερβολική υγρασία. Κατά κανόνα, αυτό συμβαίνει όταν το έδαφος θερμαίνεται καλά και οι ρίζες απορροφούν ενεργά νερό και δεν υπάρχει διαπνοή (το πρωί ή κατά τη διάρκεια της ομίχλης, όταν η υγρασία του αέρα είναι 100%).

Η υπερβολική υγρασία απομακρύνεται με εκκολπώματα --Αυτή είναι η απελευθέρωση νερού μέσω ειδικών απεκκριτικών κυττάρων που βρίσκονται κατά μήκος της άκρης ή στην άκρη του φύλλου (Εικ. 28).

Ρύζι. 28.

1 - σε δημητριακά, 2 - σε φράουλες, 3 - σε τουλίπες, 4 - σε γάλα, 5 - σε σαρματιανή μπελεβάλια, 6 - σε τριφύλλι

Όχι μόνο τα υγρόφυτα, αλλά και πολλά μεσόφυτα είναι ικανά να εκσπλαχνιστούν. Για παράδειγμα, στις ουκρανικές στέπες, η εκσπλαχνία βρέθηκε σε περισσότερα από τα μισά είδη φυτών. Πολλά χόρτα λιβαδιών υγραίνουν τόσο πολύ που βρέχουν την επιφάνεια του εδάφους. Έτσι προσαρμόζονται τα ζώα και τα φυτά στην εποχιακή κατανομή των βροχοπτώσεων, την ποσότητα και τη φύση τους. Αυτό καθορίζει τη σύνθεση των φυτών και των ζώων, το χρονοδιάγραμμα ορισμένων φάσεων στον κύκλο ανάπτυξής τους.

Η υγρασία επηρεάζεται επίσης από τη συμπύκνωση των υδρατμών, η οποία εμφανίζεται συχνά στο επιφανειακό στρώμα του αέρα όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Η δροσιά εμφανίζεται όταν η θερμοκρασία πέσει το βράδυ. Συχνά η δροσιά πέφτει σε τέτοιες ποσότητες που βρέχει άφθονα τα φυτά, ρέει στο έδαφος, αυξάνει την υγρασία του αέρα και δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για τους ζωντανούς οργανισμούς, ειδικά όταν υπάρχει μικρή βροχόπτωση. Τα φυτά συμβάλλουν στην εναπόθεση δρόσου. Ψύχοντας τη νύχτα, συμπυκνώνουν τους υδρατμούς πάνω τους. Το καθεστώς υγρασίας επηρεάζεται σημαντικά από ομίχλες, πυκνά σύννεφα και άλλα φυσικά φαινόμενα.

Κατά τον ποσοτικό χαρακτηρισμό του ενδιαιτήματος των φυτών με βάση τον παράγοντα νερό, χρησιμοποιούνται δείκτες που αντικατοπτρίζουν την περιεκτικότητα και την κατανομή της υγρασίας όχι μόνο στον αέρα, αλλά και στο έδαφος. Το νερό του εδάφους,ή υγρασία του εδάφους, είναι μια από τις κύριες πηγές υγρασίας για τα φυτά. Το νερό στο έδαφος είναι σε κατακερματισμένη κατάσταση, διάσπαρτο με πόρους διαφορετικών μεγεθών και σχημάτων, έχει μεγάλη διεπαφή με το έδαφος και περιέχει έναν αριθμό κατιόντων και ανιόντων. Ως εκ τούτου, η υγρασία του εδάφους είναι ετερογενής ως προς τις φυσικές και χημικές ιδιότητες. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί όλο το νερό που περιέχεται στο έδαφος από τα φυτά. Με βάση τη φυσική του κατάσταση, την κινητικότητα, τη διαθεσιμότητα και τη σημασία του για τα φυτά, το νερό του εδάφους χωρίζεται σε βαρυτικό, υγροσκοπικό και τριχοειδές.

Το έδαφος περιέχει επίσης ατμούς υγρασία, η οποία καταλαμβάνει όλους τους πόρους χωρίς νερό. Αυτό είναι σχεδόν πάντα (εκτός από τα εδάφη της ερήμου) κορεσμένοι υδρατμοί. Όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από τους 0°C, η υγρασία του εδάφους μετατρέπεται σε πάγο (αρχικά ελεύθερο νερό και με περαιτέρω ψύξη - μέρος του δεσμευμένου νερού).

Η συνολική ποσότητα νερού που μπορεί να συγκρατηθεί από το έδαφος (που προσδιορίζεται προσθέτοντας περίσσεια νερού και μετά περιμένει μέχρι να σταματήσει να στάζει) ονομάζεται ικανότητα υγρασίας πεδίου.

Κατά συνέπεια, η συνολική ποσότητα νερού στο έδαφος δεν μπορεί να χαρακτηρίσει τον βαθμό παροχής υγρασίας στα φυτά. Για να το προσδιορίσετε, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε τον συντελεστή μαρασμού από τη συνολική ποσότητα νερού. Ωστόσο, το φυσικά προσβάσιμο νερό του εδάφους δεν είναι πάντα φυσιολογικά διαθέσιμο στα φυτά λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας του εδάφους, της έλλειψης οξυγόνου στο νερό του εδάφους και τον αέρα του εδάφους, την οξύτητα του εδάφους και την υψηλή συγκέντρωση ορυκτών αλάτων που είναι διαλυμένα στο νερό του εδάφους. Η ασυμφωνία μεταξύ της απορρόφησης του νερού από τις ρίζες και της απελευθέρωσής του από τα φύλλα οδηγεί σε μαρασμό των φυτών. Από την ποσότητα φυσιολογικά διαθέσιμο νερόΗ ανάπτυξη όχι μόνο των υπέργειων τμημάτων, αλλά και του ριζικού συστήματος των φυτών εξαρτάται. Στα φυτά που αναπτύσσονται σε ξηρά εδάφη, το ριζικό σύστημα, κατά κανόνα, είναι πιο διακλαδισμένο και πιο ισχυρό από ότι σε υγρά εδάφη (Εικ. 29).

Ρύζι. 29.

1 -- με πολλή βροχόπτωση. 2 - κατά μέσο όρο. 3 -- στο χαμηλό

Μία από τις πηγές υγρασίας του εδάφους είναι τα υπόγεια ύδατα. Όταν το επίπεδο τους είναι χαμηλό, το τριχοειδές νερό δεν φτάνει στο έδαφος και δεν επηρεάζει το υδάτινο καθεστώς του. Η ύγρανση του εδάφους λόγω των βροχοπτώσεων και μόνο προκαλεί έντονες διακυμάνσεις στην υγρασία του, που συχνά επηρεάζει αρνητικά τα φυτά. Η πολύ υψηλή στάθμη των υπόγειων υδάτων είναι επίσης επιβλαβής, επειδή οδηγεί σε υπερχείλιση του εδάφους, εξάντληση οξυγόνου και εμπλουτισμό σε μεταλλικά άλατα. Η σταθερή υγρασία του εδάφους, ανεξάρτητα από τις ιδιοτροπίες του καιρού, εξασφαλίζει τη βέλτιστη στάθμη των υπόγειων υδάτων.

Συνθήκες θερμοκρασίας.Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του περιβάλλοντος ξηράς-αέρας είναι το μεγάλο εύρος διακυμάνσεων της θερμοκρασίας. Στις περισσότερες χερσαίες περιοχές, οι ημερήσιες και ετήσιες θερμοκρασίες είναι δεκάδες βαθμούς. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα είναι ιδιαίτερα σημαντικές στις ερήμους και στις υποπολικές ηπειρωτικές περιοχές. Για παράδειγμα, το εύρος της εποχικής θερμοκρασίας στις ερήμους της Κεντρικής Ασίας είναι 68-77°C και το ημερήσιο εύρος θερμοκρασίας είναι 25-38°C. Στην περιοχή του Γιακούτσκ, η μέση θερμοκρασία του Ιανουαρίου είναι 43°C, η μέση θερμοκρασία Ιουλίου είναι +19°C και η ετήσια περιοχή είναι από -64 έως +35°C. Στα Υπερ-Ουράλια, η ετήσια διακύμανση της θερμοκρασίας του αέρα είναι έντονη και συνδυάζεται με μεγάλη μεταβλητότητα στις θερμοκρασίες των χειμερινών και ανοιξιάτικων μηνών σε διαφορετικά έτη. Ο πιο κρύος μήνας είναι ο Ιανουάριος, η μέση θερμοκρασία του αέρα κυμαίνεται από -16 έως -19°C, σε ορισμένα χρόνια πέφτει στους -50°C, ο θερμότερος μήνας είναι ο Ιούλιος με θερμοκρασίες από 17,2 έως 19,5°C. Οι μέγιστες θετικές θερμοκρασίες είναι 38--41°C.

Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια του εδάφους είναι ακόμη πιο σημαντικές.

Τα χερσαία φυτά καταλαμβάνουν μια ζώνη δίπλα στην επιφάνεια του εδάφους, δηλαδή στη «διεπαφή», στην οποία συμβαίνει η μετάβαση των προσπίπτων ακτίνων από το ένα μέσο στο άλλο ή με άλλο τρόπο - από διαφανές σε αδιαφανές. Σε αυτή την επιφάνεια δημιουργείται ένα ειδικό θερμικό καθεστώς: κατά τη διάρκεια της ημέρας υπάρχει ισχυρή θέρμανση λόγω της απορρόφησης των ακτίνων θερμότητας, τη νύχτα υπάρχει ισχυρή ψύξη λόγω ακτινοβολίας. Από εδώ, το επίγειο στρώμα του αέρα αντιμετωπίζει τις πιο έντονες ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, οι οποίες είναι πιο έντονες σε γυμνό έδαφος.

Το θερμικό καθεστώς των φυτικών ενδιαιτημάτων, για παράδειγμα, χαρακτηρίζεται με βάση τις μετρήσεις θερμοκρασίας απευθείας στη φυτική κάλυψη. Στις ποώδεις κοινότητες γίνονται μετρήσεις στο εσωτερικό και στην επιφάνεια της χορτοστασίδας και σε δάση, όπου υπάρχει μια ορισμένη κατακόρυφη κλίση θερμοκρασίας, σε διάφορα σημεία σε διαφορετικά ύψη.

Η αντίσταση στις αλλαγές θερμοκρασίας του περιβάλλοντος στους χερσαίους οργανισμούς ποικίλλει και εξαρτάται από το συγκεκριμένο βιότοπο όπου λαμβάνει χώρα η ζωή τους. Έτσι, τα χερσαία φυλλώδη φυτά ως επί το πλείστον αναπτύσσονται σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, δηλαδή είναι ευρυθερμικά. Η διάρκεια ζωής τους στην ενεργό κατάσταση εκτείνεται, κατά κανόνα, από 5 έως 55°C, ενώ τα φυτά αυτά είναι παραγωγικά μεταξύ 5 και 40°C. Τα φυτά σε ηπειρωτικές περιοχές, που χαρακτηρίζονται από μια σαφή ημερήσια διακύμανση της θερμοκρασίας, αναπτύσσονται καλύτερα όταν η νύχτα είναι 10-15°C πιο κρύα από την ημέρα. Αυτό ισχύει για τα περισσότερα φυτά στην εύκρατη ζώνη - με διαφορά θερμοκρασίας 5-10 ° C, και τροπικά φυτά με ακόμη μικρότερο πλάτος - περίπου 3 ° C (Εικ. 30).

Ρύζι. τριάντα.

Στους ποικιλοθερμικούς οργανισμούς, με την αύξηση της θερμοκρασίας (Τ), η διάρκεια ανάπτυξης (t) μειώνεται όλο και πιο γρήγορα. Ο ρυθμός ανάπτυξης Vt μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο Vt = 100/τόνος.

Για να επιτευχθεί ένα ορισμένο στάδιο ανάπτυξης (για παράδειγμα, στα έντομα - από ένα αυγό), δηλ. η νύμφη, το φανταστικό στάδιο, απαιτεί πάντα μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμοκρασίας. Το γινόμενο της πραγματικής θερμοκρασίας (θερμοκρασία πάνω από το μηδενικό σημείο ανάπτυξης, δηλ. T - To) με τη διάρκεια ανάπτυξης (t) δίνει ένα συγκεκριμένο είδος θερμική σταθεράανάπτυξη c=t(T--To). Χρησιμοποιώντας αυτήν την εξίσωση, μπορείτε να υπολογίσετε το χρόνο έναρξης ενός συγκεκριμένου σταδίου ανάπτυξης, για παράδειγμα, ενός φυτικού παρασίτου, στο οποίο η καταπολέμησή του είναι αποτελεσματική.

Τα φυτά, ως ποικιλοθερμικοί οργανισμοί, δεν έχουν τη δική τους σταθερή θερμοκρασία σώματος. Η θερμοκρασία τους καθορίζεται από τη θερμική ισορροπία, δηλαδή την αναλογία απορρόφησης και απελευθέρωσης ενέργειας. Αυτές οι τιμές εξαρτώνται από πολλές ιδιότητες τόσο του περιβάλλοντος (το μέγεθος της άφιξης ακτινοβολίας, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα και η κίνησή του) όσο και από τα ίδια τα φυτά (το χρώμα και άλλες οπτικές ιδιότητες του φυτού, το μέγεθος και η θέση του τα φύλλα κλπ). Ο πρωταρχικός ρόλος παίζει η ψυκτική επίδραση της διαπνοής, η οποία αποτρέπει τη σοβαρή υπερθέρμανση των φυτών σε θερμούς οικοτόπους. Ως αποτέλεσμα των παραπάνω λόγων, η θερμοκρασία των φυτών συνήθως διαφέρει (συχνά αρκετά σημαντικά) από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Υπάρχουν τρεις πιθανές καταστάσεις εδώ: η θερμοκρασία του φυτού είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, χαμηλότερη από αυτήν, ίση ή πολύ κοντά σε αυτήν. Η υπέρβαση της θερμοκρασίας των φυτών σε σχέση με τη θερμοκρασία του αέρα δεν εμφανίζεται μόνο σε πολύ θερμαινόμενους, αλλά και σε ψυχρότερους οικοτόπους. Αυτό διευκολύνεται από το σκούρο χρώμα ή άλλες οπτικές ιδιότητες των φυτών, που αυξάνουν την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς και τα ανατομικά και μορφολογικά χαρακτηριστικά που συμβάλλουν στη μείωση της διαπνοής. Τα φυτά της Αρκτικής μπορούν να θερμανθούν αρκετά αισθητά (Εικ. 31).

Ένα άλλο παράδειγμα είναι η ιτιά νάνος - Salix arctica στην Αλάσκα, της οποίας τα φύλλα είναι 2--11 °C θερμότερα από τον αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας και ακόμη και τη νύχτα κατά τη διάρκεια της πολικής «24ωρης ημέρας» - κατά 1--3 °C.

Για τα εφήμερα νωρίς την άνοιξη, οι λεγόμενες «χιονοσταγόνες», η θέρμανση των φύλλων παρέχει την ευκαιρία για αρκετά έντονη φωτοσύνθεση τις ηλιόλουστες αλλά ακόμα κρύες μέρες της άνοιξης. Για τους ψυχρούς οικοτόπους ή για εκείνους που συνδέονται με εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, η αύξηση της θερμοκρασίας των φυτών είναι οικολογικά πολύ σημαντική, καθώς οι φυσιολογικές διεργασίες γίνονται έτσι ανεξάρτητες, σε κάποιο βαθμό, από το περιβάλλον θερμικό υπόβαθρο.

Ρύζι. 31.

Στα δεξιά είναι η ένταση των διεργασιών ζωής στη βιόσφαιρα: 1 - το πιο κρύο στρώμα αέρα. 2 -- ανώτερο όριο ανάπτυξης βλαστών. 3, 4, 5 - ζώνη μεγαλύτερης δραστηριότητας των διαδικασιών ζωής και μέγιστη συσσώρευση οργανικής ύλης. 6 -- επίπεδο μόνιμος παγετόςκαι το κατώτερο όριο ριζοβολίας? 7 -- περιοχή με τις χαμηλότερες θερμοκρασίες εδάφους

Η μείωση της θερμοκρασίας των φυτών σε σύγκριση με τον περιβάλλοντα αέρα παρατηρείται συχνότερα σε πολύ φωτισμένες και θερμαινόμενες περιοχές της χερσαίας σφαίρας (έρημος, στέπα), όπου η επιφάνεια των φύλλων των φυτών μειώνεται σημαντικά και η αυξημένη διαπνοή βοηθά στην απομάκρυνση της υπερβολικής θερμότητας και αποτρέπει την υπερθέρμανση. Σε γενικές γραμμές, μπορούμε να πούμε ότι στους θερμούς οικοτόπους η θερμοκρασία των υπέργειων τμημάτων των φυτών είναι χαμηλότερη και στους ψυχρούς οικοτόπους είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα. Η σύμπτωση της θερμοκρασίας των φυτών με τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος είναι λιγότερο συχνή - σε συνθήκες που αποκλείουν ισχυρή εισροή ακτινοβολίας και έντονη διαπνοή, για παράδειγμα, σε ποώδη φυτά κάτω από το θόλο των δασών και σε ανοιχτές περιοχές - σε συννεφιασμένο καιρό ή κατά τη διάρκεια βροχής .

Γενικά, οι χερσαίοι οργανισμοί είναι πιο ευθερμικοί από τους υδρόβιους.

Στο περιβάλλον εδάφους-αέρα, οι συνθήκες διαβίωσης περιπλέκονται από την ύπαρξη αλλαγές του καιρού.Ο καιρός είναι η συνεχώς μεταβαλλόμενη κατάσταση της ατμόσφαιρας στην επιφάνεια της γης, μέχρι περίπου υψόμετρο 20 km (το όριο της τροπόσφαιρας). Η μεταβλητότητα του καιρού εκδηλώνεται με συνεχείς διακυμάνσεις στο συνδυασμό περιβαλλοντικών παραγόντων όπως η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα, η συννεφιά, η βροχόπτωση, η ένταση και η κατεύθυνση του ανέμου κ.λπ. (Εικ. 32).

Ρύζι. 32.

Οι καιρικές αλλαγές, μαζί με την τακτική εναλλαγή τους στον ετήσιο κύκλο, χαρακτηρίζονται από μη περιοδικές διακυμάνσεις, που περιπλέκουν σημαντικά τις συνθήκες ύπαρξης χερσαίων οργανισμών. Στο Σχ. 33, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της κάμπιας Carpocapsa pomonella, δείχνει την εξάρτηση της θνησιμότητας από τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία.

Ρύζι. 33.

Από αυτό προκύπτει ότι οι ίσες καμπύλες θνησιμότητας έχουν ομόκεντρο σχήμα και ότι η βέλτιστη ζώνη περιορίζεται από σχετική υγρασία 55 και 95% και θερμοκρασία 21 και 28 °C.

Το φως, η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα καθορίζουν συνήθως όχι τον μέγιστο, αλλά τον μέσο βαθμό ανοίγματος των στομάτων στα φυτά, αφού η σύμπτωση όλων των συνθηκών που ευνοούν το άνοιγμα τους σπάνια συμβαίνει.

Το μακροπρόθεσμο καιρικό καθεστώς χαρακτηρίζει κλίμα της περιοχής.Η έννοια του κλίματος περιλαμβάνει όχι μόνο τις μέσες τιμές των μετεωρολογικών φαινομένων, αλλά και τις ετήσιες και ημερήσιες διακυμάνσεις τους, τις αποκλίσεις από αυτά και τη συχνότητά τους. Το κλίμα καθορίζεται από τις γεωγραφικές συνθήκες της περιοχής.

Οι κύριοι κλιματικοί παράγοντες είναι η θερμοκρασία και η υγρασία, που μετρώνται από την ποσότητα της βροχόπτωσης και τον κορεσμό του αέρα με υδρατμούς. Έτσι, σε χώρες απομακρυσμένες από τη θάλασσα, υπάρχει μια σταδιακή μετάβαση από ένα υγρό κλίμα σε μια ημίξηρη ενδιάμεση ζώνη με περιστασιακές ή περιοδικές περιόδους ξηρασίας σε μια άνυδρη περιοχή, η οποία χαρακτηρίζεται από παρατεταμένη ξηρασία, αλάτωση εδάφους και νερού (Εικ. 34 ).

Ρύζι. 34.

Σημείωση:όπου η καμπύλη βροχόπτωσης τέμνει την ανοδική γραμμή εξατμισοδιαπνοής, βρίσκεται το όριο μεταξύ υγρού (αριστερά) και ξηρού (δεξιά) κλίματος. Ο χούμος ορίζοντας εμφανίζεται με μαύρο χρώμα, ο παραθαλάσσιος ορίζοντας εμφανίζεται με σκίαση.

Κάθε βιότοπος χαρακτηρίζεται από ένα συγκεκριμένο οικολογικό κλίμα, δηλαδή το κλίμα του εδάφους στρώματος αέρα, ή οικοκλίμα.

Η βλάστηση έχει μεγάλη επίδραση στους κλιματικούς παράγοντες. Έτσι, κάτω από το δάσος, η υγρασία του αέρα είναι πάντα υψηλότερη και οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας είναι μικρότερες από ό,τι στα ξέφωτα. Το ελαφρύ καθεστώς αυτών των τόπων είναι επίσης διαφορετικό. Διαφορετικές ενώσεις φυτών σχηματίζουν το δικό τους καθεστώς φωτός, θερμοκρασίας, υγρασίας, δηλ. φυτοκλίμα.

Για πλήρεις προδιαγραφές κλιματικές συνθήκεςΤα δεδομένα για το οικοκλίμα ή το φυτοκλίμα δεν είναι πάντα επαρκή για έναν δεδομένο βιότοπο. Τα τοπικά περιβαλλοντικά στοιχεία (ανάγλυφο, έκθεση, βλάστηση κ.λπ.) αλλάζουν πολύ συχνά το καθεστώς φωτός, θερμοκρασίας, υγρασίας, κίνησης του αέρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή με τέτοιο τρόπο που μπορεί να διαφέρει σημαντικά από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής. Οι τοπικές κλιματικές τροποποιήσεις που αναπτύσσονται στο επιφανειακό στρώμα του αέρα ονομάζονται μικροκλίμα.Για παράδειγμα, οι συνθήκες διαβίωσης που περιβάλλουν τις προνύμφες των εντόμων που ζουν κάτω από το φλοιό ενός δέντρου είναι διαφορετικές από ό,τι στο δάσος όπου αναπτύσσεται το δέντρο. Η θερμοκρασία της νότιας πλευράς του κορμού μπορεί να είναι 10 - 15°C υψηλότερη από τη θερμοκρασία της βόρειας πλευράς του. Τα λαγούμια, οι κοιλότητες των δέντρων και οι σπηλιές που κατοικούνται από ζώα έχουν ένα σταθερό μικροκλίμα. Δεν υπάρχουν σαφείς διαφορές μεταξύ οικοκλίματος και μικροκλίματος. Πιστεύεται ότι το οικοκλίμα είναι το κλίμα μεγάλων περιοχών και το μικροκλίμα είναι το κλίμα του ατόμου μικρά οικόπεδα. Το μικροκλίμα επηρεάζει τους ζωντανούς οργανισμούς μιας συγκεκριμένης περιοχής ή τοποθεσίας (Εικ. 35).

Ρύζι. 3

Στην κορυφή είναι μια καλά θερμαινόμενη πλαγιά νότιας έκθεσης.

στον πάτο -- οριζόντιο τμήμαπλακόρα (η χλωριδική σύνθεση και στις δύο περιοχές είναι ίδια)

Η παρουσία πολλών μικροκλιμάτων σε μια περιοχή εξασφαλίζει τη συνύπαρξη ειδών με διαφορετικές απαιτήσεις για το εξωτερικό περιβάλλον.

Γεωγραφική ζωνικότητα και ζωνικότητα.Η κατανομή των ζωντανών οργανισμών στη Γη σχετίζεται στενά με γεωγραφικές ζώνες και ζώνες. Οι ζώνες έχουν μια γεωγραφική επέκταση, η οποία, φυσικά, οφείλεται κυρίως στα όρια ακτινοβολίας και στη φύση της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας. Υπάρχουν 13 γεωγραφικές ζώνες στην επιφάνεια της υδρογείου, απλωμένες σε ηπείρους και ωκεανούς (Εικ. 36).

Ρύζι. 36.

Αυτά είναι σαν αρκτική, ανταρκτική, υποαρκτική, υποανταρκτική,βόρεια και νότια μέτριος,βόρεια και νότια υποαρκτικός,βόρεια και νότια τροπικός,βόρεια και νότια υποισημερινόςΚαι ισημερινού.Μέσα οι ζώνες υπάρχουν γεωγραφικές ζώνες,όπου, μαζί με τις συνθήκες ακτινοβολίας, λαμβάνονται υπόψη η υγρασία της επιφάνειας της γης και ο λόγος θερμότητας και υγρασίας που είναι χαρακτηριστικός μιας δεδομένης ζώνης. Σε αντίθεση με τον ωκεανό, όπου η παροχή υγρασίας είναι πλήρης, στις ηπείρους η αναλογία θερμότητας και υγρασίας μπορεί να έχει σημαντικές διαφορές. Από εδώ, οι γεωγραφικές ζώνες εκτείνονται σε ηπείρους και ωκεανούς, και γεωγραφικές ζώνες μόνο σε ηπείρους. Διακρίνω πλατούςΚαι μεσημβρινόςή διαμήκεις φυσικές ζώνες.Τα πρώτα εκτείνονται από τα δυτικά προς τα ανατολικά, τα δεύτερα από το βορρά προς το νότο. Κατά τη διαμήκη κατεύθυνση, οι κατά μήκος ζώνες χωρίζονται σε υποζώνες,και στο γεωγραφικό πλάτος - επάνω επαρχίες.

Ο ιδρυτής του δόγματος της φυσικής ζωνικότητας είναι ο V.V Dokuchaev (1846-1903), ο οποίος τεκμηριώνει τη ζωνικότητα ως παγκόσμιο νόμο της φύσης. Όλα τα φαινόμενα εντός της βιόσφαιρας υπόκεινται σε αυτόν τον νόμο. Οι κύριοι λόγοι της ζωνοποίησης είναι το σχήμα της Γης και η θέση της σε σχέση με τον ήλιο. Εκτός από το γεωγραφικό πλάτος, η κατανομή της θερμότητας στη Γη επηρεάζεται από τη φύση του αναγλύφου και το ύψος της περιοχής πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, την αναλογία ξηράς και θάλασσας, τα θαλάσσια ρεύματα κ.λπ.

Στη συνέχεια, τα θεμέλια ακτινοβολίας για το σχηματισμό της ζωνικότητας του πλανήτη αναπτύχθηκαν από τους A. A. Grigoriev και M. I. Budyko. Για να καθορίσουν ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό της σχέσης μεταξύ θερμότητας και υγρασίας για διάφορες γεωγραφικές ζώνες, προσδιόρισαν ορισμένους συντελεστές. Η αναλογία θερμότητας και υγρασίας εκφράζεται από την αναλογία του ισοζυγίου της επιφανειακής ακτινοβολίας προς τη λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης και την ποσότητα της καθίζησης (δείκτης ξηρότητας ακτινοβολίας). Καθιερώθηκε ένας νόμος που ονομάζεται νόμος της περιοδικής γεωγραφική ζώνη(A. A. Grigorieva - M. I. Budyko), που λέει, ότι με την αλλαγή των γεωγραφικών ζωνών, παρόμοια γεωγραφικά(τοπία, φυσικός) ζώνες και μερικές από τις γενικές ιδιότητές τους επαναλαμβάνονται περιοδικά.

Κάθε ζώνη περιορίζεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος τιμών δεικτών: ειδική φύση γεωμορφολογικών διεργασιών, ειδικός τύπος κλίματος, βλάστηση, έδαφος και ζωή των ζώων. Οι ακόλουθες γεωγραφικές ζώνες σημειώθηκαν στο έδαφος της πρώην ΕΣΣΔ: παγωμένη, τούνδρα, δάσος-τούντρα, τάιγκα, μικτά δάση. Ρωσική πεδιάδα, μικτά δάση μουσώνων της Άπω Ανατολής, δασικές στέπες, στέπες, ημι-έρημοι, εύκρατες έρημοι, υποτροπικές ερήμους, μεσογειακές και υγρές υποτροπικές περιοχές.

Μία από τις σημαντικές προϋποθέσεις για τη μεταβλητότητα των οργανισμών και την κατανομή τους στη γη είναι η μεταβλητότητα της χημικής σύστασης του περιβάλλοντος. Από αυτή την άποψη, η διδασκαλία του A.P. Vinogradov περίπου βιογεωχημικές επαρχίες,που καθορίζονται από τη ζωνικότητα της χημικής σύστασης των εδαφών, καθώς και από την κλιματική, φυτογεωγραφική και γεωχημική ζωνικότητα της βιόσφαιρας. Οι βιογεωχημικές επαρχίες είναι περιοχές στην επιφάνεια της Γης που διαφέρουν ως προς την περιεκτικότητα (σε εδάφη, νερά κ.λπ.) σε χημικές ενώσεις, οι οποίες συνδέονται με ορισμένες βιολογικές αντιδράσεις από την πλευρά της τοπικής χλωρίδας και πανίδας.

Μαζί με την οριζόντια ζώνη στο χερσαίο περιβάλλον, υψηλή άνοδοή κατακόρυφοςζωνικότητα.

Η βλάστηση των ορεινών χωρών είναι πλουσιότερη από ό,τι στις παρακείμενες πεδιάδες και χαρακτηρίζεται από αυξημένη κατανομή ενδημικών μορφών. Έτσι, σύμφωνα με τον O. E. Agakhanyants (1986), η χλωρίδα του Καυκάσου περιλαμβάνει 6.350 είδη, εκ των οποίων το 25% είναι ενδημικά. Η χλωρίδα των βουνών της Μ. Ασίας υπολογίζεται σε 5.500 είδη, εκ των οποίων το 25-30% είναι ενδημικά, ενώ στις παρακείμενες πεδιάδες των νότιων ερήμων υπάρχουν 200 είδη φυτών.

Κατά την αναρρίχηση στα βουνά, επαναλαμβάνεται η ίδια αλλαγή ζωνών όπως από τον ισημερινό στους πόλους. Στους πρόποδες υπάρχουν συνήθως έρημοι, μετά στέπες, δάση φυλλοβόλων, δάση κωνοφόρων, τούνδρα και, τέλος, πάγος. Ωστόσο, δεν υπάρχει ακόμη πλήρης αναλογία. Καθώς ανεβαίνετε στα βουνά, η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται (η μέση κλίση της θερμοκρασίας του αέρα είναι 0,6 °C ανά 100 m), η εξάτμιση μειώνεται, η υπεριώδης ακτινοβολία και ο φωτισμός αυξάνονται κ.λπ. Όλα αυτά αναγκάζουν τα φυτά να προσαρμοστούν σε ξηρές ή υγρές συνθήκες. Τα κυρίαρχα φυτά εδώ είναι οι μορφές ζωής σε σχήμα μαξιλαριού και τα πολυετή φυτά, τα οποία έχουν αναπτύξει προσαρμογή στην ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία και τη μειωμένη διαπνοή.

Μοναδική είναι και η πανίδα των ψηλών ορεινών περιοχών. Η χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση, η σημαντική ηλιακή ακτινοβολία, οι έντονες διακυμάνσεις στις θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας και οι αλλαγές στην υγρασία του αέρα με το υψόμετρο συνέβαλαν στην ανάπτυξη ειδικών φυσιολογικών προσαρμογών στο σώμα των ζώων του βουνού. Για παράδειγμα, στα ζώα ο σχετικός όγκος της καρδιάς αυξάνεται, η περιεκτικότητα σε αιμοσφαιρίνη στο αίμα αυξάνεται, γεγονός που επιτρέπει την πιο εντατική απορρόφηση του οξυγόνου από τον αέρα. Το βραχώδες έδαφος περιπλέκει ή σχεδόν εξαλείφει τη δραστηριότητα τρυπήματος των ζώων. Πολλά μικρά ζώα (μικρά τρωκτικά, πίκες, σαύρες κ.λπ.) βρίσκουν καταφύγιο σε σχισμές βράχων και σπηλιές. Μεταξύ των τυπικών πουλιών για τις ορεινές περιοχές είναι οι ορεινές γαλοπούλες (σουλάρες), οι σπίνοι του βουνού, οι κορυδαλλοί και τα μεγάλα πουλιά - γενειοφόροι γύπες, γύπες και κόνδορες. Τα μεγάλα θηλαστικά στα βουνά κατοικούνται από κριάρια, κατσίκες (συμπεριλαμβανομένων των κατσικιών του χιονιού), αίγαγρους, γιάκ κ.λπ. Τα αρπακτικά αντιπροσωπεύονται από είδη όπως λύκοι, αλεπούδες, αρκούδες, λύγκες, λεοπαρδάλεις του χιονιού (irbis) κ.λπ.

4.1. Υδάτινος βιότοπος. Ιδιαιτερότητες προσαρμογής υδρόβιων οργανισμών

Το νερό ως βιότοπος έχει μια σειρά από συγκεκριμένες ιδιότητες, όπως υψηλή πυκνότητα, ισχυρές πτώσεις πίεσης, σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο, ισχυρή απορρόφηση ηλιακού φωτός κ.λπ. , περιεκτικότητα σε αιωρούμενα σωματίδια. Για τη ζωή των βενθικών οργανισμών είναι σημαντικές οι ιδιότητες του εδάφους, ο τρόπος αποσύνθεσης των οργανικών υπολειμμάτων κ.λπ. Επομένως, μαζί με την προσαρμογή στις γενικές ιδιότητες του υδάτινου περιβάλλοντος, οι κάτοικοί του πρέπει επίσης να προσαρμοστούν σε ποικίλες ιδιαίτερες συνθήκες. Οι κάτοικοι του υδάτινου περιβάλλοντος έλαβαν ένα κοινό όνομα στην οικολογία υδροβιόντιων. Κατοικούν στον Παγκόσμιο Ωκεανό, τις ηπειρωτικές δεξαμενές και τα υπόγεια ύδατα. Σε οποιοδήποτε υδάτινο σώμα, μπορούν να διακριθούν ζώνες με διαφορετικές συνθήκες.

4.1.1. Οικολογικές ζώνες του Παγκόσμιου Ωκεανού

Στον ωκεανό και τις θάλασσες που τον αποτελούν, υπάρχουν κυρίως δύο οικολογικές περιοχές: η στήλη του νερού - πελαγικός και το κάτω μέρος - βεντάλ (Εικ. 38). Ανάλογα με το βάθος, το βεντάλ χωρίζεται σε υποπαραλιθικόςζώνη - μια περιοχή σταδιακής μείωσης της γης σε βάθος περίπου 200 m, bathyal– περιοχή με απότομη κλίση και αβυσσαλέα ζώνη– περιοχή του πυθμένα του ωκεανού με μέσο βάθος 3–6 km. Ονομάζονται ακόμη βαθύτερες βενθικές περιοχές, που αντιστοιχούν στις κοιλότητες του βυθού του ωκεανού υπεράβυσσος.Η άκρη της ακτής που πλημμυρίζει κατά τη διάρκεια της παλίρροιας ονομάζεται παραλιακόςΠάνω από το επίπεδο της παλίρροιας, το τμήμα της ακτής που υγραίνεται από τον ψεκασμό του σερφ ονομάζεται υπερανατολική.

Ρύζι. 38. Οικολογικές ζώνες του Παγκόσμιου Ωκεανού

Φυσικά, για παράδειγμα, οι κάτοικοι της υποπαραθαλάσσιας ζώνης ζουν σε συνθήκες σχετικά χαμηλής πίεσης, ηλιακού φωτός κατά τη διάρκεια της ημέρας και συχνά αρκετά σημαντικών αλλαγών στη θερμοκρασία. Οι κάτοικοι των αβυσσαλέων και εξαιρετικά αβυσσαλέων βάθους υπάρχουν στο σκοτάδι, σε σταθερή θερμοκρασία και τερατώδη πίεση αρκετών εκατοντάδων, και μερικές φορές περίπου χιλίων ατμοσφαιρών. Επομένως, μόνο μια ένδειξη της βενθικής ζώνης στην οποία ζει ένα συγκεκριμένο είδος οργανισμού δείχνει ήδη ποιες γενικές οικολογικές ιδιότητες πρέπει να έχει. Όλος ο πληθυσμός του βυθού του ωκεανού ονομάστηκε βένθος.

Οι οργανισμοί που ζουν στη στήλη του νερού, ή στην πελαγική ζώνη, ταξινομούνται ως Πέλαγος. Η πελαγική ζώνη χωρίζεται επίσης σε κάθετες ζώνες που αντιστοιχούν σε βάθος στις βενθικές ζώνες: επιπελαγικός, βυθοπελαγικός, αβυσσοπελαγικός.Το κατώτερο όριο της επιπελαγικής ζώνης (όχι περισσότερο από 200 m) καθορίζεται από τη διείσδυση του ηλιακού φωτός σε ποσότητα επαρκή για τη φωτοσύνθεση. Τα φωτοσυνθετικά φυτά δεν μπορούν να υπάρχουν βαθύτερα από αυτές τις ζώνες. Στο λυκόφως βαθύαλ και σκοτεινά αβυσσαλέα βάθη, ζουν μόνο μικροοργανισμοί και ζώα. Διαφορετικές οικολογικές ζώνες διακρίνονται επίσης σε όλους τους άλλους τύπους ταμιευτήρων: λίμνες, βάλτους, λίμνες, ποτάμια κ.λπ. Η ποικιλία των υδρόβιων οργανισμών που έχουν κατακτήσει όλους αυτούς τους οικοτόπους είναι πολύ μεγάλη.

4.1.2. Βασικές ιδιότητες του υδάτινου περιβάλλοντος

Πυκνότητα νερούείναι ένας παράγοντας που καθορίζει τις συνθήκες κίνησης των υδρόβιων οργανισμών και την πίεση σε διαφορετικά βάθη. Για το απεσταγμένο νερό, η πυκνότητα είναι 1 g/cm 3 στους 4 °C. Η πυκνότητα των φυσικών νερών που περιέχουν διαλυμένα άλατα μπορεί να είναι μεγαλύτερη, έως 1,35 g/cm 3 . Η πίεση αυξάνεται με το βάθος κατά μέσο όρο 1 × 10 5 Pa (1 atm) για κάθε 10 m.

Λόγω της έντονης κλίσης πίεσης στα υδάτινα σώματα, οι υδρόβιοι οργανισμοί είναι γενικά πολύ πιο ευρυβαθικοί σε σύγκριση με τους οργανισμούς της ξηράς. Ορισμένα είδη, που κατανέμονται σε διαφορετικά βάθη, ανέχονται την πίεση από αρκετές έως εκατοντάδες ατμόσφαιρες. Για παράδειγμα, οι ολοθούριοι του γένους Elpidia και τα σκουλήκια Priapulus caudatus ζουν από την παράκτια ζώνη μέχρι την εξαιρετικά αβυσσαλέα ζώνη. Ακόμη και οι κάτοικοι του γλυκού νερού, όπως τα βλεφαρίδες, τα σουβόικα, τα σκαθάρια κολύμβησης κ.λπ., μπορούν να αντέξουν έως και 6 × 10 7 Pa (600 atm) σε πειράματα.

Ωστόσο, πολλοί κάτοικοι των θαλασσών και των ωκεανών είναι σχετικά στενοβατικοί και περιορισμένοι σε ορισμένα βάθη. Το Stenobacy είναι πιο συχνά χαρακτηριστικό των ειδών ρηχών και βαθέων υδάτων. Μόνο η παραθαλάσσια ζώνη κατοικείται από τα ανελοειδή Arenicola και τα πεταλούδα μαλάκια (Patella). Πολλά ψάρια, για παράδειγμα από την ομάδα των ψαράδων, κεφαλόποδων, καρκινοειδών, πογονοφόρων, αστεριών κ.λπ., βρίσκονται μόνο σε μεγάλα βάθη σε πίεση τουλάχιστον 4 10 7 – 5 10 7 Pa (400–500 atm).

Η πυκνότητα του νερού παρέχει τη δυνατότητα να ακουμπάτε πάνω του, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για μη σκελετικές μορφές. Η πυκνότητα του περιβάλλοντος χρησιμεύει ως προϋπόθεση για να επιπλέει στο νερό και πολλοί υδρόβιοι οργανισμοί είναι προσαρμοσμένοι ειδικά σε αυτόν τον τρόπο ζωής. Οι αιωρούμενοι οργανισμοί που επιπλέουν στο νερό συνδυάζονται σε μια ειδική οικολογική ομάδα υδρόβιων οργανισμών - πλαγκτόν (“πλανκτός” – στα ύψη).

Ρύζι. 39. Αύξηση της σχετικής επιφάνειας του σώματος των πλαγκτονικών οργανισμών (σύμφωνα με τον S. A. Zernov, 1949):

Α – σε σχήμα ράβδου:

1 – διάτομο Synedra;

2 – κυανοβακτήριο Αφανιζομένων;

3 – peridine alga Amphisolenia;

4 – Euglena acus;

5 – κεφαλόποδα Doratopsis vermicularis;

6 – κωπέποδα Σετέλλα.

7 – Προνύμφη Porcellana (Decapoda)

Β – τεμαχισμένες μορφές:

1 – μαλάκιο Glaucus atlanticus;

2 – σκουλήκι Tomopetris euchaeta;

3 – προνύμφη καραβίδας Palinurus.

4 – νυμφικά ψάρια του μοναχόψαρου Lophius.

5 – copepod Calocalanus pavo

Το πλαγκτόν περιλαμβάνει μονοκύτταρα και αποικιακά φύκια, πρωτόζωα, μέδουσες, σιφωνοφόρα, κενοφόρα, πτερόποδα και μαλάκια καρκινοπόδαρου, διάφορα μικρά καρκινοειδή, προνύμφες ζώων βυθού, αυγά ψαριών και γόνους και πολλά άλλα (Εικ. 39). Οι πλαγκτονικοί οργανισμοί έχουν πολλές παρόμοιες προσαρμογές που αυξάνουν την άνωσή τους και τους εμποδίζουν να βυθιστούν στον πυθμένα. Τέτοιες προσαρμογές περιλαμβάνουν: 1) μια γενική αύξηση της σχετικής επιφάνειας του σώματος λόγω μείωσης του μεγέθους, ισοπέδωσης, επιμήκυνσης, ανάπτυξης πολυάριθμων προεξοχών ή τριχών, που αυξάνει την τριβή με το νερό. 2) μείωση της πυκνότητας λόγω της μείωσης του σκελετού, της συσσώρευσης λιπών, φυσαλίδων αερίου κ.λπ. στο σώμα, οι εφεδρικές ουσίες εναποτίθενται όχι με τη μορφή βαρέος αμύλου, αλλά με τη μορφή σταγόνων λίπους. . Το νυχτερινό φως Noctiluca διακρίνεται από μια τέτοια αφθονία κενοτοπίων αερίου και σταγονιδίων λίπους στο κύτταρο που το κυτταρόπλασμα σε αυτό έχει την εμφάνιση κλώνων που συγχωνεύονται μόνο γύρω από τον πυρήνα. Αεροθάλαμοι έχουν και σιφωνοφόρα, μια σειρά από μέδουσες, πλαγκτονικά γαστερόποδα κ.λπ.

Φύκι (φυτοπλαγκτόν)Επιπλέουν στο νερό παθητικά, αλλά τα περισσότερα πλαγκτονικά ζώα είναι ικανά για ενεργό κολύμπι, αλλά σε περιορισμένο βαθμό. Οι πλαγκτονικοί οργανισμοί δεν μπορούν να ξεπεράσουν τα ρεύματα και μεταφέρονται από αυτά σε μεγάλες αποστάσεις. Πολλοί τύποι ζωοπλαγκτόνΩστόσο, είναι ικανά για κάθετες μεταναστεύσεις στη στήλη του νερού για δεκάδες και εκατοντάδες μέτρα, τόσο λόγω ενεργητικής κίνησης όσο και ρυθμίζοντας την άνωση του σώματός τους. Ένας ειδικός τύπος πλαγκτόν είναι μια οικολογική ομάδα Neuston ("nein" - κολύμπι) - κάτοικοι της επιφανειακής μεμβράνης του νερού στα σύνορα με τον αέρα.

Η πυκνότητα και το ιξώδες του νερού επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη δυνατότητα ενεργητικής κολύμβησης. Ζώα ικανά να κολυμπήσουν γρήγορα και να ξεπεράσουν τη δύναμη των ρευμάτων ενώνονται σε μια οικολογική ομάδα νεκτόν («νέκτος» – αιωρούμενος). Εκπρόσωποι του nekton είναι τα ψάρια, τα καλαμάρια και τα δελφίνια. Η γρήγορη κίνηση στη στήλη του νερού είναι δυνατή μόνο εάν έχετε βελτιωμένο σχήμα σώματος και πολύ ανεπτυγμένους μύες. Το τορπιλοειδές σχήμα αναπτύσσεται σε όλους τους καλούς κολυμβητές, ανεξάρτητα από τη συστηματική υπαγωγή και τη μέθοδο κίνησής τους στο νερό: αντιδραστικά, λόγω κάμψης του σώματος, με τη βοήθεια των άκρων.

Καθεστώς οξυγόνου.Σε κορεσμένο με οξυγόνο νερό, η περιεκτικότητά του δεν υπερβαίνει τα 10 ml ανά 1 λίτρο, δηλαδή 21 φορές χαμηλότερη από ό,τι στην ατμόσφαιρα. Ως εκ τούτου, οι συνθήκες αναπνοής των υδρόβιων οργανισμών είναι σημαντικά περίπλοκες. Το οξυγόνο εισέρχεται στο νερό κυρίως μέσω της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυκών και της διάχυσης από τον αέρα. Επομένως, τα ανώτερα στρώματα της στήλης νερού είναι, κατά κανόνα, πλουσιότερα σε αυτό το αέριο από τα κατώτερα. Καθώς η θερμοκρασία και η αλατότητα του νερού αυξάνονται, η συγκέντρωση του οξυγόνου σε αυτό μειώνεται. Σε στρώματα που κατοικούνται σε μεγάλο βαθμό από ζώα και βακτήρια, μπορεί να δημιουργηθεί έντονη ανεπάρκεια O 2 λόγω της αυξημένης κατανάλωσής του. Για παράδειγμα, στον Παγκόσμιο Ωκεανό, τα πλούσια σε ζωή βάθη από 50 έως 1000 m χαρακτηρίζονται από απότομη επιδείνωση του αερισμού - είναι 7-10 φορές χαμηλότερα από ό,τι στο επιφανειακά νεράαχ, κατοικείται από φυτοπλαγκτόν. Οι συνθήκες κοντά στον πυθμένα των δεξαμενών μπορεί να είναι σχεδόν αναερόβιες.

Μεταξύ των υδρόβιων κατοίκων υπάρχουν πολλά είδη που μπορούν να ανεχθούν μεγάλες διακυμάνσεις στην περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο νερό, μέχρι την σχεδόν πλήρη απουσία του (ευρυοξυβίων – “oxy” – oxygen, “biont” – κάτοικος). Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, το ολιγοχαίτη του γλυκού νερού Tubifex tubifex και το γαστερόποδο Viviparus viviparus. Μεταξύ των ψαριών, ο κυπρίνος, ο κυπρίνος και ο σταυροειδές κυπρίνος μπορούν να αντέξουν πολύ χαμηλό κορεσμό οξυγόνου του νερού. Ωστόσο, ένας αριθμός τύπων stenoxybiont – μπορούν να υπάρχουν μόνο με επαρκώς υψηλό κορεσμό οξυγόνου του νερού (ουράνιο τόξο πέστροφα, καφετιά πέστροφα, minnow, σκουλήκι των βλεφαρίδων Planaria alpina, προνύμφες από μύγες, πέστροφες κ.λπ.). Πολλά είδη είναι ικανά να πέσουν σε ανενεργή κατάσταση όταν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου - ανοξυβίωση - και έτσι βιώνουν μια δυσμενή περίοδο.

Η αναπνοή των υδρόβιων οργανισμών γίνεται είτε μέσω της επιφάνειας του σώματος είτε μέσω εξειδικευμένων οργάνων - βράγχια, πνεύμονες, τραχεία. Σε αυτή την περίπτωση, το περίβλημα μπορεί να χρησιμεύσει ως πρόσθετο αναπνευστικό όργανο. Για παράδειγμα, το ψάρι Loach καταναλώνει κατά μέσο όρο 63% οξυγόνου μέσω του δέρματός του. Εάν η ανταλλαγή αερίων γίνεται μέσω των περιβλημάτων του σώματος, είναι πολύ λεπτά. Η αναπνοή διευκολύνεται επίσης αυξάνοντας την επιφάνεια. Αυτό επιτυγχάνεται κατά την εξέλιξη των ειδών με το σχηματισμό διαφόρων αποφύσεων, την ισοπέδωση, την επιμήκυνση και τη γενική μείωση του μεγέθους του σώματος. Ορισμένα είδη, όταν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου, αλλάζουν ενεργά το μέγεθος της αναπνευστικής επιφάνειας. Τα σκουλήκια Tubifex tubifex επιμηκύνουν πολύ το σώμα τους. Ύδρα και θαλάσσια ανεμώνη - πλοκάμια. εχινόδερμα - περιπατητικά πόδια. Πολλά άμισχα και καθιστικά ζώα ανανεώνουν το νερό γύρω τους, είτε δημιουργώντας ένα κατευθυνόμενο ρεύμα είτε με ταλαντευόμενες κινήσεις, προωθώντας την ανάμειξή του. Τα δίθυρα μαλάκια χρησιμοποιούν βλεφαρίδες που επενδύουν τα τοιχώματα της κοιλότητας του μανδύα για το σκοπό αυτό. καρκινοειδή - το έργο των κοιλιακών ή θωρακικών ποδιών. Βδέλλες, προνύμφες κουνουπιών (αιματοσκώληκες) και πολλά ολιγοχαΐτα ταλαντεύονται το σώμα τους, προεξέχοντας έξω από το έδαφος.

Σε ορισμένα είδη, εμφανίζεται ένας συνδυασμός αναπνοής νερού και αέρα. Αυτά περιλαμβάνουν lungfishes, siphonophores discophants, πολλά πνευμονικά μαλάκια, καρκινοειδή Gammarus lacustris, κ.λπ. Τα δευτερεύοντα υδρόβια ζώα διατηρούν συνήθως τον ατμοσφαιρικό τύπο αναπνοής καθώς είναι πιο ενεργειακά ευνοϊκός και επομένως απαιτούν επαφή με τον αέρα, για παράδειγμα, πτερυγιόποδα, κητώδη, νεροτετζάρια , προνύμφες κουνουπιών κ.λπ.

Η έλλειψη οξυγόνου στο νερό μερικές φορές οδηγεί σε καταστροφικά φαινόμενα - Πεθαίνω, συνοδεύεται από το θάνατο πολλών υδρόβιων οργανισμών. Ο χειμώνας παγώνεισυχνά προκαλείται από το σχηματισμό πάγου στην επιφάνεια των υδάτινων σωμάτων και τη διακοπή της επαφής με τον αέρα. καλοκαίρι– αύξηση της θερμοκρασίας του νερού και επακόλουθη μείωση της διαλυτότητας του οξυγόνου.

Ο συχνός θάνατος ψαριών και πολλών ασπόνδυλων το χειμώνα είναι χαρακτηριστικός, για παράδειγμα, στο κάτω μέρος της λεκάνης του ποταμού Ob, τα νερά του οποίου, που ρέουν από τους υγροτόπους της πεδιάδας της Δυτικής Σιβηρίας, είναι εξαιρετικά φτωχά σε διαλυμένο οξυγόνο. Μερικές φορές ο θάνατος συμβαίνει στις θάλασσες.

Εκτός από την έλλειψη οξυγόνου, ο θάνατος μπορεί να προκληθεί από την αύξηση της συγκέντρωσης τοξικών αερίων στο νερό - μεθάνιο, υδρόθειο, CO 2 κ.λπ., που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης οργανικών υλικών στον πυθμένα των δεξαμενών .

Καθεστώς αλατιού.Η διατήρηση της υδατικής ισορροπίας των υδρόβιων οργανισμών έχει τις δικές της ιδιαιτερότητες. Εάν για τα χερσαία ζώα και τα φυτά είναι πιο σημαντικό να παρέχεται στο σώμα νερό σε συνθήκες ανεπάρκειας, τότε για τους υδρόβιους οργανισμούς δεν είναι λιγότερο σημαντικό να διατηρείται μια ορισμένη ποσότητα νερού στο σώμα όταν υπάρχει περίσσεια στο σώμα. περιβάλλον. Η υπερβολική ποσότητα νερού στα κύτταρα οδηγεί σε αλλαγή της οσμωτικής πίεσης σε αυτά και διαταραχή των πιο σημαντικών ζωτικών λειτουργιών.

Η πιο υδρόβια ζωή poikilosmotic: η ωσμωτική πίεση στο σώμα τους εξαρτάται από την αλατότητα του περιβάλλοντος νερού. Επομένως, ο κύριος τρόπος για τους υδρόβιους οργανισμούς να διατηρήσουν την ισορροπία αλατιού τους είναι να αποφύγουν ενδιαιτήματα με ακατάλληλη αλατότητα. Οι μορφές του γλυκού νερού δεν μπορούν να υπάρχουν στις θάλασσες και οι θαλάσσιες μορφές δεν μπορούν να ανεχθούν την αφαλάτωση. Εάν η αλατότητα του νερού υπόκειται σε αλλαγές, τα ζώα μετακινούνται αναζητώντας ένα ευνοϊκό περιβάλλον. Για παράδειγμα, όταν τα επιφανειακά στρώματα της θάλασσας αφαλατώνονται μετά από έντονες βροχοπτώσεις, τα ακτινοβολούντα, τα θαλάσσια καρκινοειδή και άλλα κατεβαίνουν σε βάθος 100 μέτρων ομοιοσμωτικό είδη, διατηρώντας σταθερή την οσμωτική πίεση στο σώμα ανεξάρτητα από τη συγκέντρωση των αλάτων στο νερό.

Στα είδη του γλυκού νερού, οι χυμοί σώματος είναι υπερτονικοί σε σχέση με το περιβάλλον νερό. Κινδυνεύουν από υπερβολικό πότισμα εάν δεν αποτραπεί η ροή του νερού ή δεν απομακρυνθεί το υπερβολικό νερό από το σώμα. Στα πρωτόζωα αυτό επιτυγχάνεται με την εργασία των εκκριτικών κενοτοπίων, στους πολυκύτταρους οργανισμούς - με την απομάκρυνση του νερού μέσω του συστήματος απέκκρισης. Μερικοί βλεφαρίδες εκκρίνουν ποσότητα νερού ίση με τον όγκο του σώματός τους κάθε 2–2,5 λεπτά. Το κύτταρο ξοδεύει πολλή ενέργεια «αντλώντας» το υπερβολικό νερό. Με την αύξηση της αλατότητας, το έργο των κενοτοπίων επιβραδύνεται. Έτσι, στις παντόφλες Paramecium, σε αλατότητα νερού 2,5%ο, το κενοτόπιο πάλλεται σε διαστήματα 9 s, σε 5%o - 18 s, σε 7,5%o - 25 s. Σε συγκέντρωση άλατος 17,5% o, το κενοτόπιο σταματά να λειτουργεί, αφού η διαφορά στην οσμωτική πίεση μεταξύ του κυττάρου και του εξωτερικού περιβάλλοντος εξαφανίζεται.

Εάν το νερό είναι υπερτονικό σε σχέση με τα σωματικά υγρά των υδρόβιων οργανισμών, κινδυνεύουν να αφυδατωθούν ως αποτέλεσμα ωσμωτικών απωλειών. Η προστασία από την αφυδάτωση επιτυγχάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων και στο σώμα των υδρόβιων οργανισμών. Η αφυδάτωση εμποδίζεται από το αδιαπέραστο από το νερό περικάλυμμα ομοιοσμωτικών οργανισμών - θηλαστικών, ψαριών, ανώτερων καραβίδων, υδρόβιων εντόμων και των προνυμφών τους.

Πολλά ποικιλοσμωτικά είδη μεταβαίνουν σε ανενεργή κατάσταση - ανασταλτική κίνηση ως αποτέλεσμα της έλλειψης νερού στο σώμα με αυξανόμενη αλατότητα. Αυτό είναι χαρακτηριστικό των ειδών που ζουν σε δεξαμενές θαλασσινού νερού και στην παράκτια ζώνη: στροφιλίκια, μαστιγωτές, βλεφαρίδες, μερικά καρκινοειδή, ο πολυχαίτης της Μαύρης Θάλασσας Nereis divesicolor κ.λπ. Κινούμενα σχέδια σε αναστολή αλατιού– μέσο επιβίωσης σε δυσμενείς περιόδους σε συνθήκες μεταβλητής αλατότητας του νερού.

Στα αληθεια ευρυαλίνηΔεν υπάρχουν πολλά είδη μεταξύ των υδρόβιων κατοίκων που μπορούν να ζήσουν σε ενεργή κατάσταση τόσο σε γλυκό όσο και σε αλμυρό νερό. Πρόκειται κυρίως για είδη που κατοικούν στις εκβολές ποταμών, στις εκβολές ποταμών και σε άλλα υφάλμυρα υδάτινα σώματα.

Θερμοκρασίαοι δεξαμενές είναι πιο σταθερές από ό,τι στην ξηρά. Αυτό οφείλεται στις φυσικές ιδιότητες του νερού, κυρίως στην υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα του, λόγω της οποίας η λήψη ή η απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας θερμότητας δεν προκαλεί πολύ ξαφνικές αλλαγές στη θερμοκρασία. Η εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια των δεξαμενών, η οποία καταναλώνει περίπου 2263,8 J/g, αποτρέπει την υπερθέρμανση των κατώτερων στρωμάτων και ο σχηματισμός πάγου, που απελευθερώνει τη θερμότητα της σύντηξης (333,48 J/g), επιβραδύνει την ψύξη τους.

Το πλάτος των ετήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας σε ανώτερα στρώματαστον ωκεανό όχι περισσότερο από 10–15 °C, στα ηπειρωτικά ύδατα – 30–35 °C. Τα βαθιά στρώματα νερού χαρακτηρίζονται από σταθερή θερμοκρασία. Στα ισημερινά ύδατα, η μέση ετήσια θερμοκρασία των επιφανειακών στρωμάτων είναι +(26–27) °C, στα πολικά νερά είναι περίπου 0 °C και κάτω. Σε θερμές χερσαίες πηγές, η θερμοκρασία του νερού μπορεί να προσεγγίσει τους +100 °C και στους υποβρύχιους θερμοπίδακες, σε υψηλή πίεση στον πυθμένα του ωκεανού, έχουν καταγραφεί θερμοκρασίες +380 °C.

Έτσι, υπάρχει μια αρκετά σημαντική ποικιλία συνθηκών θερμοκρασίας στους ταμιευτήρες. Μεταξύ των ανώτερων στρωμάτων του νερού με εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας που εκφράζονται σε αυτά και των κατώτερων, όπου το θερμικό καθεστώς είναι σταθερό, υπάρχει μια ζώνη άλματος θερμοκρασίας, ή θερμοκλινική. Το θερμόκλινο είναι πιο έντονο στις θερμές θάλασσες, όπου η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ εξωτερικών και βαθέων νερών είναι μεγαλύτερη.

Λόγω του πιο σταθερού καθεστώτος θερμοκρασίας του νερού, η στενοθερμία είναι κοινή μεταξύ των υδρόβιων οργανισμών σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από ότι στον πληθυσμό της ξηράς. Τα ευθερμικά είδη απαντώνται κυρίως σε ρηχές ηπειρωτικές δεξαμενές και στην παράκτια ζώνη των θαλασσών υψηλού και εύκρατου γεωγραφικού πλάτη, όπου οι ημερήσιες και εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας είναι σημαντικές.

Λειτουργία φωτός.Υπάρχει πολύ λιγότερο φως στο νερό από ότι στον αέρα. Μερικές από τις ακτίνες που προσπίπτουν στην επιφάνεια μιας δεξαμενής αντανακλώνται στον αέρα. Όσο χαμηλότερη είναι η θέση του Ήλιου, τόσο ισχυρότερη είναι η αντανάκλαση, επομένως η ημέρα κάτω από το νερό είναι μικρότερη από ό,τι στην ξηρά. Για παράδειγμα, μια καλοκαιρινή μέρα κοντά στο νησί της Μαδέρα σε βάθος 30 m - 5 ώρες, και σε βάθος 40 m μόνο 15 λεπτά. Η ταχεία μείωση της ποσότητας του φωτός με το βάθος σχετίζεται με την απορρόφησή του από το νερό. Οι ακτίνες διαφορετικού μήκους κύματος απορροφώνται διαφορετικά: οι κόκκινες εξαφανίζονται κοντά στην επιφάνεια, ενώ οι γαλαζοπράσινες διεισδύουν πολύ βαθύτερα. Το λυκόφως στον ωκεανό, που βαθαίνει με το βάθος, είναι πρώτα πράσινο, μετά μπλε, λουλακί και μπλε-ιώδες, δίνοντας τελικά τη θέση του στο συνεχές σκοτάδι. Αντίστοιχα, πράσινα, καφέ και κόκκινα φύκια, που ειδικεύονται στη σύλληψη φωτός με διαφορετικά μήκη κύματος, αντικαθιστούν το ένα το άλλο με βάθος.

Το χρώμα των ζώων αλλάζει με το βάθος εξίσου φυσικά. Οι κάτοικοι των παραθαλάσσιων και υποπαραθαλάσσιων ζωνών έχουν τα πιο έντονα και ποικίλα χρώματα. Πολλοί οργανισμοί σε βάθος, όπως οι οργανισμοί των σπηλαίων, δεν έχουν χρωστικές ουσίες. Στη ζώνη του λυκόφωτος, ο κόκκινος χρωματισμός είναι ευρέως διαδεδομένος, ο οποίος είναι συμπληρωματικός με το μπλε-ιώδες φως σε αυτά τα βάθη. Οι ακτίνες πρόσθετου χρώματος απορροφώνται πλήρως από το σώμα. Αυτό επιτρέπει στα ζώα να κρύβονται από τους εχθρούς, καθώς το κόκκινο χρώμα τους στις μπλε-ιώδεις ακτίνες γίνεται οπτικά αντιληπτό ως μαύρο. Ο κόκκινος χρωματισμός είναι χαρακτηριστικός των ζώων της ζώνης του λυκόφωτος όπως το λαβράκι, το κόκκινο κοράλλι, τα διάφορα καρκινοειδή κ.λπ.

Σε ορισμένα είδη που ζουν κοντά στην επιφάνεια των υδάτινων σωμάτων, τα μάτια χωρίζονται σε δύο μέρη με διαφορετικές ικανότητες να διαθλούν τις ακτίνες. Το ένα μισό του ματιού βλέπει στον αέρα, το άλλο στο νερό. Τέτοια «τετράφθαλμα» είναι χαρακτηριστικό των σκαθαριών σπονδυλωτών, του αμερικανικού ψαριού Anableps tetraphthalmus και ενός από τα τροπικά είδη blenny Dialommus fuscus. Κατά τη διάρκεια της παλίρροιας, αυτό το ψάρι κάθεται σε εσοχές, εκθέτοντας μέρος του κεφαλιού του από το νερό (βλ. Εικ. 26).

Η απορρόφηση του φωτός είναι ισχυρότερη, τόσο χαμηλότερη είναι η διαφάνεια του νερού, η οποία εξαρτάται από τον αριθμό των σωματιδίων που αιωρούνται σε αυτό.

Η διαφάνεια χαρακτηρίζεται από το μέγιστο βάθος στο οποίο είναι ακόμα ορατός ένας ειδικά χαμηλωμένος λευκός δίσκος με διάμετρο περίπου 20 cm (δίσκος Secchi). Τα πιο καθαρά νερά είναι στη Θάλασσα των Σαργασσών: ο δίσκος είναι ορατός σε βάθος 66,5 μ. Στον Ειρηνικό Ωκεανό, ο δίσκος Secchi είναι ορατός έως και 59 μέτρα, στον Ινδικό Ωκεανό - έως και 50, σε ρηχές θάλασσες - έως. 5-15 m Η διαφάνεια των ποταμών είναι κατά μέσο όρο 1–1,5 m, και στα πιο λασπωμένα ποτάμια, για παράδειγμα στην Κεντρική Ασία Amu Darya και Syr Darya, μόνο λίγα εκατοστά. Επομένως, τα όρια της φωτοσυνθετικής ζώνης ποικίλλουν πολύ σε διαφορετικά υδάτινα σώματα. Στα περισσότερα καθαρά νερά ευφωτικόςζώνη, ή ζώνη φωτοσύνθεσης, εκτείνεται σε βάθη που δεν υπερβαίνουν τα 200 m, κολπική ή δυσφωτικός,η ζώνη καταλαμβάνει βάθη έως 1000–1500 m και βαθύτερα, σε αφωτικόςζώνη, το φως του ήλιου δεν διεισδύει καθόλου.

Η ποσότητα φωτός στα ανώτερα στρώματα των δεξαμενών ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής και την εποχή του χρόνου. Οι μεγάλες πολικές νύχτες περιορίζουν σημαντικά τον διαθέσιμο χρόνο για φωτοσύνθεση στις λεκάνες της Αρκτικής και της Ανταρκτικής και η κάλυψη πάγου καθιστά δύσκολο το φως να φτάσει σε όλα τα παγωμένα υδάτινα σώματα το χειμώνα.

Στα σκοτεινά βάθη του ωκεανού, οι οργανισμοί χρησιμοποιούν το φως που εκπέμπεται από έμβια όντα ως πηγή οπτικών πληροφοριών. Η λάμψη ενός ζωντανού οργανισμού ονομάζεται βιοφωταύγεια.Τα φωτεινά είδη βρίσκονται σε όλες σχεδόν τις κατηγορίες υδρόβιων ζώων από τα πρωτόζωα έως τα ψάρια, καθώς και μεταξύ των βακτηρίων, των κατώτερων φυτών και των μυκήτων. Η βιοφωταύγεια φαίνεται να έχει εμφανιστεί πολλές φορές σε διαφορετικές ομάδες σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης.

Η χημεία της βιοφωταύγειας είναι πλέον πολύ καλά κατανοητή. Οι αντιδράσεις που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία φωτός ποικίλλουν. Αλλά σε όλες τις περιπτώσεις αυτή είναι η οξείδωση πολύπλοκων οργανικών ενώσεων (λουσιφερίνες)χρησιμοποιώντας πρωτεϊνικούς καταλύτες (λουσιφεράση).Οι λουσιφερίνες και οι λουσιφεράσες έχουν διαφορετικές δομές σε διαφορετικούς οργανισμούς. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, η περίσσεια ενέργειας του διεγερμένου μορίου λουσιφερίνης απελευθερώνεται με τη μορφή ελαφρών κβαντών. Οι ζωντανοί οργανισμοί εκπέμπουν φως σε παρορμήσεις, συνήθως ως απόκριση σε ερεθίσματα που προέρχονται από το εξωτερικό περιβάλλον.

Η λάμψη μπορεί να μην παίζει ιδιαίτερο οικολογικό ρόλο στη ζωή ενός είδους, αλλά μπορεί να είναι υποπροϊόν της ζωτικής δραστηριότητας των κυττάρων, όπως, για παράδειγμα, στα βακτήρια ή στα κατώτερα φυτά. Αποκτά οικολογική σημασία μόνο σε ζώα που έχουν επαρκώς ανεπτυγμένο νευρικό σύστημα και οπτικά όργανα. Σε πολλά είδη, τα όργανα φωταύγειας αποκτούν μια πολύ περίπλοκη δομή με ένα σύστημα ανακλαστήρων και φακών που ενισχύουν την ακτινοβολία (Εικ. 40). Ορισμένα ψάρια και κεφαλόποδα, που δεν μπορούν να παράγουν φως, χρησιμοποιούν συμβιωτικά βακτήρια που πολλαπλασιάζονται στα ειδικά όργανα αυτών των ζώων.

Ρύζι. 40. Όργανα φωταύγειας υδρόβιων ζώων (σύμφωνα με τον S. A. Zernov, 1949):

1 – πεσκανδρίτσα βαθέων υδάτων με φακό πάνω από το οδοντωτό στόμα του.

2 – κατανομή φωτεινών οργάνων σε ψάρια της οικογένειας. Mystofidae;

3 – Φωτεινό όργανο του ψαριού Argyropelecus affinis:

α – χρωστική, β – ανακλαστήρας, γ – φωτεινό σώμα, δ – φακός

Η βιοφωταύγεια έχει κυρίως σηματοδοτική αξία στη ζωή των ζώων. Φωτεινά σήματαμπορεί να χρησιμεύσει για προσανατολισμό σε αγέλη, προσέλκυση ατόμων του άλλου φύλου, δελεασμό θυμάτων, καμουφλάζ ή απόσπαση της προσοχής. Μια λάμψη φωτός μπορεί να λειτουργήσει ως άμυνα ενάντια σε ένα αρπακτικό τυφλώνοντας ή αποπροσανατολίζοντάς τον. Για παράδειγμα, οι σουπιές βαθέων υδάτων, φεύγοντας από έναν εχθρό, απελευθερώνουν ένα σύννεφο φωτεινής έκκρισης, ενώ τα είδη που ζουν σε φωτισμένα νερά χρησιμοποιούν σκούρο υγρό για το σκοπό αυτό. Σε ορισμένα σκουλήκια βυθού - πολυχαΐτες - αναπτύσσονται φωτεινά όργανα κατά την περίοδο ωρίμανσης των αναπαραγωγικών προϊόντων και τα θηλυκά λάμπουν πιο φωτεινά και τα μάτια αναπτύσσονται καλύτερα στα αρσενικά. Στα αρπακτικά ψάρια βαθέων υδάτων από την τάξη των πεσκαντρών, η πρώτη ακτίνα του ραχιαίου πτερυγίου μετατοπίζεται στην άνω γνάθο και μετατρέπεται σε μια εύκαμπτη "ράβδο" που φέρει στο τέλος ένα "δόλωμα" σε σχήμα σκουληκιού - έναν αδένα γεμάτο με βλέννα. με φωτεινά βακτήρια. Ρυθμίζοντας τη ροή του αίματος στον αδένα και, ως εκ τούτου, την παροχή οξυγόνου στο βακτήριο, τα ψάρια μπορούν να προκαλέσουν οικειοθελώς το «δόλωμα» να λάμψει, μιμούμενοι τις κινήσεις του σκουληκιού και δελεάζοντας το θήραμα.

Σε ένα χερσαίο περιβάλλον, η βιοφωταύγεια αναπτύσσεται μόνο σε λίγα είδη, πιο έντονα σε σκαθάρια από την οικογένεια των πυγολαμπίδων, που χρησιμοποιούν φωτεινή σηματοδότηση για να προσελκύσουν άτομα του αντίθετου φύλου κατά τη διάρκεια του λυκόφωτος ή της νύχτας.

4.1.3. Μερικές ειδικές προσαρμογές υδρόβιων οργανισμών

Μέθοδοι προσανατολισμού των ζώων στο υδάτινο περιβάλλον.Το να ζεις σε συνεχές λυκόφως ή σκοτάδι περιορίζει πολύ τις επιλογές σου οπτικός προσανατολισμός υδροβιόντιων. Λόγω της ταχείας εξασθένησης των ακτίνων φωτός στο νερό, ακόμη και εκείνοι με καλά ανεπτυγμένα οπτικά όργανα μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν μόνο για πλοήγηση σε κοντινή απόσταση.

Ο ήχος ταξιδεύει πιο γρήγορα στο νερό παρά στον αέρα. Εστιάστε στον ήχο Στα υδροβιόντια είναι γενικά καλύτερα ανεπτυγμένο από το οπτικό. Ορισμένα είδη ανιχνεύουν ακόμη και δονήσεις πολύ χαμηλής συχνότητας (υπέρηχοι),που προκύπτει όταν ο ρυθμός των κυμάτων αλλάζει και κατεβαίνει από τα επιφανειακά στρώματα σε βαθύτερα πριν από την καταιγίδα (για παράδειγμα, μέδουσες). Πολλοί κάτοικοι υδάτινων σωμάτων - θηλαστικά, ψάρια, μαλάκια, μαλακόστρακα - κάνουν τους ήχους τους. Τα καρκινοειδή το κάνουν αυτό τρίβοντας διάφορα μέρη του σώματος μεταξύ τους. ψάρια - χρησιμοποιώντας την κύστη κολύμβησης, τα φαρυγγικά δόντια, τις γνάθους, τις ακτίνες του θωρακικού πτερυγίου και άλλα μέσα. Η ηχητική σηματοδότηση χρησιμεύει συχνότερα για ενδοειδικές σχέσεις, για παράδειγμα, για προσανατολισμό σε ένα σχολείο, προσέλκυση ατόμων του αντίθετου φύλου κ.λπ., και αναπτύσσεται ιδιαίτερα μεταξύ των κατοίκων θολούρων νερών και μεγάλων βάθους, που ζουν στο σκοτάδι.

Ορισμένα υδροβιοτικά βρίσκουν τροφή και πλοηγούνται χρησιμοποιώντας ηχοεντοπισμό– αντίληψη ανακλώμενων ηχητικών κυμάτων (κητώδη). Πολλά αντιλαμβάνονται τις ανακλώμενες ηλεκτρικές ώσεις, παράγουν εκκενώσεις διαφορετικών συχνοτήτων κατά την κολύμβηση. Περίπου 300 είδη ψαριών είναι γνωστό ότι παράγουν ηλεκτρισμό και τον χρησιμοποιούν για προσανατολισμό και σηματοδότηση. Το ψάρι ελέφαντας του γλυκού νερού (Mormyrus kannume) εκπέμπει έως και 30 παλμούς το δευτερόλεπτο, ανιχνεύοντας ασπόνδυλα που αναζητούν τροφή σε υγρή λάσπη χωρίς τη βοήθεια της όρασης. Η συχνότητα εκκένωσης ορισμένων θαλάσσιων ψαριών φτάνει τους 2000 παλμούς ανά δευτερόλεπτο. Ορισμένα ψάρια χρησιμοποιούν επίσης ηλεκτρικά πεδία για άμυνα και επίθεση (ηλεκτρικό τσούχτρα, ηλεκτρικό χέλι κ.λπ.).

Για προσανατολισμό σε βάθος χρησιμοποιείται αντίληψη της υδροστατικής πίεσης. Πραγματοποιείται με χρήση στατοκύστεων, θαλάμων αερίων και άλλων οργάνων.

Η αρχαιότερη μέθοδος προσανατολισμού, χαρακτηριστική όλων των υδρόβιων ζώων, είναι αντίληψη της χημείας του περιβάλλοντος. Οι χημειοϋποδοχείς πολλών υδρόβιων οργανισμών είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι. Στις μεταναστεύσεις χιλιομέτρων που είναι χαρακτηριστικές για πολλά είδη ψαριών, πλοηγούνται κυρίως με την όσφρηση, βρίσκοντας χώρους ωοτοκίας ή τροφοδοσίας με εκπληκτική ακρίβεια. Έχει αποδειχθεί πειραματικά, για παράδειγμα, ότι ο σολομός που στερείται τεχνητά την όσφρησή του δεν βρίσκει το στόμιο του ποταμού του όταν επιστρέφει για αναπαραγωγή, αλλά ποτέ δεν κάνει λάθος αν μπορεί να αντιληφθεί τις οσμές. Η λεπτότητα της όσφρησης είναι εξαιρετικά υψηλή στα ψάρια που κάνουν ιδιαίτερα μεγάλες μεταναστεύσεις.

Ειδικές προσαρμογές στη ζωή σε υδάτινα σώματα που στερεύουν.Στη Γη υπάρχουν πολλές προσωρινές, ρηχές δεξαμενές που εμφανίζονται μετά από πλημμύρες ποταμών, έντονες βροχές, λιώσιμο χιονιού κ.λπ. Σε αυτές τις δεξαμενές, παρά τη συντομία της ύπαρξής τους, εγκαθίστανται μια ποικιλία υδρόβιων οργανισμών.

Κοινά χαρακτηριστικά των κατοίκων των πισινών που στεγνώνουν είναι η ικανότητα να δίνουν για σύντομο χρονικό διάστημαπολυάριθμους απογόνους και αντέχουν μεγάλες περιόδους χωρίς νερό. Εκπρόσωποι πολλών ειδών θάβονται στη λάσπη, περνώντας σε κατάσταση μειωμένης ζωτικής δραστηριότητας - υποβίωση.Έτσι συμπεριφέρονται τα λέπια έντομα, τα cladocerans, τα planarians, τα ολιγοχαιτοειδή σκουλήκια, τα μαλάκια ακόμα και τα ψάρια όπως οι λιμνοθάλασσες, ο αφρικανικός πρωτόπτερος και το νοτιοαμερικανικό lepidosiren από τα lungfishes. Πολλά μικρά είδη σχηματίζουν κύστεις που μπορούν να αντέξουν την ξηρασία, όπως ηλίανθοι, βλεφαρίδες, ριζόποδα, ένας αριθμός κωπηπόποδων, στροβιλοειδών και νηματωδών του γένους Rhabditis. Άλλοι βιώνουν μια δυσμενή περίοδο στο εξαιρετικά ανθεκτικό στάδιο του αυγού. Τέλος, ορισμένοι μικροί κάτοικοι δεξαμενών αποξήρανσης έχουν μια μοναδική ικανότητα να στεγνώνουν σε κατάσταση μεμβράνης και όταν υγραίνονται, να συνεχίσουν την ανάπτυξη και την ανάπτυξη. Η ικανότητα ανοχής της πλήρους αφυδάτωσης του σώματος έχει αποκαλυφθεί σε rotifers του γένους Callidina, Philodina κ.λπ., tardigrades Macrobiotus, Echiniscus, νηματώδεις του γένους Tylenchus, Plectus, Cephalobus κ.λπ. Αυτά τα ζώα κατοικούν σε μικροδεξαμενές στα μαξιλάρια βρύα και λειχήνες και είναι προσαρμοσμένα σε ξαφνικές αλλαγές στις συνθήκες υγρασίας.

Το φιλτράρισμα ως είδος διατροφής.Πολλά υδροβιόντα έχουν ένα ειδικό σχέδιο τροφοδοσίας - αυτό είναι το φιλτράρισμα ή η καθίζηση σωματιδίων οργανικής προέλευσης που αιωρούνται στο νερό και πολυάριθμους μικρούς οργανισμούς (Εικ. 41).

Ρύζι. 41. Σύνθεση πλαγκτονικής τροφής ασκιδών από τη θάλασσα του Μπάρεντς (σύμφωνα με τον S. A. Zernov, 1949)

Αυτή η μέθοδος σίτισης, η οποία δεν απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας για την αναζήτηση θηράματος, είναι χαρακτηριστική για τα ελαστικά μαλάκια, τα άμισχα εχινόδερμα, τα πολυχαήτα, τα βρυόζωα, τα ασκίδια, τα πλαγκτονικά καρκινοειδή κ.λπ. (Εικ. 42). Τα ζώα που ταΐζουν με φίλτρο διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στον βιολογικό καθαρισμό των υδάτινων σωμάτων. Τα μύδια που ζουν σε μια έκταση 1 m2 μπορούν να διοχετεύουν 150–280 m3 νερού την ημέρα μέσω της κοιλότητας του μανδύα, κατακρημνίζοντας αιωρούμενα σωματίδια. Η δάφνια του γλυκού νερού, ο κύκλωπας ή το πιο άφθονο καρκινοειδές στον ωκεανό, το Calanus finmarchicus, φιλτράρουν έως και 1,5 λίτρο νερού ανά άτομο την ημέρα. Η παράκτια ζώνη του ωκεανού, ιδιαίτερα πλούσια σε συσσωρεύσεις οργανισμών που τρέφονται με φίλτρα, λειτουργεί ως αποτελεσματικό σύστημα καθαρισμού.

Ρύζι. 42. Συσκευές φιλτραρίσματος υδροβίων (σύμφωνα με τον S. A. Zernov, 1949):

1 – Προνύμφες Simulium midge στην πέτρα (α) και τα προσαρτήματα φίλτρου τους (β).

2 – πόδι φίλτρου του καρκινοειδούς Diaphanosoma brachyurum.

3 – βραγχιακές σχισμές της ασκιδικής Phasullia.

4 – Οστρακόδερμο Bosmina με φιλτραρισμένο εντερικό περιεχόμενο.

5 – τροφικό ρεύμα του βλεφαροφόρου Bursaria

Οι ιδιότητες του περιβάλλοντος καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τους τρόπους προσαρμογής των κατοίκων του, τον τρόπο ζωής και τις μεθόδους χρήσης των πόρων, δημιουργώντας αλυσίδες εξαρτήσεων αιτίας και αποτελέσματος. Έτσι, η υψηλή πυκνότητα του νερού καθιστά δυνατή την ύπαρξη πλαγκτόν και η παρουσία οργανισμών που επιπλέουν στο νερό είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη ενός τύπου διατροφής φιλτραρίσματος, στον οποίο είναι επίσης δυνατός ο καθιστικός τρόπος ζωής των ζώων. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας ισχυρός μηχανισμός αυτοκαθαρισμού υδάτινων σωμάτων με σημασία βιόσφαιρας. Περιλαμβάνει έναν τεράστιο αριθμό υδροβίων, τόσο βενθικών όσο και πελαγικών, από μονοκύτταρα πρωτόζωα έως σπονδυλωτά. Σύμφωνα με υπολογισμούς, όλο το νερό στις λίμνες της εύκρατης ζώνης διέρχεται από τη συσκευή φιλτραρίσματος των ζώων από αρκετές έως δεκάδες φορές κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου και ολόκληρος ο όγκος του Παγκόσμιου Ωκεανού φιλτράρεται μέσα σε λίγες ημέρες. Η διακοπή της δραστηριότητας των τροφοδοτικών φίλτρων από διάφορες ανθρωπογενείς επιδράσεις αποτελεί σοβαρή απειλή για τη διατήρηση της καθαρότητας του νερού.

4.2. Επίγειο-αέρα περιβάλλον ζωής

Το περιβάλλον εδάφους-αέρος είναι το πιο περίπλοκο όσον αφορά τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Η ζωή στη γη απαιτούσε προσαρμογές που αποδείχτηκαν δυνατές μόνο με ένα αρκετά υψηλό επίπεδο οργάνωσης φυτών και ζώων.

4.2.1. Ο αέρας ως περιβαλλοντικός παράγοντας για τους χερσαίους οργανισμούς

Η χαμηλή πυκνότητα του αέρα καθορίζει τη χαμηλή ανυψωτική του δύναμη και τη χαμηλή κινητικότητα του αέρα. Οι κάτοικοι του αέρα πρέπει να έχουν το δικό τους σύστημα υποστήριξης που υποστηρίζει το σώμα: φυτά - με διάφορους μηχανικούς ιστούς, ζώα - με στερεό ή, πολύ λιγότερο συχνά, υδροστατικό σκελετό. Επιπλέον, όλοι οι κάτοικοι του αέρα συνδέονται στενά με την επιφάνεια της γης, η οποία τους εξυπηρετεί για προσκόλληση και στήριξη. Η ζωή αιωρούμενη στον αέρα είναι αδύνατη.

Είναι αλήθεια ότι πολλοί μικροοργανισμοί και ζώα, σπόροι, σπόροι, φρούτα και γύρη φυτών υπάρχουν τακτικά στον αέρα και μεταφέρονται από ρεύματα αέρα (Εικ. 43), πολλά ζώα είναι ικανά να πετούν ενεργά, αλλά σε όλα αυτά τα είδη η κύρια λειτουργία του κύκλου ζωής τους - η αναπαραγωγή - πραγματοποιείται στην επιφάνεια της γης. Για τους περισσότερους από αυτούς, η παραμονή στον αέρα συνδέεται μόνο με την εγκατάσταση ή την αναζήτηση θηράματος.

Ρύζι. 43. Κατανομή αρθρόποδων εναέριου πλαγκτού ανά ύψος (σύμφωνα με τον Dajo, 1975)

Η χαμηλή πυκνότητα αέρα προκαλεί χαμηλή αντίσταση στην κίνηση. Ως εκ τούτου, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, πολλά χερσαία ζώα χρησιμοποίησαν τα οικολογικά οφέλη αυτής της ιδιότητας του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος, αποκτώντας την ικανότητα να πετούν. Το 75% των ειδών όλων των χερσαίων ζώων είναι ικανά για ενεργό πτήση, κυρίως έντομα και πτηνά, αλλά τα ιπτάμενα βρίσκονται επίσης μεταξύ θηλαστικών και ερπετών. Τα ζώα της ξηράς πετούν κυρίως με τη βοήθεια μυϊκών προσπαθειών, αλλά μερικά μπορούν επίσης να γλιστρήσουν χρησιμοποιώντας ρεύματα αέρα.

Χάρη στην κινητικότητα του αέρα και τις κάθετες και οριζόντιες κινήσεις των μαζών αέρα που υπάρχουν στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, είναι δυνατή η παθητική πτήση ορισμένων οργανισμών.

Ανεμοφιλία - η παλαιότερη μέθοδος επικονίασης φυτών. Όλα τα γυμνόσπερμα γονιμοποιούνται από τον άνεμο και μεταξύ των αγγειόσπερμων, τα ανεμόφιλα φυτά αποτελούν περίπου το 10% όλων των ειδών.

Ανεμοφιλία παρατηρείται στις οικογένειες της οξιάς, της σημύδας, της καρυδιάς, της φτελιάς, της κάνναβης, της τσουκνίδας, της καζουαρίνας, της χήνας, του φασκόμηλου, των δημητριακών, των φοινίκων και πολλών άλλων. Τα φυτά που επικονιάζονται με τον άνεμο έχουν μια σειρά από προσαρμογές που βελτιώνουν τις αεροδυναμικές ιδιότητες της γύρης τους, καθώς και μορφολογικά και βιολογικά χαρακτηριστικά που διασφαλίζουν την αποτελεσματικότητα της επικονίασης.

Η ζωή πολλών φυτών εξαρτάται πλήρως από τον άνεμο και η διασπορά γίνεται με τη βοήθειά του. Μια τέτοια διπλή εξάρτηση παρατηρείται σε έλατο, πεύκο, λεύκα, σημύδα, φτελιά, τέφρα, βαμβακερό γρασίδι, cattail, saxaul, dzhuzgun κ.λπ.

Πολλά είδη έχουν αναπτυχθεί ανεμοχορία– τακτοποίηση με ρεύματα αέρα. Η ανεμοχωρία είναι χαρακτηριστική των σπορίων, των σπόρων και των καρπών των φυτών, των κύστεων πρωτόζωων, των μικρών εντόμων, των αράχνων κ.λπ. Οι οργανισμοί που μεταφέρονται παθητικά με ρεύματα αέρα ονομάζονται συλλογικά αεροπλαγκτόν κατ' αναλογία με πλαγκτονικούς κατοίκους του υδάτινου περιβάλλοντος. Ειδικές προσαρμογές για παθητική πτήση είναι τα πολύ μικρά μεγέθη του σώματος, η αύξηση της έκτασής του λόγω εκφύσεων, η ισχυρή ανατομή, η μεγάλη σχετική επιφάνεια των φτερών, η χρήση ιστού κ.λπ. (Εικ. 44). Οι ανεμόχοροι σπόροι και οι καρποί των φυτών έχουν επίσης είτε πολύ μικρά μεγέθη (για παράδειγμα, σπόροι ορχιδέας) είτε μια ποικιλία εξαρτημάτων που μοιάζουν με φτερά και αλεξίπτωτα που αυξάνουν την ικανότητά τους να σχεδιάζουν (Εικ. 45).

Ρύζι. 44. Προσαρμογές για μεταφορά με ρεύματα αέρα σε έντομα:

1 – κουνούπι Cardiocrepis brevirostris;

2 – χοληδόχου Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 – προνύμφη τσιγγάνου Lymantria dispar

Ρύζι. 45. Προσαρμογές στη μεταφορά του ανέμου σε καρπούς και σπόρους φυτών:

1 – φλαμουριά Tilia intermedia;

2 – σφενδάμι Acer monspessulanum;

3 – σημύδα Betula pendula;

4 – βαμβακερό γρασίδι Eriophorum;

5 – πικραλίδα Taraxacum officinale;

6 – cattail Typha scuttbeworhii

Στη διασπορά μικροοργανισμών, ζώων και φυτών, τον κύριο ρόλο παίζουν τα ρεύματα αέρα κάθετης μεταφοράς και οι ασθενείς άνεμοι. Οι ισχυροί άνεμοι, οι καταιγίδες και οι τυφώνες έχουν επίσης σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις στους χερσαίους οργανισμούς.

Η χαμηλή πυκνότητα αέρα προκαλεί σχετικά χαμηλή πίεση στο έδαφος. Κανονικά είναι 760 mmHg. Τέχνη. Καθώς το υψόμετρο αυξάνεται, η πίεση μειώνεται. Σε υψόμετρο 5800 m είναι μόνο το μισό φυσιολογικό. Η χαμηλή πίεση μπορεί να περιορίσει την κατανομή των ειδών στα βουνά. Για τα περισσότερα σπονδυλωτά, το ανώτερο όριο ζωής είναι περίπου 6000 m Μια μείωση της πίεσης συνεπάγεται μείωση της παροχής οξυγόνου και αφυδάτωση των ζώων λόγω αύξησης του ρυθμού αναπνοής. Τα όρια της προώθησης των ανώτερων φυτών στα βουνά είναι περίπου τα ίδια. Κάπως πιο ανθεκτικά είναι τα αρθρόποδα (ελανοουρές, ακάρεα, αράχνες), τα οποία μπορούν να βρεθούν σε παγετώνες πάνω από τη γραμμή βλάστησης.

Γενικά, όλοι οι χερσαίοι οργανισμοί είναι πολύ πιο στενοβατικοί από τους υδρόβιους, καθώς οι κανονικές διακυμάνσεις της πίεσης στο περιβάλλον τους ισοδυναμούν με κλάσματα της ατμόσφαιρας και, ακόμη και για τα πουλιά που ανεβαίνουν σε μεγάλα ύψη, δεν υπερβαίνουν το 1/3 της κανονικής.

Σύσταση αερίου αέρα.Εκτός από τις φυσικές ιδιότητες του αέρα, οι χημικές του ιδιότητες είναι εξαιρετικά σημαντικές για την ύπαρξη των χερσαίων οργανισμών. Η σύνθεση αερίου του αέρα στο επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας είναι αρκετά ομοιογενής ως προς την περιεκτικότητα των κύριων συστατικών (άζωτο - 78,1%, οξυγόνο - 21,0, αργό - 0,9, διοξείδιο του άνθρακα - 0,035% κατ' όγκο) λόγω της υψηλής διαχυτικότητα αερίων και συνεχή ανάμιξη μεταφοράς και ρευμάτων ανέμου. Ωστόσο, διάφορες ακαθαρσίες αέριων, σταγονιδίων-υγρού και στερεών σωματιδίων (σκόνης) που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα από τοπικές πηγές μπορεί να έχουν σημαντική περιβαλλοντική σημασία.

Η υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο συνέβαλε στην αύξηση του μεταβολισμού στους χερσαίους οργανισμούς σε σύγκριση με τους πρωτογενείς υδρόβιους. Σε ένα επίγειο περιβάλλον, με βάση την υψηλή αποτελεσματικότητα των οξειδωτικών διεργασιών στο σώμα, προέκυψε η ομοιοθερμία των ζώων. Το οξυγόνο, λόγω της συνεχώς υψηλής περιεκτικότητάς του στον αέρα, δεν είναι παράγοντας που περιορίζει τη ζωή στο γήινο περιβάλλον. Μόνο κατά τόπους, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, δημιουργείται προσωρινή ανεπάρκεια, για παράδειγμα σε συσσωρεύσεις φυτικών υπολειμμάτων σε αποσύνθεση, αποθέματα σιτηρών, αλεύρων κ.λπ.

Η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ποικίλλει σε ορισμένες περιοχές του επιφανειακού στρώματος του αέρα μέσα σε αρκετά σημαντικά όρια. Για παράδειγμα, ελλείψει ανέμου στο κέντρο των μεγάλων πόλεων, η συγκέντρωσή του αυξάνεται δεκάδες φορές. Υπάρχουν τακτικές καθημερινές αλλαγές στην περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στα επιφανειακά στρώματα που σχετίζονται με το ρυθμό της φωτοσύνθεσης των φυτών. Οι εποχικές προκαλούνται από αλλαγές στην ένταση της αναπνοής των ζωντανών οργανισμών, κυρίως του μικροσκοπικού πληθυσμού των εδαφών. Αυξημένος κορεσμός του αέρα με διοξείδιο του άνθρακα συμβαίνει σε περιοχές ηφαιστειακής δραστηριότητας, κοντά σε ιαματικές πηγές και άλλες υπόγειες εξόδους αυτού του αερίου. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, το διοξείδιο του άνθρακα είναι τοξικό. Στη φύση, τέτοιες συγκεντρώσεις είναι σπάνιες.

Στη φύση, η κύρια πηγή διοξειδίου του άνθρακα είναι η λεγόμενη αναπνοή του εδάφους. Οι μικροοργανισμοί του εδάφους και τα ζώα αναπνέουν πολύ εντατικά. Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται από το έδαφος στην ατμόσφαιρα, ιδιαίτερα έντονα κατά τη διάρκεια της βροχής. Είναι άφθονο σε εδάφη που είναι μέτρια υγρά, καλά θερμαινόμενα και πλούσια σε οργανικά υπολείμματα. Για παράδειγμα, το έδαφος ενός δάσους οξιάς εκπέμπει CO 2 από 15 έως 22 kg/ha την ώρα και το μη γονιμοποιημένο αμμώδες έδαφος εκπέμπει μόνο 2 kg/ha.

Στις σύγχρονες συνθήκες, η ανθρώπινη δραστηριότητα στην καύση αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων έχει γίνει μια ισχυρή πηγή πρόσθετων ποσοτήτων CO 2 που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα.

Το άζωτο του αέρα είναι αδρανές αέριο για τους περισσότερους κατοίκους του χερσαίου περιβάλλοντος, αλλά ένας αριθμός προκαρυωτικών οργανισμών (οζίδια, Azotobacter, κλωστρίδια, γαλαζοπράσινα φύκια, κ.λπ.) έχουν την ικανότητα να το δεσμεύουν και να το εμπλέκουν στον βιολογικό κύκλο.

Ρύζι. 46. Βουνοπλαγιά με κατεστραμμένη βλάστηση λόγω εκπομπών διοξειδίου του θείου από τις γύρω βιομηχανικές επιχειρήσεις

Οι τοπικοί ρύποι που εισέρχονται στον αέρα μπορούν επίσης να επηρεάσουν σημαντικά τους ζωντανούς οργανισμούς. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τοξικές αέριες ουσίες - μεθάνιο, οξείδιο του θείου, μονοξείδιο του άνθρακα, οξείδιο του αζώτου, υδρόθειο, ενώσεις χλωρίου, καθώς και σωματίδια σκόνης, αιθάλη κ.λπ., που μολύνουν τον αέρα σε βιομηχανικές περιοχές. Η κύρια σύγχρονη πηγή χημικής και φυσικής ρύπανσης της ατμόσφαιρας είναι ανθρωπογενής: οι εργασίες διαφόρων βιομηχανικών επιχειρήσεων και μεταφορών, διάβρωση του εδάφους κ.λπ. Το οξείδιο του θείου (SO 2), για παράδειγμα, είναι τοξικό για τα φυτά ακόμη και σε συγκεντρώσεις από πενήντα χιλιοστό έως ένα εκατομμυριοστό του όγκου του αέρα. Γύρω από βιομηχανικά κέντρα που μολύνουν την ατμόσφαιρα με αυτό το αέριο, σχεδόν όλη η βλάστηση πεθαίνει (Εικ. 46). Ορισμένα είδη φυτών είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στο SO 2 και χρησιμεύουν ως ευαίσθητος δείκτης της συσσώρευσής του στον αέρα. Για παράδειγμα, πολλοί λειχήνες πεθαίνουν ακόμη και με ίχνη οξειδίου του θείου στη γύρω ατμόσφαιρα. Η παρουσία τους στα δάση γύρω από τις μεγάλες πόλεις υποδηλώνει υψηλή καθαρότητα του αέρα. Η αντοχή των φυτών στις ακαθαρσίες στον αέρα λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή ειδών για εξωραϊσμό σε κατοικημένες περιοχές. Ευαίσθητο στον καπνό, για παράδειγμα, κοινή ερυθρελάτη και πεύκο, σφενδάμι, φλαμουριά, σημύδα. Τα πιο ανθεκτικά είναι η thuja, η καναδική λεύκα, ο αμερικανικός σφένδαμος, ο σαμπούκος και μερικά άλλα.

4.2.2. Έδαφος και ανακούφιση. Καιρικά και κλιματικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος εδάφους-αέρα

Εδαφικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες.Οι ιδιότητες του εδάφους και το έδαφος επηρεάζουν επίσης τις συνθήκες διαβίωσης των χερσαίων οργανισμών, κυρίως των φυτών. Οι ιδιότητες της επιφάνειας της γης που έχουν οικολογικό αντίκτυπο στους κατοίκους της ονομάζονται συλλογικά εδαφικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες (από το ελληνικό «edaphos» - θεμέλιο, έδαφος).

Η φύση του ριζικού συστήματος του φυτού εξαρτάται από το υδροθερμικό καθεστώς, τον αερισμό, τη σύνθεση, τη σύνθεση και τη δομή του εδάφους. Για παράδειγμα, τα ριζικά συστήματα των ειδών δέντρων (σημύδα, πεύκη) σε περιοχές με μόνιμο παγετό βρίσκονται σε μικρά βάθη και απλώνονται ευρέως. Όπου δεν υπάρχει μόνιμος παγετός, τα ριζικά συστήματα αυτών των ίδιων φυτών είναι λιγότερο διαδεδομένα και διεισδύουν βαθύτερα. Σε πολλά φυτά στέπας, οι ρίζες μπορούν να φτάσουν στο νερό από μεγάλα βάθη ταυτόχρονα, έχουν επίσης πολλές επιφανειακές ρίζες στον πλούσιο σε χούμο εδαφικό ορίζοντα, από όπου τα φυτά απορροφούν στοιχεία. ορυκτή διατροφή. Σε υδάτινο, κακώς αεριζόμενο έδαφος σε μαγγρόβια, πολλά είδη έχουν ειδικές αναπνευστικές ρίζες - πνευμοφόρα.

Ένας αριθμός οικολογικών ομάδων φυτών μπορεί να διακριθεί σε σχέση με τις διαφορετικές ιδιότητες του εδάφους.

Έτσι, ανάλογα με την αντίδραση στην οξύτητα του εδάφους, διακρίνουν: 1) οξεόφιλοςείδη - αναπτύσσονται σε όξινα εδάφη με pH μικρότερο από 6,7 (φυτά από σφάγνους, λευκό γρασίδι). 2) ουδετεροφιλικό -έλκονται προς εδάφη με pH 6,7–7,0 (τα περισσότερα καλλιεργούμενα φυτά). 3) βασεόφιλος– αναπτύσσονται σε pH άνω του 7,0 (mordovnik, δασική ανεμώνη). 4) αδιάφορος -μπορεί να αναπτυχθεί σε εδάφη με διαφορετικές τιμές pH (κρίνος της κοιλάδας, φέσουα προβάτων).

Σε σχέση με την ακαθάριστη σύνθεση του εδάφους υπάρχουν: 1) ολιγοτροφικόςφυτά που είναι ικανοποιημένα με μικρή ποσότητα στοιχείων τέφρας (Scots Pine). 2) ευτροφικός,εκείνα που χρειάζονται μεγάλη ποσότητα στοιχείων τέφρας (βελανιδιά, κοινό φραγκοστάφυλο, πολυετή ξυλόχορτο). 3) μεσοτροφική,απαιτούν μέτρια ποσότητα στοιχείων τέφρας (κοινό έλατο).

Νιτρόφιλα– φυτά που προτιμούν εδάφη πλούσια σε άζωτο (τσουκνίδα).

Τα φυτά των αλατούχων εδαφών σχηματίζουν μια ομάδα αλόφυτα(σολερός, σαρκαζάν, κοκπέκ).

Ορισμένα είδη φυτών περιορίζονται σε διαφορετικά υποστρώματα: πετρόφυτααναπτύσσονται σε βραχώδη εδάφη και ψαμμόφυτακατοικούν σε κινούμενες άμμους.

Το έδαφος και η φύση του εδάφους επηρεάζουν τη συγκεκριμένη κίνηση των ζώων. Για παράδειγμα, τα οπληφόρα, οι στρουθοκάμηλοι και οι στρουθοκάμηλοι που ζουν σε ανοιχτούς χώρους χρειάζονται σκληρό έδαφος για να ενισχύσουν την απώθηση όταν τρέχουν γρήγορα. Στις σαύρες που ζουν σε κινούμενες άμμους, τα δάχτυλα των ποδιών έχουν κρόσσια με κεράτινα λέπια, που αυξάνει την επιφάνεια στήριξης (Εικ. 47). Για επίγειους κατοίκουςΌταν σκάβετε τρύπες, τα πυκνά εδάφη είναι δυσμενή. Η φύση του εδάφους σε ορισμένες περιπτώσεις επηρεάζει την κατανομή των χερσαίων ζώων που σκάβουν λαγούμια, τρυπώνουν στο έδαφος για να ξεφύγουν από τη ζέστη ή τους θηρευτές ή γεννούν αυγά στο έδαφος κ.λπ.

Ρύζι. 47. Γκέκο με βεντάλια - κάτοικος της άμμου της Σαχάρας: Α - γκέκο με βεντάλια. Β – πόδι γκέκο

Καιρικά χαρακτηριστικά.Οι συνθήκες διαβίωσης στο περιβάλλον εδάφους-αέρα είναι περίπλοκες, επιπλέον, αλλαγές του καιρού. Καιρός - πρόκειται για μια συνεχώς μεταβαλλόμενη κατάσταση της ατμόσφαιρας στην επιφάνεια της γης μέχρι υψόμετρο περίπου 20 km (το όριο της τροπόσφαιρας). Η μεταβλητότητα του καιρού εκδηλώνεται με μια συνεχή διακύμανση του συνδυασμού περιβαλλοντικών παραγόντων όπως θερμοκρασία και υγρασία, συννεφιά, βροχόπτωση, ένταση και κατεύθυνση ανέμου κ.λπ. Οι καιρικές αλλαγές, μαζί με τη φυσική τους εναλλαγή στον ετήσιο κύκλο, χαρακτηρίζονται από μη περιοδικές διακυμάνσεις, γεγονός που περιπλέκει σημαντικά τις συνθήκες ύπαρξης χερσαίων οργανισμών. Ο καιρός επηρεάζει τη ζωή των υδρόβιων κατοίκων σε πολύ μικρότερο βαθμό και μόνο στον πληθυσμό των επιφανειακών στρωμάτων.

Το κλίμα της περιοχής.Το μακροπρόθεσμο καιρικό καθεστώς χαρακτηρίζει κλίμα της περιοχής. Η έννοια του κλίματος περιλαμβάνει όχι μόνο τις μέσες τιμές των μετεωρολογικών φαινομένων, αλλά και τον ετήσιο και ημερήσιο κύκλο τους, τις αποκλίσεις από αυτό και τη συχνότητά τους. Το κλίμα καθορίζεται από τις γεωγραφικές συνθήκες της περιοχής.

Η ζωνική ποικιλομορφία του κλίματος περιπλέκεται από τη δράση των ανέμων των μουσώνων, την κατανομή των κυκλώνων και των αντικυκλώνων, την επίδραση των οροσειρών στην κίνηση των αέριων μαζών, τον βαθμό απόστασης από τον ωκεανό (ηπειρωτικότητα) και πολλούς άλλους τοπικούς παράγοντες. Στα βουνά υπάρχει μια κλιματική ζώνη, παρόμοια με την αλλαγή των ζωνών από χαμηλά σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Όλα αυτά δημιουργούν μια εξαιρετική ποικιλομορφία συνθηκών διαβίωσης στη στεριά.

Για τους περισσότερους χερσαίους οργανισμούς, ιδιαίτερα τους μικρούς, δεν είναι τόσο σημαντικό το κλίμα της περιοχής όσο οι συνθήκες του άμεσου ενδιαιτήματός τους. Πολύ συχνά, τοπικά περιβαλλοντικά στοιχεία (ανάγλυφο, έκθεση, βλάστηση κ.λπ.) αλλάζουν το καθεστώς θερμοκρασίας, υγρασίας, φωτός, αέρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή με τέτοιο τρόπο ώστε να διαφέρει σημαντικά από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής. Τέτοιες τοπικές κλιματικές τροποποιήσεις που αναπτύσσονται στο επιφανειακό στρώμα του αέρα ονομάζονται μικροκλίμα. Κάθε ζώνη έχει πολύ διαφορετικά μικροκλίματα. Μπορούν να εντοπιστούν μικροκλίματα αυθαίρετα μικρών περιοχών. Για παράδειγμα, δημιουργείται ένα ειδικό καθεστώς στα στεφάνια των λουλουδιών, το οποίο χρησιμοποιούν τα έντομα που ζουν εκεί. Οι διαφορές στη θερμοκρασία, την υγρασία του αέρα και την ισχύ του ανέμου είναι ευρέως γνωστές. ανοιχτό χώροκαι στο δάσος, στο γρασίδι και πάνω από γυμνές περιοχές του εδάφους, στις πλαγιές βόρειων και νότιων εκθέσεων κ.λπ. Ένα ιδιαίτερο σταθερό μικροκλίμα εμφανίζεται σε λαγούμια, φωλιές, κοιλότητες, σπηλιές και άλλα κλειστά μέρη.

Κατακρήμνιση.Εκτός από την παροχή νερού και τη δημιουργία αποθεμάτων υγρασίας, μπορούν να παίξουν και άλλους οικολογικούς ρόλους. Έτσι, οι έντονες βροχοπτώσεις ή το χαλάζι έχουν μερικές φορές μηχανική επίδραση στα φυτά ή στα ζώα.

Ο οικολογικός ρόλος της χιονοκάλυψης είναι ιδιαίτερα ποικίλος. Οι ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας διεισδύουν στο βάθος του χιονιού μόνο έως και 25 cm, η θερμοκρασία παραμένει σχεδόν αμετάβλητη. Με παγετούς -20-30 °C κάτω από ένα στρώμα χιονιού 30-40 cm, η θερμοκρασία είναι μόνο ελαφρώς κάτω από το μηδέν. Η βαθιά χιονοκάλυψη προστατεύει τους οφθαλμούς ανανέωσης και προστατεύει τα πράσινα μέρη των φυτών από το πάγωμα. πολλά είδη πέφτουν κάτω από το χιόνι χωρίς να ρίξουν το φύλλωμά τους, για παράδειγμα, τριχωτό γρασίδι, Veronica officinalis, χλοοτάπητα κ.λπ.

Ρύζι. 48. Σχέδιο τηλεμετρικής μελέτης του καθεστώτος θερμοκρασίας της φουντουκιάς που βρίσκεται σε μια χιονοτρύπα (σύμφωνα με τον A.V. Andreev, A.V. Krechmar, 1976)

Τα μικρά ζώα της ξηράς οδηγούν επίσης έναν ενεργό τρόπο ζωής το χειμώνα, δημιουργώντας ολόκληρες στοές από τούνελ κάτω από το χιόνι και στο πάχος του. Για ορισμένα είδη που τρέφονται με χιονισμένη βλάστηση, είναι μάλιστα χαρακτηριστικό χειμερινή αναπαραγωγή, το οποίο σημειώνεται, για παράδειγμα, σε λέμινγκ, ποντίκια με ξύλο και κιτρινόλαιμο, πλήθος βολβών, αρουραίους νερού κ.λπ. 48).

Η χειμερινή χιονοκάλυψη δυσκολεύει τα μεγάλα ζώα να βρουν τροφή. Πολλά οπληφόρα (τάρανδοι, αγριογούρουνα, βόδια μόσχου) τρέφονται αποκλειστικά με χιονισμένη βλάστηση το χειμώνα και η βαθιά χιονοκάλυψη, και ειδικά η σκληρή κρούστα στην επιφάνειά του που εμφανίζεται σε συνθήκες παγετού, τα καταδικάζει σε πείνα. Κατά τη διάρκεια της νομαδικής κτηνοτροφίας στην προεπαναστατική Ρωσία, έγινε μια τεράστια καταστροφή στις νότιες περιοχές γιούτα – μαζική θνησιμότητα των ζώων ως αποτέλεσμα παγετώνων, στερώντας τα ζώα από τροφή. Η κίνηση σε χαλαρό βαθύ χιόνι είναι επίσης δύσκολη για τα ζώα. Οι αλεπούδες, για παράδειγμα, στους χιονισμένους χειμώνες προτιμούν περιοχές στο δάσος κάτω από πυκνά έλατα, όπου το στρώμα του χιονιού είναι πιο λεπτό και σχεδόν ποτέ δεν βγαίνουν σε ανοιχτά ξέφωτα και άκρες των δασών. Το βάθος του χιονιού μπορεί να περιορίσει τη γεωγραφική κατανομή των ειδών. Για παράδειγμα, τα πραγματικά ελάφια δεν διεισδύουν βόρεια σε εκείνες τις περιοχές όπου το πάχος του χιονιού το χειμώνα είναι μεγαλύτερο από 40-50 cm.

Η λευκότητα του χιονιού αποκαλύπτει σκοτεινά ζώα. Η επιλογή για καμουφλάζ που ταιριάζει με το χρώμα του φόντου προφανώς έπαιξε σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση εποχιακών αλλαγών χρώματος στην πέρδικα πταρμιγκάν και τούνδρα, στο λαγό του βουνού, στην ερμίνα, στη νυφίτσα και στην αρκτική αλεπού. Στα Commander Islands, μαζί με τις λευκές αλεπούδες, υπάρχουν πολλές μπλε αλεπούδες. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις των ζωολόγων, οι τελευταίοι μένουν κυρίως κοντά σε σκοτεινά βράχια και λωρίδες surf χωρίς πάγο, ενώ οι λευκοί προτιμούν περιοχές με χιονοκάλυψη.

4.3. Το έδαφος ως βιότοπος

4.3.1. Χαρακτηριστικά του εδάφους

Το έδαφος είναι ένα χαλαρό λεπτό επιφανειακό στρώμα γης σε επαφή με τον αέρα. Παρά το ασήμαντο πάχος του, αυτό το κέλυφος της Γης παίζει ζωτικό ρόλο στην εξάπλωση της ζωής. Το έδαφος δεν είναι απλώς ένα στερεό σώμα, όπως τα περισσότερα πετρώματα της λιθόσφαιρας, αλλά ένα πολύπλοκο τριφασικό σύστημα στο οποίο τα στερεά σωματίδια περιβάλλονται από αέρα και νερό. Διαποτίζεται από κοιλότητες γεμάτες με μείγμα αερίων και υδατικών διαλυμάτων, και ως εκ τούτου αναπτύσσονται εξαιρετικά διαφορετικές συνθήκες σε αυτό, ευνοϊκές για τη ζωή πολλών μικρο- και μακροοργανισμών (Εικ. 49). Στο έδαφος, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας εξομαλύνονται σε σύγκριση με το επιφανειακό στρώμα του αέρα και η παρουσία υπόγειων υδάτων και η διείσδυση των βροχοπτώσεων δημιουργούν αποθέματα υγρασίας και παρέχουν ένα καθεστώς υγρασίας ενδιάμεσο μεταξύ του υδάτινου και του χερσαίου περιβάλλοντος. Το έδαφος συγκεντρώνει αποθέματα οργανικών και ανόργανων ουσιών που προμηθεύονται από την ετοιμοθάνατη βλάστηση και τα πτώματα ζώων. Όλα αυτά καθορίζουν τον μεγαλύτερο κορεσμό του εδάφους από ζωή.

Τα ριζικά συστήματα των χερσαίων φυτών είναι συγκεντρωμένα στο έδαφος (Εικ. 50).

Ρύζι. 49. Υπόγεια περάσματα της βολίδας του Brandt: A – κάτοψη. Β – πλάγια όψη

Ρύζι. 50. Τοποθέτηση ριζών σε χώμα στέπας chernozem (σύμφωνα με τον M. S. Shalyt, 1950)

Κατά μέσο όρο, ανά 1 m 2 στρώματος εδάφους υπάρχουν περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια πρωτόζωα κύτταρα, εκατομμύρια rotifers και tardigrades, δεκάδες εκατομμύρια νηματώδεις, δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες ακάρεα και ελατήρια, χιλιάδες άλλα αρθρόποδα, δεκάδες χιλιάδες enchytraeids, δεκάδες και εκατοντάδες γαιοσκώληκες, μαλάκια και άλλα ασπόνδυλα. Επιπλέον, 1 cm 2 εδάφους περιέχει δεκάδες και εκατοντάδες εκατομμύρια βακτήρια, μικροσκοπικούς μύκητες, ακτινομύκητες και άλλους μικροοργανισμούς. Στα φωτισμένα επιφανειακά στρώματα, εκατοντάδες χιλιάδες φωτοσυνθετικά κύτταρα πράσινων, κιτρινοπράσινων, διατόμων και γαλαζοπράσινων φυκών ζουν σε κάθε γραμμάριο. Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι εξίσου χαρακτηριστικά του εδάφους με τα μη ζωντανά συστατικά του. Ως εκ τούτου, ο V.I Vernadsky ταξινόμησε το έδαφος ως ένα βιο-αδρανές σώμα της φύσης, τονίζοντας τον κορεσμό του με τη ζωή και την άρρηκτη σύνδεσή του με αυτό.

Η ετερογένεια των συνθηκών του εδάφους είναι πιο έντονη στην κατακόρυφη κατεύθυνση. Με το βάθος, ένας αριθμός από τους σημαντικότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη ζωή των κατοίκων του εδάφους αλλάζουν δραματικά. Πρώτα απ 'όλα, αυτό σχετίζεται με τη δομή του εδάφους. Περιέχει τρεις κύριους ορίζοντες, που διαφέρουν ως προς τις μορφολογικές και χημικές ιδιότητες: 1) τον ανώτερο ορίζοντας συσσώρευσης χούμου Α, στον οποίο συσσωρεύεται και μετασχηματίζεται οργανική ύλη και από τον οποίο μερικές από τις ενώσεις μεταφέρονται με τα νερά πλύσης. 2) ο ορίζοντας inwash, ή ο παραθαλάσσιος ορίζοντας Β, όπου οι ουσίες που ξεπλένονται από πάνω καθιζάνουν και μετασχηματίζονται, και 3) το μητρικό πέτρωμα ή ο ορίζοντας C, το υλικό του οποίου μετατρέπεται σε χώμα.

Μέσα σε κάθε ορίζοντα διακρίνονται περισσότερα υποδιαιρούμενα στρώματα, τα οποία επίσης διαφέρουν πολύ στις ιδιότητες. Για παράδειγμα, σε μια εύκρατη κλιματική ζώνη κάτω από κωνοφόρα ή μικτά δάση ο ορίζοντας ΕΝΑαποτελείται από σκουπίδια (A 0)– ένα στρώμα χαλαρής συσσώρευσης φυτικών υπολειμμάτων, ένα στρώμα χούμου σκούρου χρώματος (Α'1),στην οποία σωματίδια οργανικής προέλευσης αναμειγνύονται με ορυκτά, και ένα στρώμα podzolic (Α2)– σταχτογκρι χρώμα, στο οποίο κυριαρχούν οι ενώσεις του πυριτίου και όλες οι διαλυτές ουσίες πλένονται στα βάθη του προφίλ του εδάφους. Τόσο η δομή όσο και η χημεία αυτών των στρωμάτων είναι πολύ διαφορετικές, και ως εκ τούτου οι ρίζες των φυτών και οι κάτοικοι του εδάφους, που κινούνται μόλις μερικά εκατοστά πάνω ή κάτω, βρίσκονται σε διαφορετικές συνθήκες.

Τα μεγέθη των κοιλοτήτων μεταξύ των σωματιδίων του εδάφους που είναι κατάλληλα για να ζήσουν τα ζώα συνήθως μειώνονται γρήγορα με το βάθος. Για παράδειγμα, στα λιβάδια εδάφη η μέση διάμετρος των κοιλοτήτων σε βάθος 0–1 cm είναι 3 mm, σε 1–2 cm – 2 mm και σε βάθος 2–3 cm – μόνο 1 mm. βαθύτερα οι πόροι του εδάφους είναι ακόμη μικρότεροι. Η πυκνότητα του εδάφους αλλάζει επίσης με το βάθος. Τα πιο χαλαρά στρώματα είναι αυτά που περιέχουν οργανική ύλη. Το πορώδες αυτών των στρωμάτων καθορίζεται από το γεγονός ότι οι οργανικές ουσίες κολλούν ορυκτά σωματίδια σε μεγαλύτερα συσσωματώματα, ο όγκος των κοιλοτήτων μεταξύ των οποίων αυξάνεται. Ο παραθαλάσσιος ορίζοντας είναι συνήθως ο πιο πυκνός ΣΕ,τσιμέντο από κολλοειδή σωματίδια που ξεπλένονται σε αυτό.

Η υγρασία στο έδαφος υπάρχει σε διάφορες καταστάσεις: 1) δεσμευμένη (υγροσκοπική και μεμβράνη) σταθερά συγκρατημένη από την επιφάνεια των σωματιδίων του εδάφους. 2) το τριχοειδές καταλαμβάνει μικρούς πόρους και μπορεί να κινηθεί κατά μήκος τους σε διαφορετικές κατευθύνσεις. 3) Η βαρυτική γεμίζει μεγαλύτερα κενά και σιγά-σιγά διαρρέει κάτω από την επίδραση της βαρύτητας. 4) ατμού περιέχεται στον αέρα του εδάφους.

Η περιεκτικότητα σε νερό ποικίλλει σε διαφορετικά εδάφη και σε διαφορετικούς χρόνους. Εάν υπάρχει υπερβολική βαρυτική υγρασία, τότε το καθεστώς του εδάφους είναι κοντά στο καθεστώς των ταμιευτήρων. Μόνο σε ξηρό έδαφος δεσμευμένο νερόκαι οι συνθήκες πλησιάζουν αυτές στην ξηρά. Ωστόσο, ακόμη και στα πιο ξηρά εδάφη, ο αέρας είναι πιο υγρός από τον αέρα του εδάφους, επομένως οι κάτοικοι του εδάφους είναι πολύ λιγότερο επιρρεπείς στην απειλή ξήρανσης παρά στην επιφάνεια.

Η σύνθεση του αέρα του εδάφους ποικίλλει. Με το βάθος, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο σε αυτό μειώνεται πολύ και η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται. Λόγω της παρουσίας οργανικών ουσιών που αποσυντίθενται στο έδαφος, ο αέρας του εδάφους μπορεί να περιέχει υψηλή συγκέντρωση τοξικών αερίων όπως αμμωνία, υδρόθειο, μεθάνιο κ.λπ. συμβαίνουν σε ορισμένα σημεία.

Διακυμάνσεις στη θερμοκρασία κοπής μόνο στην επιφάνεια του εδάφους. Εδώ μπορούν να είναι ακόμη πιο δυνατά από ό,τι στο επιφανειακό στρώμα του αέρα. Ωστόσο, με κάθε εκατοστό σε βάθος, οι ημερήσιες και εποχιακές αλλαγές θερμοκρασίας γίνονται όλο και λιγότερες και σε βάθος 1–1,5 m ουσιαστικά δεν είναι πλέον ανιχνεύσιμες (Εικ. 51).

Ρύζι. 51. Μείωση των ετήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας του εδάφους με το βάθος (σύμφωνα με τον K. Schmidt-Nilsson, 1972). Το σκιασμένο τμήμα είναι το εύρος των ετήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας

Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά οδηγούν στο γεγονός ότι, παρά τη μεγάλη ετερογένεια των περιβαλλοντικών συνθηκών στο έδαφος, λειτουργεί ως ένα αρκετά σταθερό περιβάλλον, ειδικά για τους κινητούς οργανισμούς. Η απότομη κλίση της θερμοκρασίας και της υγρασίας στο προφίλ του εδάφους επιτρέπει στα ζώα του εδάφους να παρέχουν στους εαυτούς τους ένα κατάλληλο οικολογικό περιβάλλον μέσω μικρομετακινήσεων.

4.3.2. Κάτοικοι του εδάφους

Η ετερογένεια του εδάφους οδηγεί στο γεγονός ότι για οργανισμούς διαφορετικών μεγεθών λειτουργεί ως διαφορετικό περιβάλλον. Για τους μικροοργανισμούς, η τεράστια συνολική επιφάνεια των σωματιδίων του εδάφους έχει ιδιαίτερη σημασία, καθώς η συντριπτική πλειοψηφία του μικροβιακού πληθυσμού είναι προσροφημένη πάνω τους. Η πολυπλοκότητα του εδαφικού περιβάλλοντος δημιουργεί μια μεγάλη ποικιλία συνθηκών για μια μεγάλη ποικιλία λειτουργικών ομάδων: αερόβια και αναερόβια, καταναλωτές οργανικών και ορυκτών ενώσεων. Η κατανομή των μικροοργανισμών στο έδαφος χαρακτηρίζεται από λεπτή εστίαση, αφού ακόμη και μέσα σε λίγα χιλιοστά μπορούν να αλλάξουν διαφορετικές οικολογικές ζώνες.

Για μικρά ζώα του εδάφους (Εικ. 52, 53), τα οποία συνδυάζονται με το όνομα μικροπανίδα (πρωτόζωα, rotifers, tardigrades, νηματώδεις κ.λπ.), το έδαφος είναι ένα σύστημα μικροδεξαμενών. Ουσιαστικά αυτό είναι υδρόβιους οργανισμούς. Ζουν σε πόρους του εδάφους γεμάτους με βαρυτικό ή τριχοειδές νερό και μέρος της ζωής μπορεί, όπως οι μικροοργανισμοί, να είναι σε προσροφημένη κατάσταση στην επιφάνεια των σωματιδίων σε λεπτά στρώματα υγρασίας μεμβράνης. Πολλά από αυτά τα είδη ζουν επίσης σε συνηθισμένα υδάτινα σώματα. Ωστόσο, οι εδαφικές μορφές είναι πολύ μικρότερες από αυτές του γλυκού νερού και, επιπλέον, διακρίνονται από την ικανότητά τους να παραμείνουν σε μια εγκεφαλική κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα, περιμένοντας δυσμενείς περιόδους. Ενώ οι αμοιβάδες του γλυκού νερού έχουν μέγεθος 50-100 μικρά, οι αμοιβάδες του εδάφους είναι μόνο 10-15. Οι εκπρόσωποι των μαστιγωτών είναι ιδιαίτερα μικροί, συχνά μόνο 2-5 μικρά. Οι βλεφαρίδες του εδάφους έχουν επίσης μεγέθη νάνων και, επιπλέον, μπορούν να αλλάξουν πολύ το σχήμα του σώματός τους.

Ρύζι. 52. Αμοιβάδες που τρέφονται με βακτήρια σε σάπια φύλλα του δάσους

Ρύζι. 53. Μικροπανίδα του εδάφους (σύμφωνα με τον W. Dunger, 1974):

1–4 – μαστίγια; 5–8 – γυμνές αμοιβάδες. 9-10 – κληρονομικές αμοιβάδες. 11–13 – βλεφαρίδες; 14–16 – στρογγυλά σκουλήκια 17–18 – στροφείς· 19–20 – αργά

Σε ελαφρώς μεγαλύτερα ζώα που αναπνέουν αέρα, το έδαφος εμφανίζεται ως ένα σύστημα μικρών σπηλαίων. Τέτοια ζώα ομαδοποιούνται με το όνομα μεσοπανίδα (Εικ. 54). Τα μεγέθη των εκπροσώπων της μεσοπανίδας του εδάφους κυμαίνονται από δέκατα έως 2-3 mm. Η ομάδα αυτή περιλαμβάνει κυρίως αρθρόποδα: πολυάριθμες ομάδες ακάρεων, πρωτογενή έντομα χωρίς φτερά (collembolas, proturus, δίουρα έντομα), μικρά είδη φτερωτών εντόμων, symphila σαρανταποδαρούσες κ.λπ. Δεν έχουν ιδιαίτερες προσαρμογές για σκάψιμο. Σέρνονται κατά μήκος των τοίχων των κοιλοτήτων του εδάφους χρησιμοποιώντας τα άκρα τους ή στριφογυρίζουν σαν σκουλήκι. Ο αέρας του εδάφους κορεσμένος με υδρατμούς επιτρέπει την αναπνοή μέσω των καλυμμάτων. Πολλά είδη δεν έχουν σύστημα τραχείας. Τέτοια ζώα είναι πολύ ευαίσθητα στο στέγνωμα. Το κύριο μέσο διαφυγής από τις διακυμάνσεις της υγρασίας του αέρα είναι να προχωρήσουμε βαθύτερα. Αλλά η πιθανότητα βαθιάς μετανάστευσης μέσω των κοιλοτήτων του εδάφους περιορίζεται από μια ταχεία μείωση της διαμέτρου των πόρων, επομένως η κίνηση μέσα από τις τρύπες του εδάφους είναι προσβάσιμη μόνο στα μικρότερα είδη. Οι μεγαλύτεροι εκπρόσωποι της μεσοπανίδας έχουν κάποιες προσαρμογές που τους επιτρέπουν να ανέχονται μια προσωρινή μείωση της υγρασίας του αέρα του εδάφους: προστατευτικά λέπια στο σώμα, μερική αδιαπερατότητα του περιβλήματος, ένα συμπαγές κέλυφος με παχύ τοίχωμα με επιμήκη σε συνδυασμό με ένα πρωτόγονο σύστημα τραχείας που εξασφαλίζει την αναπνοή.

Ρύζι. 54. Μεσοπανίδα του εδάφους (no W. Danger, 1974):

1 - ψεύτικο σκοριό 2 – γκάμα νέο καμπάνα. 3–4 ακάρεα oribatid? 5 – σαρανταποδαρούσα pauroioda; 6 – προνύμφη κουνουπιού chironomid. 7 - σκαθάρι από αυτήν την οικογένεια. Ptiliidae; 8–9 ανοιξιάτικες ουρές

Οι εκπρόσωποι της μεσοπανίδας επιβιώνουν σε περιόδους πλημμύρας του εδάφους σε φυσαλίδες αέρα. Ο αέρας συγκρατείται γύρω από το σώμα των ζώων λόγω του μη βρέξιμου περιβλήματος τους, το οποίο είναι επίσης εξοπλισμένο με τρίχες, λέπια κ.λπ. Η φυσαλίδα αέρα χρησιμεύει ως ένα είδος «φυσικού βραγχίου» για ένα μικρό ζώο. Η αναπνοή πραγματοποιείται λόγω της διάχυσης του οξυγόνου στο στρώμα αέρα από το περιβάλλον νερό.

Οι εκπρόσωποι της μικρο- και της μεσοπανίδας είναι σε θέση να ανέχονται τη χειμερινή κατάψυξη του εδάφους, καθώς τα περισσότερα είδη δεν μπορούν να μετακινηθούν προς τα κάτω από στρώματα που εκτίθενται σε αρνητικές θερμοκρασίες.

Τα μεγαλύτερα ζώα του εδάφους, με μεγέθη σώματος από 2 έως 20 mm, ονομάζονται αντιπρόσωποι μακροπανίδα (Εικ. 55). Πρόκειται για προνύμφες εντόμων, σαρανταποδαρούσες, εγχυτραΐδες, γαιοσκώληκες κ.λπ. Για αυτούς, το έδαφος είναι ένα πυκνό μέσο που παρέχει σημαντική μηχανική αντίσταση κατά την κίνηση. Αυτές οι σχετικά μεγάλες μορφές κινούνται στο έδαφος είτε διαστέλλοντας φυσικά πηγάδια σπρώχνοντας σωματίδια εδάφους είτε σκάβοντας νέες σήραγγες. Και οι δύο μέθοδοι κίνησης αφήνουν ένα αποτύπωμα στην εξωτερική δομή των ζώων.

Ρύζι. 55. Soil macrofauna (no W. Danger, 1974):

1 - γαιοσκώληκας? 2 – Ξυλοψείρες? 3 – σαρανταποδαρούσα; 4 – δύο πόδια σαρανταποδαρούσα? 5 – προνύμφη αλεσμένου σκαθαριού· 6 – κλικ προνύμφη σκαθαριού? 7 – κρεατοελιά κρίκετ? 8 - Προνύμφη Χρουστσόφ

Η ικανότητα κίνησης μέσα από λεπτές τρύπες, σχεδόν χωρίς να καταφεύγουμε σε σκάψιμο, είναι εγγενής μόνο σε είδη που έχουν σώμα με μικρή διατομή, ικανό να κάμπτεται έντονα σε περάσματα με τύλιγμα (σαρανταποδαρούσες - δρύπες και γεωφίλους). Διαχωρίζοντας τα σωματίδια του εδάφους λόγω της πίεσης των τοιχωμάτων του σώματος, οι γαιοσκώληκες, οι προνύμφες κουνουπιών με μακριά πόδια κ.λπ. μετακινούνται, αφού στερεώσουν το πίσω άκρο, λεπταίνουν και επιμηκύνουν το μπροστινό μέρος, διεισδύοντας σε στενές σχισμές του εδάφους και στη συνέχεια ασφαλίζουν το μπροστινό μέρος. του σώματος και να αυξήσει τη διάμετρό του. Σε αυτή την περίπτωση, στην εκτεταμένη περιοχή, λόγω της εργασίας των μυών, δημιουργείται μια ισχυρή υδραυλική πίεση του μη συμπιέσιμου ενδοκοιλιακού υγρού: στα σκουλήκια - το περιεχόμενο των κολομικών σάκων και στις τιπουλίδες - η αιμολέμφος. Η πίεση μεταδίδεται μέσω των τοιχωμάτων του σώματος στο έδαφος, και έτσι το ζώο επεκτείνει το πηγάδι. Ταυτόχρονα, η πίσω δίοδος παραμένει ανοιχτή, γεγονός που απειλεί να αυξήσει την εξάτμιση και τη δίωξη των αρπακτικών. Πολλά είδη έχουν αναπτύξει προσαρμογές σε έναν οικολογικά πιο πλεονεκτικό τύπο κίνησης στο έδαφος - σκάβοντας και φράζοντας το πέρασμα πίσω τους. Το σκάψιμο πραγματοποιείται με χαλάρωση και απομάκρυνση των σωματιδίων του εδάφους. Οι προνύμφες διαφόρων εντόμων χρησιμοποιούν για αυτό το πρόσθιο άκρο του κεφαλιού, τις κάτω γνάθους και τα πρόσθια άκρα, διευρυμένα και ενισχυμένα από ένα παχύ στρώμα χιτίνης, αγκάθια και αποφύσεις. Στο πίσω άκρο του αμαξώματος αναπτύσσονται συσκευές για ισχυρή στερέωση - ανασυρόμενα στηρίγματα, δόντια, γάντζοι. Για να κλείσει το πέρασμα στα τελευταία τμήματα, ορισμένα είδη έχουν μια ειδική πατημένη πλατφόρμα που πλαισιώνεται από χιτινώδεις πλευρές ή δόντια, ένα είδος καροτσιού. Παρόμοιες περιοχές σχηματίζονται στο πίσω μέρος της ελύτρας και σε σκαθάρια φλοιού, που τα χρησιμοποιούν επίσης για να φράξουν περάσματα με αλεύρι τρυπανιού. Κλείνοντας το πέρασμα πίσω τους, τα ζώα που κατοικούν στο χώμα βρίσκονται συνεχώς σε έναν κλειστό θάλαμο, κορεσμένο με τους ατμούς του δικού τους σώματος.

Η ανταλλαγή αερίων των περισσότερων ειδών αυτής της οικολογικής ομάδας πραγματοποιείται με τη βοήθεια εξειδικευμένων αναπνευστικών οργάνων, αλλά ταυτόχρονα συμπληρώνεται από ανταλλαγή αερίων μέσω του περιβλήματος. Είναι ακόμη δυνατό να πραγματοποιηθεί αποκλειστικά δερματική αναπνοή, για παράδειγμα σε γαιοσκώληκες και ενχυτραειδές.

Τα ζώα που τρυπώνουν μπορεί να αφήσουν στρώματα όπου προκύπτουν δυσμενείς συνθήκες. Κατά τη διάρκεια της ξηρασίας και του χειμώνα, συγκεντρώνονται σε βαθύτερα στρώματα, συνήθως αρκετές δεκάδες εκατοστά από την επιφάνεια.

Μεγαπανίδα Τα εδάφη είναι μεγαλόσωμα, κυρίως θηλαστικά. Ένας αριθμός ειδών περνούν ολόκληρη τη ζωή τους στο έδαφος (ελικοπόντικες αρουραίοι, τυφλοπόντικες, zokora, ευρασιατικοί τυφλοπόντικες, χρυσοί τυφλοπόντικες

Αφρική, μαρσιποφόροι τυφλοπόντικες της Αυστραλίας κ.λπ.). Δημιουργούν ολόκληρα συστήματα περασμάτων και λαγούμια στο έδαφος. Η εμφάνιση και τα ανατομικά χαρακτηριστικά αυτών των ζώων αντικατοπτρίζουν την προσαρμοστικότητά τους σε έναν υπόγειο τρόπο ζωής. Έχουν υποανάπτυκτα μάτια, συμπαγές, ραβδωτό σώμα με κοντό λαιμό, κοντή παχιά γούνα, δυνατά σκαπτικά μέλη με δυνατά νύχια. Οι τυφλοπόντικες αρουραίοι και οι τυφλοπόντικες αρουραίοι χαλαρώνουν το έδαφος με τους κοπτήρες τους. Η μεγαπανίδα του εδάφους περιλαμβάνει επίσης μεγάλους ολιγοχαίτες, ιδιαίτερα εκπροσώπους της οικογένειας Megascolecidae, που ζουν στους τροπικούς και στο νότιο ημισφαίριο. Το μεγαλύτερο από αυτά, το αυστραλιανό Megascolides australis, φτάνει σε μήκος τα 2,5 και μάλιστα τα 3 μέτρα.

Εκτός από τους μόνιμους κατοίκους του εδάφους, μια μεγάλη οικολογική ομάδα διακρίνεται ανάμεσα στα μεγάλα ζώα κάτοικοι λαγούμι (γοφάρια, μαρμότες, ζέρμποες, κουνέλια, ασβοί κ.λπ.). Τρέφονται στην επιφάνεια, αλλά αναπαράγονται, πέφτουν σε χειμερία νάρκη, ξεκουράζονται και ξεφεύγουν από τον κίνδυνο στο έδαφος. Ορισμένα άλλα ζώα χρησιμοποιούν τα λαγούμια τους, βρίσκοντας σε αυτά ένα ευνοϊκό μικροκλίμα και καταφύγιο από τους εχθρούς. Τα λαγούμια έχουν δομικά χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά των χερσαίων ζώων, αλλά έχουν μια σειρά από προσαρμογές που σχετίζονται με τον τρόπο ζωής του λαγούμιου. Για παράδειγμα, οι ασβοί έχουν μακριά νύχια και δυνατούς μύες στα μπροστινά άκρα, ένα στενό κεφάλι και μικρά αυτιά. Σε σύγκριση με τους λαγούς που δεν σκάβουν τρύπες, τα κουνέλια έχουν αισθητά κοντύτερα αυτιά και πίσω πόδια, πιο ανθεκτικό κρανίο, πιο ανεπτυγμένα οστά και μύες των αντιβραχίων κ.λπ.

Για μια σειρά οικολογικών χαρακτηριστικών, το έδαφος είναι ενδιάμεσο μεταξύ υδρόβιου και χερσαίου. Το έδαφος είναι παρόμοιο με το υδάτινο περιβάλλον λόγω του καθεστώτος θερμοκρασίας του, της χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο στον αέρα του εδάφους, του κορεσμού του με υδρατμούς και της παρουσίας νερού σε άλλες μορφές, της παρουσίας αλάτων και οργανικών ουσιών στα εδαφικά διαλύματα και της ικανότητας να κινηθεί σε τρεις διαστάσεις.

Το έδαφος φέρεται πιο κοντά στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον από την παρουσία εδαφικού αέρα, την απειλή ξήρανσης στους ανώτερους ορίζοντες και τις μάλλον έντονες αλλαγές στο καθεστώς θερμοκρασίας των επιφανειακών στρωμάτων.

Οι ενδιάμεσες οικολογικές ιδιότητες του εδάφους ως βιότοπο για τα ζώα υποδηλώνουν ότι το έδαφος έπαιξε ιδιαίτερο ρόλο στην εξέλιξη του ζωικού κόσμου. Για πολλές ομάδες, ιδιαίτερα για τα αρθρόποδα, το έδαφος χρησίμευσε ως μέσο μέσω του οποίου οι αρχικά υδρόβιοι κάτοικοι μπορούσαν να μεταβούν σε έναν επίγειο τρόπο ζωής και να κατακτήσουν γη. Αυτό το μονοπάτι της εξέλιξης των αρθροπόδων αποδείχθηκε από τα έργα του M. S. Gilyarov (1912–1985).

4.4. Ζωντανοί οργανισμοί ως βιότοπος

Πολλοί τύποι ετερότροφων οργανισμών, καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους ή μέρος του κύκλου ζωής τους, ζουν σε άλλα έμβια όντα, των οποίων τα σώματα χρησιμεύουν ως περιβάλλον για αυτά, σημαντικά διαφορετικά ως προς τις ιδιότητες από το εξωτερικό.

Ρύζι. 56. Αφίδες που προσβάλλουν τις αφίδες

Ρύζι. 57. Κόψτε χολή σε φύλλο οξιάς με προνύμφη της χοληδόχου Mikiola fagi

Διάλεξη 3 Ο ΟΙΚΟΤΟΠΟΣ ΚΑΙ ΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥΣ (2 ώρες)

1.Υδατικός βιότοπος

2. Οικότοπος εδάφους

3. Το έδαφος ως βιότοπος

4.Ο οργανισμός ως βιότοπος

Στη διαδικασία της ιστορικής ανάπτυξης, οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν κατακτήσει τέσσερις βιότοπους. Το πρώτο είναι το νερό. Η ζωή ξεκίνησε και αναπτύχθηκε στο νερό για πολλά εκατομμύρια χρόνια. Το δεύτερο -εδάφους-αέρα- φυτά και ζώα εμφανίστηκαν στην ξηρά και στην ατμόσφαιρα και προσαρμόστηκαν γρήγορα στις νέες συνθήκες. Μεταμορφώνοντας σταδιακά το ανώτερο στρώμα της γης - τη λιθόσφαιρα, δημιούργησαν έναν τρίτο βιότοπο - το έδαφος, και οι ίδιοι έγιναν ο τέταρτος βιότοπος.

Υδάτινος βιότοπος - υδρόσφαιρα

Οικολογικές ομάδες υδροβιόντων.Οι ζεστές θάλασσες και οι ωκεανοί (40.000 είδη ζώων) στον ισημερινό και τους τροπικούς χαρακτηρίζονται από τη μεγαλύτερη ποικιλομορφία της ζωής στα βόρεια και τα νότια, η χλωρίδα και η πανίδα των θαλασσών έχουν εξαντληθεί εκατοντάδες φορές. Όσον αφορά την κατανομή των οργανισμών απευθείας στη θάλασσα, ο κύριος όγκος τους συγκεντρώνεται στα επιφανειακά στρώματα (επιπελαγικά) και στην υποπαραθαλάσσια ζώνη. Ανάλογα με τη μέθοδο μετακίνησης και παραμονής σε ορισμένα στρώματα, οι θαλάσσιοι κάτοικοι χωρίζονται σε τρεις οικολογικές ομάδες: νεκτόν, πλαγκτόν και βένθος.

Nekton(nektos - επιπλέουν) - κινούνται ενεργά μεγάλα ζώα που μπορούν να ξεπεράσουν μεγάλες αποστάσεις και ισχυρά ρεύματα: ψάρια, καλαμάρια, πτερυγόποδες, φάλαινες. Στα γλυκά νερά, το νεκτόν περιλαμβάνει αμφίβια και πολλά έντομα.

Πλαγκτόν(πλανκτός - περιπλανώμενος, στα ύψη) - μια συλλογή φυτών (φυτοπλαγκτόν: διάτομα, πράσινα και γαλαζοπράσινα (μόνο σώματα γλυκού νερού) φύκια, μαστιγωτές φυτών, περιδινεία κ.λπ.) και μικρών ζωικών οργανισμών (ζωοπλαγκτόν: μικρά καρκινοειδή, του μεγαλύτερα - πτερόποδα μαλάκια, μέδουσες, κτενοφόρα, μερικά σκουλήκια) που ζουν σε διαφορετικά βάθη, αλλά δεν είναι ικανά για ενεργή κίνηση και αντίσταση στα ρεύματα. Το πλαγκτόν περιλαμβάνει επίσης προνύμφες ζώων, σχηματίζοντας μια ειδική ομάδα - neuston. Πρόκειται για έναν παθητικά αιωρούμενο «προσωρινό» πληθυσμό του ανώτερου στρώματος του νερού, που αντιπροσωπεύεται από διάφορα ζώα (δεκάποδα, βαρέλια και κωπηπόποδα, εχινόδερμα, πολυχαΐτες, ψάρια, μαλάκια κ.λπ.) στο στάδιο των προνυμφών. Οι προνύμφες, μεγαλώνοντας, μετακινούνται στα κατώτερα στρώματα του pelagel. Πάνω από το neuston υπάρχει ένα pleiston - αυτοί είναι οργανισμοί στους οποίους το πάνω μέρος του σώματος αναπτύσσεται πάνω από το νερό και το κάτω μέρος στο νερό (πάπια - Λήμμα, σιφωνοφόρα κ.λπ.). Το πλαγκτόν παίζει σημαντικό ρόλο στις τροφικές σχέσεις της βιόσφαιρας, γιατί είναι τροφή για πολλούς υδρόβιους κατοίκους, συμπεριλαμβανομένης της κύριας τροφής για τις φάλαινες (Myatcoceti).

ο Μπένθος(βένθος – βάθος) – υδροβιόντα βυθού. Αντιπροσωπεύεται κυρίως από προσκολλημένα ή αργά κινούμενα ζώα (ζωόβενθος: τρηματοφόρα, ψάρια, σφουγγάρια, συνεντερικά, σκουλήκια, βραχιόποδα, ασκίδια κ.λπ.), πιο πολλά σε ρηχά νερά. Στα ρηχά νερά, ο βένθος περιλαμβάνει επίσης φυτά (φυτόβενθος: διάτομα, πράσινα, καφέ, κόκκινα φύκια, βακτήρια). Σε βάθη όπου δεν υπάρχει φως, ο φυτοβένθος απουσιάζει. Κατά μήκος των ακτών υπάρχουν ανθοφόρα φυτά ζωστήρα, ρουπίας. Οι βραχώδεις περιοχές του πυθμένα είναι οι πιο πλούσιες σε φυτοβένθο.

Στις λίμνες, ο ζωοβένθος είναι λιγότερο άφθονος και ποικιλόμορφος από ό,τι στη θάλασσα. Σχηματίζεται από πρωτόζωα (κιλιάτες, δάφνιες), βδέλλες, μαλάκια, προνύμφες εντόμων κ.λπ. τα καφέ και τα κόκκινα φύκια απουσιάζουν.

Λαμβάνοντας ριζικά παράκτια φυτά σε λίμνες σχηματίζονται σαφώς καθορισμένες ζώνες, η σύνθεση και η εμφάνιση των ειδών των οποίων είναι συνεπείς με τις περιβαλλοντικές συνθήκες στην οριακή ζώνη ξηράς-ύδατος. Τα υδρόφυτα αναπτύσσονται στο νερό κοντά στην ακτή - φυτά μισοβυθισμένα στο νερό (αιχμή βέλους, ασπρίσματα, καλάμια, γατούλες, σπαθιά, τριχαΐτες, καλάμια). Αντικαθίστανται από υδατόφυτα - φυτά βυθισμένα στο νερό, αλλά με αιωρούμενα φύλλα (λωτός, πάπια, κάψουλες αυγών, τσίλι, τάκλα) και - περαιτέρω - πλήρως βυθισμένα (πονδόχορτο, ελοντέα, χαρά). Στα υδρατόφυτα περιλαμβάνονται και τα φυτά που επιπλέουν στην επιφάνεια (παπάκι).

Η υψηλή πυκνότητα του υδάτινου περιβάλλοντος καθορίζει την ειδική σύνθεση και τη φύση των αλλαγών των παραγόντων υποστήριξης της ζωής. Μερικά από αυτά είναι τα ίδια όπως στην ξηρά - θερμότητα, φως, άλλα είναι συγκεκριμένα: πίεση νερού (αυξάνεται με βάθος κατά 1 atm για κάθε 10 m), περιεκτικότητα σε οξυγόνο, σύνθεση αλατιού, οξύτητα. Λόγω της υψηλής πυκνότητας του περιβάλλοντος, οι τιμές της θερμότητας και του φωτός αλλάζουν πολύ πιο γρήγορα με υψομετρική κλίση από ό,τι στην ξηρά.

Θερμική λειτουργία. Το υδάτινο περιβάλλον χαρακτηρίζεται από μικρότερο κέρδος θερμότητας, γιατί ένα σημαντικό μέρος του αντανακλάται και ένα εξίσου σημαντικό μέρος δαπανάται για εξάτμιση. Σε συμφωνία με τη δυναμική των θερμοκρασιών της γης, οι θερμοκρασίες του νερού παρουσιάζουν μικρότερες διακυμάνσεις στις ημερήσιες και εποχιακές θερμοκρασίες. Επιπλέον, οι ταμιευτήρες εξισώνουν σημαντικά τη θερμοκρασία στην ατμόσφαιρα των παράκτιων περιοχών. Ελλείψει κελύφους πάγου, οι θάλασσες έχουν μια επίδραση θέρμανσης στις παρακείμενες χερσαίες περιοχές την κρύα εποχή και μια επίδραση ψύξης και υγρασίας το καλοκαίρι.

Το εύρος των θερμοκρασιών του νερού στον Παγκόσμιο Ωκεανό είναι 38° (από -2 έως +36°C), στα σώματα γλυκού νερού – 26° (από -0,9 έως +25°C). Με το βάθος, η θερμοκρασία του νερού πέφτει απότομα. Μέχρι τα 50 m υπάρχουν ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, έως τα 400 – εποχιακά, βαθύτερα γίνεται σταθερή, πέφτοντας στους +1-3°C (στην Αρκτική είναι κοντά στους 0°C). Δεδομένου ότι το καθεστώς θερμοκρασίας στις δεξαμενές είναι σχετικά σταθερό, οι κάτοικοί τους χαρακτηρίζονται από στενοθερμισμό. Μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση συνοδεύονται από σημαντικές αλλαγές στα υδάτινα οικοσυστήματα.

Παραδείγματα: μια «βιολογική έκρηξη» στο δέλτα του Βόλγα λόγω μείωσης της στάθμης της Κασπίας Θάλασσας - ο πολλαπλασιασμός του λωτού (Nelumba kaspium), στο νότιο Primorye - η υπερανάπτυξη της λευκής μύγας στους ποταμούς oxbow (Komarovka, Ilistaya κ.λπ. .) κατά μήκος των όχθες των οποίων κόπηκε και κάηκε ξυλώδης βλάστηση.

Λόγω των διαφορετικών βαθμών θέρμανσης του ανώτερου και του κατώτερου στρώματος καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, των άμπωτων και των ροών, των ρευμάτων και των καταιγίδων, εμφανίζεται συνεχής ανάμειξη των στρωμάτων νερού. Ο ρόλος της ανάμειξης του νερού για τους υδρόβιους κατοίκους (υδρόβιους οργανισμούς) είναι εξαιρετικά σημαντικός, γιατί Ταυτόχρονα, η κατανομή του οξυγόνου και των θρεπτικών ουσιών εντός των δεξαμενών εξισώνεται, διασφαλίζοντας μεταβολικές διεργασίες μεταξύ των οργανισμών και του περιβάλλοντος.

Σε στάσιμες δεξαμενές (λίμνες) εύκρατων γεωγραφικών πλάτη, η κάθετη ανάμειξη γίνεται την άνοιξη και το φθινόπωρο, και κατά τις εποχές αυτές η θερμοκρασία σε όλη τη δεξαμενή γίνεται ομοιόμορφη, δηλ. έρχεται ομοθερμία.Το καλοκαίρι και το χειμώνα, ως αποτέλεσμα της απότομης αύξησης της θέρμανσης ή της ψύξης των ανώτερων στρωμάτων, η ανάμειξη του νερού σταματά. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διχοτομία θερμοκρασίας και η περίοδος προσωρινής στασιμότητας ονομάζεται στασιμότητα (καλοκαίρι ή χειμώνας). Το καλοκαίρι παραμένουν στην επιφάνεια ελαφρύτερα θερμά στρώματα, που βρίσκονται πάνω από τα βαριά κρύα (Εικ. 3). Το χειμώνα, αντίθετα, υπάρχει θερμότερο νερό στο κάτω στρώμα, αφού ακριβώς κάτω από τον πάγο η θερμοκρασία των επιφανειακών υδάτων είναι μικρότερη από +4°C και, λόγω των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του νερού, γίνονται ελαφρύτερα από το νερό με θερμοκρασία άνω των +4°C. Σε περιόδους στασιμότητας, διακρίνονται ξεκάθαρα τρία στρώματα: το ανώτερο (επιλίμνιο) με τις πιο έντονες εποχιακές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του νερού, το μεσαίο (μεταλίμνιο ή θερμοκλίνη), στο οποίο σημειώνεται απότομη άλμα της θερμοκρασίας και το κάτω μέρος (υπολίμνιο). που η θερμοκρασία αλλάζει ελάχιστα καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Κατά τη διάρκεια περιόδων στασιμότητας, εμφανίζεται ανεπάρκεια οξυγόνου στη στήλη του νερού - το καλοκαίρι στο κάτω μέρος και το χειμώνα στο πάνω μέρος, ως αποτέλεσμα του οποίου ο θάνατος ψαριών συμβαίνει συχνά το χειμώνα.

Λειτουργία φωτός.Η ένταση του φωτός στο νερό εξασθενεί πολύ λόγω της ανάκλασής του από την επιφάνεια και της απορρόφησής του από το ίδιο το νερό. Αυτό επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη των φωτοσυνθετικών φυτών. Όσο λιγότερο διαφανές είναι το νερό, τόσο περισσότερο φως απορροφάται. Η διαφάνεια του νερού περιορίζεται από ορυκτά εναιωρήματα και πλαγκτόν. Μειώνεται με την ταχεία ανάπτυξη των μικρών οργανισμών το καλοκαίρι, και στα εύκρατα και βόρεια γεωγραφικά πλάτη ακόμη και το χειμώνα, μετά την εγκαθίδρυση πάγου και την κάλυψη του με χιόνι από πάνω.

Στους ωκεανούς, όπου το νερό είναι πολύ διαφανές, το 1% της φωτεινής ακτινοβολίας διεισδύει σε βάθος 140 m και σε μικρές λίμνες σε βάθος 2 m διαπερνούν μόνο τα δέκατα του τοις εκατό. Οι ακτίνες από διαφορετικά μέρη του φάσματος απορροφώνται με διαφορετικό τρόπο στο νερό. Με το βάθος γίνεται πιο σκούρο, και το χρώμα του νερού γίνεται πρώτα πράσινο, μετά μπλε, λουλακί και τέλος μπλε-ιώδες, μετατρέποντας σε απόλυτο σκοτάδι. Τα Hydrobionts αλλάζουν επίσης χρώμα ανάλογα, προσαρμόζονται όχι μόνο στη σύνθεση του φωτός, αλλά και στην έλλειψή του - χρωματική προσαρμογή. Σε ελαφριές ζώνες, σε ρηχά νερά, κυριαρχούν τα πράσινα φύκια (Chlorophyta), η χλωροφύλλη των οποίων απορροφά τις κόκκινες ακτίνες, με βάθος αντικαθίστανται από καφέ (Phaephyta) και στη συνέχεια κόκκινα (Rhodophyta). Σε μεγάλα βάθη απουσιάζει ο φυτοβένθος.

Τα φυτά έχουν προσαρμοστεί στην έλλειψη φωτός αναπτύσσοντας μεγάλα χρωματοφόρα, τα οποία παρέχουν χαμηλό σημείο αντιστάθμισης για τη φωτοσύνθεση, καθώς και αυξάνοντας την περιοχή των οργάνων αφομοίωσης (δείκτης επιφάνειας φύλλων). Για τα φύκια βαθέων υδάτων, τα έντονα τεμαχισμένα φύλλα είναι χαρακτηριστικά, οι λεπίδες των φύλλων είναι λεπτές και ημιδιαφανείς. Τα ημιβυθισμένα και πλωτά φυτά χαρακτηρίζονται από ετεροφυλλία - τα φύλλα πάνω από το νερό είναι ίδια με εκείνα των χερσαίων φυτών, έχουν συμπαγή λεπίδα, αναπτύσσεται η στοματική συσκευή και στο νερό τα φύλλα είναι πολύ λεπτά, που αποτελούνται από στενά λοβοί που μοιάζουν με κλωστή.

Ετεροφυλλία:κάψουλες αβγών, νούφαρα, φύλλο βέλους, chilim (νεροκάστανο).

Τα ζώα, όπως και τα φυτά, αλλάζουν φυσικά το χρώμα τους με το βάθος. Στα ανώτερα στρώματα είναι έντονα χρωματισμένα σε διαφορετικά χρώματα, στη ζώνη του λυκόφωτος (λαβράκι, κοράλλια, καρκινοειδή) είναι βαμμένα σε χρώματα με κόκκινη απόχρωση - είναι πιο βολικό να κρύβονται από τους εχθρούς. Τα είδη βαθέων υδάτων στερούνται χρωστικών.

Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του υδάτινου περιβάλλοντος, διαφορετικό από το έδαφος, είναι η υψηλή πυκνότητα, η κινητικότητα, η οξύτητα και η ικανότητα διάλυσης αερίων και αλάτων. Για όλες αυτές τις συνθήκες, τα υδροβιόντα έχουν ιστορικά αναπτύξει κατάλληλες προσαρμογές.

2. Οικότοπος εδάφους

Στην πορεία της εξέλιξης, αυτό το περιβάλλον αναπτύχθηκε αργότερα από το υδάτινο. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι είναι αέριο, επομένως χαρακτηρίζεται από χαμηλή υγρασία, πυκνότητα και πίεση και υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Στην πορεία της εξέλιξης, οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν αναπτύξει τις απαραίτητες ανατομικές, μορφολογικές, φυσιολογικές, συμπεριφορικές και άλλες προσαρμογές.

Τα ζώα στο περιβάλλον εδάφους-αέρα κινούνται στο έδαφος ή μέσω του αέρα (πουλιά, έντομα) και τα φυτά ριζώνουν στο έδαφος. Από αυτή την άποψη, τα ζώα ανέπτυξαν πνεύμονες και τραχεία, και τα φυτά ανέπτυξαν μια στοματική συσκευή, δηλ. όργανα με τα οποία οι κάτοικοι της ξηράς του πλανήτη απορροφούν οξυγόνο απευθείας από τον αέρα. Τα σκελετικά όργανα έχουν αναπτυχθεί έντονα, εξασφαλίζοντας αυτονομία κίνησης στην ξηρά και υποστηρίζοντας το σώμα με όλα του τα όργανα σε συνθήκες ασήμαντης περιβαλλοντικής πυκνότητας, χιλιάδες φορές μικρότερης από το νερό. Οι οικολογικοί παράγοντες στο περιβάλλον εδάφους-αέρος διαφέρουν από άλλους οικοτόπους ως προς την υψηλή ένταση φωτός, τις σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα, τη συσχέτιση όλων των παραγόντων με τη γεωγραφική θέση, τις μεταβαλλόμενες εποχές και την ώρα της ημέρας. Οι επιπτώσεις τους στους οργανισμούς είναι άρρηκτα συνδεδεμένες με την κίνηση και τη θέση του αέρα σε σχέση με τις θάλασσες και τους ωκεανούς και είναι πολύ διαφορετικές από τις επιπτώσεις στο υδάτινο περιβάλλον (Πίνακας 1).

Συνθήκες ενδιαιτημάτων για οργανισμούς του αέρα και του νερού

(σύμφωνα με τον D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

ατμοσφαιρικό περιβάλλον

υδάτινο περιβάλλον

Υγρασία	Πολύ σημαντικό (συχνά σε έλλειψη)	Δεν έχει (πάντα σε περίσσεια)
Πυκνότητα	Μικρό (εκτός από το έδαφος)	Μεγάλο σε σύγκριση με τον ρόλο του για τους κατοίκους του αέρα
Πίεση	Σχεδόν κανένας	Μεγάλο (μπορεί να φτάσει τις 1000 ατμόσφαιρες)
Θερμοκρασία	Σημαντικό (κυμαίνεται εντός πολύ μεγάλων ορίων - από -80 έως +1ОО°С και περισσότερο)	Λιγότερο από την τιμή για τους κατοίκους του αέρα (διαφέρει πολύ λιγότερο, συνήθως από -2 έως +40°C)
Οξυγόνο	Μη απαραίτητο (κυρίως σε περίσσεια)	Απαραίτητο (συχνά σε έλλειψη)
Αιωρούμενα στερεά	Ανευ σημασιας;	δεν χρησιμοποιείται για τρόφιμα (κυρίως ορυκτά)
Σημαντικό (πηγή τροφής, ιδιαίτερα οργανική ύλη)	Διαλυμένες ουσίες στο περιβάλλον	Σε κάποιο βαθμό (σχετικό μόνο σε εδαφικά διαλύματα)

Σημαντικό (απαιτούνται ορισμένες ποσότητες)

Πολλές από τις προσαρμογές συζητήθηκαν παραπάνω ως παραδείγματα για τον χαρακτηρισμό αβιοτικών περιβαλλοντικών παραγόντων. Επομένως, δεν έχει νόημα να επαναλαμβανόμαστε τώρα, αφού θα επιστρέψουμε σε αυτά στα πρακτικά μαθήματα.

Περιβάλλον εδάφους-αέρος (Εικ. 7.2).Το ίδιο το όνομα αυτού του περιβάλλοντος υποδηλώνει την ετερογένειά του. Μερικοί από τους κατοίκους του είναι προσαρμοσμένοι μόνο στην επίγεια κίνηση - σέρνονται, τρέχουν, πηδούν, σκαρφαλώνουν, ακουμπούν στην επιφάνεια της γης ή σε φυτά. Άλλα ζώα μπορούν να κινηθούν και να πετάξουν στον αέρα. Ως εκ τούτου, τα όργανα κίνησης των κατοίκων του περιβάλλοντος εδάφους-αέρα είναι ποικίλα. Κινείται στο έδαφος χάρη στην εργασία των μυών του σώματος ένας πάνθηρας, ένα άλογο, ένας πίθηκος χρησιμοποιούν και τα τέσσερα άκρα για αυτό, μια αράχνη χρησιμοποιεί οκτώ και ένα περιστέρι και ένας αετός χρησιμοποιούν μόνο δύο πίσω. Τα μπροστινά τους άκρα - φτερά - είναι προσαρμοσμένα για πτήση.

Τα πυκνά καλύμματα σώματος βοηθούν στην προστασία των χερσαίων ζώων από την ξήρανση: χιτινώδες κάλυμμα στα έντομα, λέπια στις σαύρες, κοχύλια στα χερσαία μαλάκια, δέρμα στα θηλαστικά. Τα αναπνευστικά όργανα των ζώων της ξηράς είναι κρυμμένα μέσα στο σώμα, γεγονός που εμποδίζει την εξάτμιση του νερού μέσω των λεπτών επιφανειών τους. Υλικό από τον ιστότοπο

Τα χερσαία ζώα με εύκρατα γεωγραφικά πλάτη αναγκάζονται να προσαρμοστούν σε σημαντικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Ξεφεύγουν από τη ζέστη σε λαγούμια, στη σκιά των δέντρων. Τα θηλαστικά ψύχουν το σώμα τους με εξάτμιση νερού μέσω του στοματικού επιθηλίου (σκύλοι) ή με εφίδρωση (άνθρωποι). Με την προσέγγιση του κρύου καιρού, η γούνα των ζώων πυκνώνει, συσσωρεύουν αποθέματα λίπους κάτω από το δέρμα. Το χειμώνα, μερικά από αυτά, όπως οι μαρμότες και οι σκαντζόχοιροι, πέφτουν σε χειμερία νάρκη, γεγονός που τους βοηθά να επιβιώσουν από την έλλειψη τροφής. Για να ξεφύγουν από τη χειμερινή πείνα, μερικά πουλιά (γερανοί, ψαρόνια) πετούν σε θερμότερα κλίματα.

Σε αυτή τη σελίδα υπάρχει υλικό για τα ακόλουθα θέματα:

• Περίληψη οικοτόπων επίγειου αέρα

• Ζώα ξηράς-αέρας, περιγραφή

• Φωτογραφία επίγειων εναέριων ζώων

• Δεξαμενές σε απευθείας σύνδεση κατοίκους αέρα και εδάφους

• Ζώα του οικοτόπου ξηράς-αέρας στην Udmurtia

Ερωτήσεις σχετικά με αυτό το υλικό:

Το επίγειο-αέριο περιβάλλον της ζωής είναι το πιο περίπλοκο από άποψη περιβαλλοντικών συνθηκών. Στην πορεία της εξέλιξης, κατακτήθηκε πολύ αργότερα από το υδάτινο. Η ζωή στη γη απαιτούσε προσαρμογές που έγιναν δυνατές μόνο με ένα αρκετά υψηλό επίπεδο οργάνωσης των οργανισμών. Το περιβάλλον εδάφους-αέρα χαρακτηρίζεται από χαμηλή πυκνότητα αέρα, μεγάλες διακυμάνσεις θερμοκρασίας και υγρασίας, υψηλότερη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας σε σύγκριση με άλλα περιβάλλοντα και ατμοσφαιρική κινητικότητα.

Χαμηλή πυκνότητα αέρα και κινητικότητακαθορίστε τη χαμηλή ανυψωτική του δύναμη και την ασήμαντη στήριξη. Οι οργανισμοί του χερσαίου περιβάλλοντος πρέπει να έχουν ένα σύστημα υποστήριξης που να υποστηρίζει το σώμα: φυτά - μηχανικοί ιστοί, ζώα - σκληρός ή υδροστατικός σκελετός.

Η χαμηλή ανυψωτική δύναμη του αέρα καθορίζει τη μέγιστη μάζα και μέγεθος των χερσαίων οργανισμών. Τα μεγαλύτερα ζώα της ξηράς είναι σημαντικά μικρότερα από τους γίγαντες του υδάτινου περιβάλλοντος - τις φάλαινες. Ζώα στο μέγεθος και τη μάζα μιας σύγχρονης φάλαινας δεν θα μπορούσαν να ζήσουν στη στεριά, καθώς θα συνθλίβονταν από το βάρος τους.

Η χαμηλή πυκνότητα αέρα προκαλεί χαμηλή αντίσταση στην κίνηση. Ως εκ τούτου, πολλά ζώα απέκτησαν την ικανότητα να πετούν: πουλιά, έντομα, ορισμένα θηλαστικά και ερπετά.

Χάρη στην κινητικότητα του αέρα, είναι δυνατή η παθητική πτήση ορισμένων τύπων οργανισμών, καθώς και της γύρης, των σπόρων, των καρπών και των σπόρων φυτών. Η διασπορά με τη βοήθεια ρευμάτων αέρα ονομάζεται ανεμοχορία. Οι οργανισμοί που μεταφέρονται παθητικά με ρεύματα αέρα ονομάζονται αεροπλαγκτόν. Χαρακτηρίζονται από πολύ μικρά μεγέθη σώματος, παρουσία εκβλαστήσεων και ισχυρό τεμαχισμό, χρήση ιστών αράχνης κ.λπ. Οι σπόροι και οι καρποί των ανεμόχωρων φυτών έχουν επίσης πολύ μικρά μεγέθη (σπόροι ορχιδέας, φυτόχορτο κ.λπ.) ή διάφορα φτερά (σφενδάμι, στάχτη) και αλεξίπτωτο (πικραλίδα, κολτσοπούδα).

Σε πολλά φυτά, η μεταφορά γύρης πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τον άνεμο, για παράδειγμα, σε γυμνόσπερμα, οξιά, σημύδα, φτελιά, δημητριακά κ.λπ. Η μέθοδος της επικονίασης των φυτών με τη βοήθεια του ανέμου ονομάζεται ανεμοφιλία. Τα φυτά που επικονιάζονται με τον άνεμο έχουν πολλές προσαρμογές που εξασφαλίζουν αποτελεσματική επικονίαση.

Οι άνεμοι που πνέουν με μεγάλη δύναμη (καταιγίδες, τυφώνες) σπάνε δέντρα ξεριζώνοντάς τα συχνά. Οι άνεμοι που πνέουν συνεχώς προς μία κατεύθυνση προκαλούν διάφορες παραμορφώσεις στην ανάπτυξη των δέντρων και προκαλούν το σχηματισμό στεφάνων σε σχήμα σημαίας.

Σε περιοχές όπου φυσούν συνεχώς ισχυροί άνεμοι, η σύνθεση ειδών των μικρών ιπτάμενων ζώων είναι συνήθως φτωχή, καθώς δεν είναι σε θέση να αντισταθούν σε ισχυρά ρεύματα αέρα. Έτσι, σε νησιά των ωκεανών με συνεχείς ισχυρούς ανέμους, κυριαρχούν τα πουλιά και τα έντομα που έχουν χάσει την ικανότητα να πετούν. Ο άνεμος αυξάνει την απώλεια υγρασίας και θερμότητας από τους οργανισμούς και υπό την επιρροή του η αποξήρανση και η ψύξη των οργανισμών συμβαίνει πιο γρήγορα.

Η χαμηλή πυκνότητα αέρα προκαλεί σχετικά χαμηλή πίεση στο έδαφος (760 mm Hg). Καθώς το υψόμετρο αυξάνεται, η πίεση μειώνεται, γεγονός που μπορεί να περιορίσει την κατανομή των ειδών στα βουνά. Η μείωση της πίεσης συνεπάγεται μείωση της παροχής οξυγόνου και αφυδάτωση των ζώων λόγω αύξησης του ρυθμού αναπνοής. Επομένως, για τα περισσότερα σπονδυλωτά και ανώτερα φυτά, το ανώτερο όριο ζωής είναι περίπου 6000 m.

Σύσταση αερίου αέραστο επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας είναι αρκετά ομοιογενής. Περιέχει άζωτο - 78,1%, οξυγόνο - 21%, αργό - 0,9%, διοξείδιο του άνθρακα - 0,03%. Εκτός από αυτά τα αέρια, η ατμόσφαιρα περιέχει μικρές ποσότητες νέον, κρυπτόν, ξένον, υδρογόνο, ήλιο, καθώς και διάφορες αρωματικές εκπομπές από φυτά και διάφορες ακαθαρσίες: διοξείδιο του θείου, οξείδια άνθρακα, άζωτο και φυσικές ακαθαρσίες. Η υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα συνέβαλε στην αύξηση του μεταβολισμού στους χερσαίους οργανισμούς και στην εμφάνιση θερμόαιμων (ομοιόθερμων) ζώων. Ανεπάρκεια οξυγόνου μπορεί να εμφανιστεί σε συσσωρεύσεις φυτικών υπολειμμάτων σε αποσύνθεση, αποθεμάτων σιτηρών και τα ριζικά συστήματα των φυτών σε υγρά ή υπερβολικά συμπιεσμένα εδάφη μπορεί να παρουσιάσουν έλλειψη οξυγόνου.

Η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ποικίλλει σε ορισμένες περιοχές του επιφανειακού στρώματος του αέρα μέσα σε αρκετά σημαντικά όρια. Ελλείψει ανέμου στις μεγάλες πόλεις, η συγκέντρωσή του μπορεί να αυξηθεί δεκάδες φορές. Υπάρχουν τακτικές καθημερινές και εποχιακές αλλαγές στην περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο επιφανειακό στρώμα του αέρα, που προκαλούνται από αλλαγές στην ένταση της φωτοσύνθεσης και της αναπνοής των οργανισμών. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, το διοξείδιο του άνθρακα είναι τοξικό και σε χαμηλές συγκεντρώσεις μειώνει τον ρυθμό της φωτοσύνθεσης.

Το άζωτο του αέρα είναι αδρανές αέριο για τους περισσότερους οργανισμούς στο χερσαίο περιβάλλον, αλλά πολλοί προκαρυωτικοί οργανισμοί (οζίδια, Azotobacter, κλωστρίδια, κυανοβακτήρια κ.λπ.) έχουν την ικανότητα να το δεσμεύουν και να το εμπλέκουν στον βιολογικό κύκλο.

Πολλοί ρύποι που απελευθερώνονται στον αέρα, κυρίως ως αποτέλεσμα ανθρώπινων δραστηριοτήτων, μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τους οργανισμούς. Για παράδειγμα, το οξείδιο του θείου είναι τοξικό για τα φυτά, ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, προκαλεί την καταστροφή της χλωροφύλλης, βλάπτει τη δομή των χλωροπλαστών και αναστέλλει τις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης και της αναπνοής. Η βλάβη των φυτών από τοξικά αέρια ποικίλλει και εξαρτάται από τα ανατομικά, μορφολογικά, φυσιολογικά, βιολογικά και άλλα χαρακτηριστικά τους. Για παράδειγμα, οι λειχήνες, η ερυθρελάτη, το πεύκο, η βελανιδιά και η πεύκη είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στα βιομηχανικά αέρια. Τα πιο ανθεκτικά είναι η καναδική λεύκα, η λεύκα βαλσαμόχορτου, το σφενδάμι, η thuja, το κόκκινο σαμπούκο και μερικά άλλα.

Λειτουργία φωτός.Η ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει στην επιφάνεια της Γης είναι η κύρια πηγή ενέργειας για τη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας του πλανήτη, του μεταβολισμού του νερού των οργανισμών και της δημιουργίας οργανικής ύλης από τα φυτά, γεγονός που καθιστά τελικά δυνατό τον σχηματισμό ενός περιβάλλοντος ικανού να ικανοποιήσει τα ζωτικά ανάγκες των οργανισμών. Η ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης περιλαμβάνει υπεριώδεις ακτίνες με μήκος κύματος 290–380 nm, ορατές ακτίνες με μήκος κύματος 380–750 nm και υπέρυθρες ακτίνες με μήκος κύματος 750–4000 nm. Οι υπεριώδεις ακτίνες είναι εξαιρετικά χημικά δραστικές και σε μεγάλες δόσεις είναι επιβλαβείς για τους οργανισμούς. Σε μέτριες δόσεις στην περιοχή των 300-380 nm, διεγείρουν την κυτταρική διαίρεση και ανάπτυξη, προάγουν τη σύνθεση βιταμινών, αντιβιοτικών, χρωστικών (για παράδειγμα, μαύρισμα στον άνθρωπο, σκούρο χαβιάρι σε ψάρια και αμφίβια) και αυξάνουν την αντοχή των φυτών στις ασθένειες . Οι υπέρυθρες ακτίνες έχουν θερμική επίδραση. Τα φωτοσυνθετικά βακτήρια (πράσινο, μωβ) είναι σε θέση να απορροφούν υπέρυθρες ακτίνες στην περιοχή 800–1100 nm και υπάρχουν μόνο εις βάρος τους. Περίπου το 50% της ηλιακής ακτινοβολίας προέρχεται από το ορατό φως, το οποίο έχει διαφορετική οικολογική σημασία στη ζωή των αυτότροφων και ετερότροφων οργανισμών. Τα πράσινα φυτά χρειάζονται φως για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, το σχηματισμό της χλωροφύλλης και το σχηματισμό της δομής του χλωροπλάστη. Επηρεάζει την ανταλλαγή αερίων και τη διαπνοή, τη δομή των οργάνων και των ιστών και την ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών.

Για τα ζώα, το ορατό φως είναι απαραίτητο για τον προσανατολισμό στο περιβάλλον. Σε ορισμένα ζώα, η οπτική αντίληψη επεκτείνεται στο υπεριώδες και το εγγύς υπέρυθρο τμήμα του φάσματος.

Το καθεστώς φωτός οποιουδήποτε οικοτόπου καθορίζεται από την ένταση του άμεσου και διάχυτου φωτός, την ποσότητα, τη φασματική του σύνθεση, καθώς και την ανακλαστικότητα της επιφάνειας στην οποία πέφτει το φως. Αυτά τα στοιχεία του καθεστώτος φωτός είναι πολύ μεταβλητά και εξαρτώνται από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής, το ύψος του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα, τη διάρκεια της ημέρας, την κατάσταση της ατμόσφαιρας, τη φύση της επιφάνειας της γης, το ανάγλυφο, τον χρόνο της ημέρας και της εποχής του χρόνου. Από αυτή την άποψη, κατά τη διάρκεια της μακράς διαδικασίας εξέλιξης, οι επίγειοι οργανισμοί έχουν αναπτύξει διάφορες προσαρμογές στο καθεστώς φωτός των οικοτόπων τους.

Προσαρμογές φυτών.Σε σχέση με τις συνθήκες φωτισμού, διακρίνονται τρεις κύριες οικολογικές ομάδες φυτών: τα φωτόφιλα (ηλιόφυτα). που αγαπούν τη σκιά (σκιόφυτα). ανεκτικό στη σκιά.

Ηλιόφυτα– φυτά ανοιχτών, καλά φωτισμένων οικοτόπων. Δεν ανέχονται τη σκιά. Παραδείγματα αυτών μπορεί να είναι φυτά στέπας και λιβαδιών της ανώτερης βαθμίδας της κοινότητας, είδη ερήμων, αλπικά λιβάδια κ.λπ.

Sciophytes- δεν το αντέχω δυνατός φωτισμόςάμεσο ηλιακό φως. Πρόκειται για φυτά των κατώτερων βαθμίδων σκιερών δασών, σπηλαίων, ρωγμών βράχου κ.λπ.

Ανθεκτικό στη σκιάΤα φυτά έχουν ευρύ οικολογικό σθένος σε σχέση με το φως. Αναπτύσσονται καλύτερα κάτω από υψηλή ένταση φωτός, αλλά επίσης ανέχονται καλά τη σκίαση και προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες φωτός πιο εύκολα από άλλα φυτά.

Κάθε ομάδα φυτών που εξετάζεται χαρακτηρίζεται από ορισμένες ανατομικές, μορφολογικές, φυσιολογικές και εποχιακές προσαρμογές στις συνθήκες φωτός.

Μία από τις πιο εμφανείς διαφορές στην εμφάνιση των φωτόφιλων και των σκιαζουσών φυτών είναι το άνισο μέγεθος των φύλλων. Στα ηλιόφυτα είναι συνήθως μικρά ή με τεμαχισμένη λεπίδα φύλλου. Αυτό φαίνεται ιδιαίτερα ξεκάθαρα όταν συγκρίνουμε συγγενικά είδη που αναπτύσσονται σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού (βιολέτα του αγρού και δασικές βιολέτες, καμπάνα που αναπτύσσεται σε λιβάδια και καμπάνα του δάσους κ.λπ.). Η τάση αύξησης του μεγέθους των φύλλων σε σχέση με ολόκληρο τον όγκο των φυτών εκφράζεται ξεκάθαρα στα ποώδη φυτά του ελατόδασους: ξυλόξυλα, δίφυλλα, μάτι της χήνας κ.λπ.

Σε φυτά που αγαπούν το φως, για να μειωθεί η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας, τα φύλλα τοποθετούνται κατακόρυφα ή σε οξεία γωνία ως προς το οριζόντιο επίπεδο. Στα φυτά που αγαπούν τη σκιά, τα φύλλα είναι τοποθετημένα κυρίως οριζόντια, γεγονός που τους επιτρέπει να λαμβάνουν τη μέγιστη ποσότητα προσπίπτοντος φωτός. Η επιφάνεια των φύλλων πολλών ηλιόφυτων είναι γυαλιστερή, διευκολύνοντας την αντανάκλαση των ακτίνων, καλυμμένη με κηρώδη επίστρωση, παχιά επιδερμίδα ή πυκνή εφηβεία.

Τα φύλλα των φυτών που αγαπούν τη σκιά και το φως διαφέρουν επίσης ως προς την ανατομική τους δομή. Τα ανοιχτόχρωμα φύλλα έχουν περισσότερους μηχανικούς ιστούς και η λεπίδα του φύλλου είναι παχύτερη από τα φύλλα σκιάς. Τα κύτταρα μεσόφυλλου είναι μικρά, πυκνά διατεταγμένα, οι χλωροπλάστες σε αυτά είναι μικροί και ανοιχτόχρωμοι και καταλαμβάνουν μια θέση τοίχου. Η μεσόφυλλη των φύλλων διαφοροποιείται σε στηλώδεις και σπογγώδεις ιστούς.

Τα σκιόφυτα έχουν λεπτότερα φύλλα, η επιδερμίδα απουσιάζει ή δεν έχει αναπτυχθεί ελάχιστα. Η μεσοφύλλη δεν διαφοροποιείται σε στήλη και σπογγώδη ιστό. Υπάρχουν λιγότερα στοιχεία μηχανικών ιστών και χλωροπλάστες στα σκιερά φύλλα, αλλά είναι μεγαλύτερα από αυτά των ηλιόφυτων. Οι βλαστοί των φυτών που αγαπούν το φως έχουν συχνά κοντύτερα μεσογονάτια, είναι πολύ διακλαδισμένα και συχνά έχουν σχήμα ροζέτας.

Οι φυσιολογικές προσαρμογές των φυτών στο φως εκδηλώνονται με αλλαγές στις διαδικασίες ανάπτυξης, την ένταση της φωτοσύνθεσης, την αναπνοή, τη διαπνοή, τη σύνθεση και την ποσότητα των χρωστικών. Είναι γνωστό ότι στα φυτά που αγαπούν το φως, όταν υπάρχει έλλειψη φωτός, οι μίσχοι γίνονται επιμήκεις. Τα φύλλα των φυτών που αγαπούν τη σκιά περιέχουν περισσότερη χλωροφύλλη από αυτά που αγαπούν το φως, επομένως έχουν ένα πιο κορεσμένο σκούρο πράσινο χρώμα. Η ένταση της φωτοσύνθεσης στα ηλιόφυτα είναι μέγιστη σε υψηλό φωτισμό (εντός 500-1000 lux ή περισσότερο), και στα σκιόφυτα - σε χαμηλές ποσότητες φωτός (50-200 lux).

Μία από τις μορφές φυσιολογικής προσαρμογής των φυτών στην έλλειψη φωτός είναι η μετάβαση ορισμένων ειδών στην ετερότροφη διατροφή. Ένα παράδειγμα τέτοιων φυτών είναι τα είδη σκιερών δασών ελάτης - η έρπουσα γουντιέρα, το αληθινό φυτό φωλιάσματος και το κοινό γρασίδι ελάτης. Ζουν από νεκρή οργανική ύλη, δηλ. είναι σαπρόφυτα.

Οι εποχικές προσαρμογές των φυτών στις συνθήκες φωτισμού εκδηλώνονται σε ενδιαιτήματα όπου το καθεστώς φωτός αλλάζει περιοδικά. Σε αυτή την περίπτωση, τα φυτά σε διαφορετικές εποχές μπορούν να εκδηλωθούν είτε ως φωτοφάγα είτε ως ανθεκτικά στη σκιά. Για παράδειγμα, την άνοιξη στα φυλλοβόλα δάση, τα φύλλα των βλαστών του κοινού πεύκου έχουν ελαφριά δομή και χαρακτηρίζονται από υψηλή ένταση φωτοσύνθεσης. Τα φύλλα των καλοκαιρινών βλαστών του δέντρου, τα οποία αναπτύσσονται μετά το ξεφύλλισμα των δέντρων και των θάμνων, έχουν μια τυπική δομή σκιάς. Η στάση απέναντι στο καθεστώς φωτός στα φυτά μπορεί να αλλάξει κατά τη διαδικασία της οντογένεσης και ως αποτέλεσμα της πολύπλοκης επίδρασης περιβαλλοντικών παραγόντων. Τα σπορόφυτα και τα νεαρά φυτά πολλών ειδών λιβαδιών και δασών είναι πιο ανθεκτικά στη σκιά από τα ενήλικα φυτά. Οι απαιτήσεις για το καθεστώς φωτός μερικές φορές αλλάζουν στα φυτά όταν βρίσκονται σε διαφορετικές κλιματικές και εδαφικές συνθήκες. Για παράδειγμα, τα είδη της δασικής τάιγκα - βατόμουρο, χολή - στο δάσος-τούντρα και την τούνδρα αναπτύσσονται καλά σε ανοιχτούς οικοτόπους.

Ένας από τους παράγοντες που ρυθμίζουν την εποχιακή ανάπτυξη των οργανισμών είναι η διάρκεια της ημέρας. Η ικανότητα των φυτών και των ζώων να ανταποκρίνονται στη διάρκεια της ημέρας ονομάζεται φωτοπεριοδική αντίδραση(FPR), και ονομάζεται το εύρος των φαινομένων που ρυθμίζεται από τη διάρκεια της ημέρας φωτοπεριοδισμός. Με βάση τον τύπο της φωτοπεριοδικής αντίδρασης, διακρίνονται οι ακόλουθες κύριες ομάδες φυτών:

1. Φυτά μικρής ημέρας, που απαιτούν λιγότερο από 12 ώρες φωτός την ημέρα για να αρχίσουν να ανθίζουν. Αυτά, κατά κανόνα, προέρχονται από τις νότιες περιοχές (χρυσάνθεμα, ντάλιες, αστέρες, καπνός κ.λπ.).

2. Φυτά μεγάλης ημέρας– για άνθηση χρειάζονται ημερήσια διάρκεια 12 ωρών και άνω (λινάρι, βρώμη, πατάτες, ραπανάκια).

3. Ουδέτερη διάρκεια της ημέραςφυτά. Για αυτούς, η διάρκεια της ημέρας είναι αδιάφορη, η ανθοφορία εμφανίζεται σε οποιοδήποτε μήκος (πικραλίδα, ντομάτες, μουστάρδα κ.λπ.).

Η διάρκεια της ημέρας επηρεάζει όχι μόνο τη διέλευση των γενετικών φάσεων του φυτού, αλλά και την παραγωγικότητα και την αντοχή του στις μολυσματικές ασθένειες. Επίσης, παίζει σημαντικό ρόλο στη γεωγραφική κατανομή των φυτών και στη ρύθμιση της εποχιακής ανάπτυξής τους. Τα είδη που είναι κοινά στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη είναι κατά κύριο λόγο μακρόημερα, ενώ στις τροπικές και υποτροπικές περιοχές είναι κυρίως βραχύβια ή ουδέτερα. Ωστόσο, αυτό το μοτίβο δεν είναι απόλυτο. Έτσι, είδη μακράς ημέρας βρίσκονται στα βουνά των τροπικών και υποτροπικών ζωνών. Πολλές ποικιλίες σιταριού, λιναριού, κριθαριού και άλλων καλλιεργούμενων φυτών που προέρχονται από τις νότιες περιοχές έχουν μακροχρόνιο FPR. Η έρευνα έχει δείξει ότι όταν οι θερμοκρασίες πέφτουν, τα φυτά μεγάλης ημέρας μπορούν να αναπτυχθούν κανονικά υπό συνθήκες μικρής ημέρας.

Φως στη ζωή των ζώων.Τα ζώα χρειάζονται φως για προσανατολισμό στο διάστημα, επηρεάζει επίσης τις μεταβολικές διεργασίες, τη συμπεριφορά, κύκλος ζωής. Η πληρότητα της οπτικής αντίληψης του περιβάλλοντος εξαρτάται από το επίπεδο της εξελικτικής ανάπτυξης. Πολλά ασπόνδυλα έχουν μόνο φωτοευαίσθητα κύτταρα που περιβάλλονται από χρωστική ουσία, ενώ οι μονοκύτταροι οργανισμοί έχουν ένα φωτοευαίσθητο τμήμα του κυτταροπλάσματος. Τα πιο τέλεια είναι τα μάτια των σπονδυλωτών, των κεφαλόποδων και των εντόμων. Σας επιτρέπουν να αντιλαμβάνεστε το σχήμα και το μέγεθος των αντικειμένων, το χρώμα και να προσδιορίζετε την απόσταση. Η τρισδιάστατη όραση είναι χαρακτηριστική για τον άνθρωπο, τα πρωτεύοντα θηλαστικά και ορισμένα πουλιά (αετούς, γεράκια, κουκουβάγιες). Η ανάπτυξη της όρασης και τα χαρακτηριστικά της εξαρτώνται επίσης από τις περιβαλλοντικές συνθήκες και τον τρόπο ζωής συγκεκριμένων ειδών. Στους κατοίκους των σπηλαίων, τα μάτια μπορεί να μειωθούν πλήρως ή μερικώς, όπως, για παράδειγμα, στα τυφλά σκαθάρια, σκαθάρια εδάφους, πρωτεΐνες κ.λπ.

Διαφορετικά είδη ζώων είναι σε θέση να αντέξουν τον φωτισμό μιας ορισμένης φασματικής σύνθεσης, διάρκειας και έντασης. Υπάρχουν φωτόφιλοι και σκιερόφιλοι, ευρυφωτικόςΚαι στενοφωτικόςείδη. Τα νυκτόβια και θρυλικά θηλαστικά (βολίδες, ποντίκια, κ.λπ.) ανέχονται το άμεσο ηλιακό φως για μόνο 5-30 λεπτά και τα θηλαστικά κατά τη διάρκεια της ημέρας - για αρκετές ώρες. Ωστόσο, στο έντονο ηλιακό φως, ακόμη και τα είδη σαυρών της ερήμου δεν μπορούν να αντέξουν την ακτινοβολία για πολύ, καθώς μέσα σε 5-10 λεπτά η θερμοκρασία του σώματός τους αυξάνεται στους +50-56ºС και τα ζώα πεθαίνουν. Ο φωτισμός των αυγών πολλών εντόμων επιταχύνει την ανάπτυξή τους, αλλά μέχρι ορισμένα όρια (όχι το ίδιο για διάφοροι τύποι), μετά την οποία η ανάπτυξη σταματά. Μια προσαρμογή στην προστασία από την υπερβολική ηλιακή ακτινοβολία είναι το χρωματισμένο περίβλημα ορισμένων οργάνων: στα ερπετά - την κοιλιακή κοιλότητα, τα αναπαραγωγικά όργανα κ.λπ. Τα ζώα αποφεύγουν την υπερβολική ακτινοβολία πηγαίνοντας σε καταφύγια, κρύβονται στις σκιές κ.λπ.

Οι καθημερινές και εποχιακές αλλαγές στις συνθήκες φωτός καθορίζουν όχι μόνο τις αλλαγές στη δραστηριότητα, αλλά και τις περιόδους αναπαραγωγής, μετανάστευσης και τήξης. Η εμφάνιση νυκτόβιων εντόμων και η εξαφάνιση των ημερήσιων εντόμων το πρωί ή το βράδυ συμβαίνουν σε μια συγκεκριμένη φωτεινότητα φωτισμού για κάθε είδος. Για παράδειγμα, το μαρμάρινο σκαθάρι εμφανίζεται 5-6 λεπτά μετά τη δύση του ηλίου. Το πότε ξυπνούν τα ωδικά πτηνά διαφέρει από εποχή σε εποχή. Ανάλογα με τον φωτισμό αλλάζουν οι περιοχές κυνηγιού των πτηνών. Έτσι οι δρυοκολάπτες, τα βυζιά και οι μυγοθήρες κυνηγούν στα βάθη του δάσους κατά τη διάρκεια της ημέρας και σε ανοιχτούς χώρους το πρωί και το βράδυ. Τα ζώα πλοηγούνται χρησιμοποιώντας την όραση κατά τη διάρκεια πτήσεων και μεταναστεύσεων. Τα πουλιά επιλέγουν την κατεύθυνση της πτήσης τους με εκπληκτική ακρίβεια, καθοδηγούμενα από τον ήλιο και τα αστέρια. Αυτή η έμφυτη ικανότητα δημιουργείται από τη φυσική επιλογή ως σύστημα ενστίκτων. Η ικανότητα για τέτοιο προσανατολισμό είναι επίσης χαρακτηριστική για άλλα ζώα, για παράδειγμα, τις μέλισσες. Οι μέλισσες που έχουν βρει νέκταρ μεταδίδουν πληροφορίες σε άλλους σχετικά με το πού να πετάξουν για δωροδοκία, χρησιμοποιώντας τον ήλιο ως οδηγό.

Οι συνθήκες φωτός περιορίζουν τη γεωγραφική κατανομή ορισμένων ζώων. Έτσι, μια κουραστική μέρα κατά τους καλοκαιρινούς μήνες στην Αρκτική και την εύκρατη ζώνη προσελκύει εκεί πουλιά και ορισμένα θηλαστικά, καθώς τους επιτρέπει να πάρουν τη σωστή ποσότητα τροφής (βυζιά, καρυόκαρπα, κηροί κ.λπ.) και το φθινόπωρο μεταναστεύουν Νότος. Το καθεστώς φωτός έχει το αντίθετο αποτέλεσμα στην κατανομή των νυκτόβιων ζώων. Στο βορρά είναι σπάνια και στο νότο κυριαρχούν ακόμη και στα είδη της ημέρας.

Συνθήκες θερμοκρασίας.Η ένταση όλων των χημικών αντιδράσεων που συνθέτουν το μεταβολισμό εξαρτάται από τις συνθήκες θερμοκρασίας. Επομένως, τα όρια της ύπαρξης ζωής είναι οι θερμοκρασίες στις οποίες είναι δυνατή η κανονική λειτουργία των πρωτεϊνών, κατά μέσο όρο από 0 έως +50ºС. Ωστόσο, αυτά τα όρια δεν είναι τα ίδια για διαφορετικά είδη οργανισμών. Χάρη στην παρουσία εξειδικευμένων ενζυμικών συστημάτων, ορισμένοι οργανισμοί έχουν προσαρμοστεί να ζουν σε θερμοκρασίες πέρα ​​από αυτά τα όρια. Είδη προσαρμοσμένα στη ζωή σε ψυχρές συνθήκες ανήκουν στην οικολογική ομάδα κρυόφιλοι. Στη διαδικασία της εξέλιξης, έχουν αναπτύξει βιοχημικές προσαρμογές που τους επιτρέπουν να διατηρούν τον κυτταρικό μεταβολισμό σε χαμηλές θερμοκρασίες, καθώς και να αντιστέκονται στο πάγωμα ή να αυξάνουν την αντίσταση σε αυτό. Η συσσώρευση ειδικών ουσιών στα κύτταρα - αντιψυκτικό, που εμποδίζουν το σχηματισμό κρυστάλλων πάγου στο σώμα, βοηθά στην αντίσταση στην κατάψυξη. Τέτοιες προσαρμογές έχουν εντοπιστεί σε ορισμένα ψάρια της Αρκτικής της οικογένειας nototheniaceae και μπακαλιάρου, τα οποία κολυμπούν στα νερά του Αρκτικού Ωκεανού, με θερμοκρασία σώματος -1,86ºС.

Η εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία στην οποία είναι ακόμα δυνατή η κυτταρική δραστηριότητα έχει καταγραφεί για μικροοργανισμούς – έως –10–12ºС. Η αντίσταση στην κατάψυξη σε ορισμένα είδη σχετίζεται με τη συσσώρευση στο σώμα τους οργανικών ουσιών, όπως η γλυκερόλη, η μαννιτόλη και η σορβιτόλη, που εμποδίζουν την κρυστάλλωση των ενδοκυτταρικών διαλυμάτων, γεγονός που τους επιτρέπει να επιβιώνουν σε κρίσιμες περιόδους παγετού σε ανενεργή κατάσταση (torpor, κρυπτοβίωση). Έτσι, ορισμένα έντομα μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως -47–50ºС το χειμώνα σε αυτήν την κατάσταση. Τα κρυόφιλα περιλαμβάνουν πολλά βακτήρια, λειχήνες, μύκητες, βρύα, αρθρόποδα κ.λπ.

Τα είδη των οποίων η βέλτιστη δραστηριότητα ζωής περιορίζεται στην περιοχή των υψηλών θερμοκρασιών ταξινομούνται ως οικολογική ομάδα θερμόφιλα.

Τα βακτήρια είναι τα πιο ανθεκτικά στις υψηλές θερμοκρασίες, πολλά από τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν στους +60–75ºС. Μερικά βακτήρια που ζουν σε θερμές πηγές αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες +85–90ºС και ένα είδος αρχαιβακτηρίων έχει βρεθεί ότι αναπτύσσεται και διαιρείται σε θερμοκρασίες άνω των +110ºС. Τα βακτήρια που σχηματίζουν σπόρους μπορούν να αντέξουν τους +200ºС σε ανενεργή κατάσταση για δεκάδες λεπτά. Τα θερμόφιλα είδη βρίσκονται επίσης σε μύκητες, πρωτόζωα, φυτά και ζώα, αλλά το επίπεδο αντοχής τους στις υψηλές θερμοκρασίες είναι χαμηλότερο από αυτό των βακτηρίων. Τα ανώτερα φυτά των στεπών και των ερήμων μπορούν να ανεχθούν βραχυπρόθεσμη θέρμανση έως +50–60ºС, αλλά η φωτοσύνθεσή τους ήδη παρεμποδίζεται από θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους +40ºС. Σε θερμοκρασία σώματος +42–43ºС, ο θερμικός θάνατος συμβαίνει στα περισσότερα ζώα.

Το καθεστώς θερμοκρασίας στο χερσαίο περιβάλλον ποικίλλει ευρέως και εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: γεωγραφικό πλάτος, υψόμετρο, εγγύτητα υδάτινων σωμάτων, εποχή του χρόνου και ημέρα, κατάσταση της ατμόσφαιρας, βλάστηση κ.λπ. Κατά την εξέλιξη των οργανισμών, έχουν αναπτυχθεί διάφορες προσαρμογές που καθιστούν δυνατή τη ρύθμιση του μεταβολισμού όταν αλλάζει η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτό επιτυγχάνεται με δύο τρόπους: 1) βιοχημικές και φυσιολογικές αλλαγές. 2) διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος σε πιο σταθερό επίπεδο από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ζωτική δραστηριότητα των περισσότερων ειδών εξαρτάται από τη θερμότητα που προέρχεται από το εξωτερικό και η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται από την πορεία των εξωτερικών θερμοκρασιών. Τέτοιοι οργανισμοί ονομάζονται ποικιλοθερμικός. Αυτά περιλαμβάνουν όλους τους μικροοργανισμούς, τα φυτά, τους μύκητες, τα ασπόνδυλα ζώα και τα περισσότερα χορδοειδή. Μόνο τα πουλιά και τα θηλαστικά μπορούν να διατηρήσουν σταθερή θερμοκρασία σώματος ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Καλούνται ομοιοθερμική.

Προσαρμογή των φυτών σε συνθήκες θερμοκρασίας.Η αντοχή των φυτών στις μεταβολές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος είναι διαφορετική και εξαρτάται από το συγκεκριμένο βιότοπο όπου λαμβάνει χώρα η ζωή τους. Ανώτερα φυτά μέτρια θερμών και μέτρια ψυχρών ζωνών ευρυθερμούς. Στην ενεργή κατάσταση, ανέχονται διακυμάνσεις θερμοκρασίας από – 5 έως +55ºС. Παράλληλα, υπάρχουν είδη που έχουν πολύ στενό οικολογικό σθένος σε σχέση με τη θερμοκρασία, δηλ. είναι στενοθερμική. Για παράδειγμα, τα φυτά των τροπικών δασών δεν μπορούν να ανεχθούν ακόμη και θερμοκρασίες +5–+8ºС. Μερικά φύκια στο χιόνι και στον πάγο ζουν μόνο στους 0ºC. Δηλαδή, οι ανάγκες σε θερμότητα διαφορετικών ειδών φυτών δεν είναι ίδιες και ποικίλλουν σε αρκετά μεγάλο εύρος.

Είδη που ζουν σε μέρη με συνεχώς υψηλές θερμοκρασίες, στη διαδικασία της εξέλιξης, απέκτησαν ανατομικές, μορφολογικές και φυσιολογικές προσαρμογές με στόχο την πρόληψη της υπερθέρμανσης.

Οι κύριες ανατομικές και μορφολογικές προσαρμογές περιλαμβάνουν: πυκνή εφηβεία φύλλων, γυαλιστερή επιφάνεια φύλλου, η οποία βοηθά στην αντανάκλαση του ηλιακού φωτός. μείωση της επιφάνειας των φύλλων, κατακόρυφη θέση τους, κύρτωμα σε σωλήνα κ.λπ. Ορισμένα είδη είναι ικανά να εκκρίνουν άλατα, από τα οποία σχηματίζονται κρύσταλλοι στην επιφάνεια των φυτών, αντανακλώντας τις ακτίνες του ήλιου που πέφτουν πάνω τους. Σε συνθήκες επαρκούς υγρασίας, η στοματική διαπνοή είναι ένα αποτελεσματικό φάρμακο για την υπερθέρμανση. Μεταξύ των θερμόφιλων ειδών, ανάλογα με τον βαθμό αντοχής τους στις υψηλές θερμοκρασίες, διακρίνουμε

1) μη ανθεκτικό στη θερμότητατα φυτά είναι ήδη κατεστραμμένα στους +30–40ºС.

2) ανθεκτικό στη θερμότητα– ανέχονται μισή ώρα θέρμανση έως +50–60ºС (φυτά ερήμων, στέπες, ξηρές υποτροπικές περιοχές κ.λπ.).

Τα φυτά στις σαβάνες και τα ξηρά δάση σκληρού ξύλου πλήττονται τακτικά από πυρκαγιές, όπου οι θερμοκρασίες μπορεί να αυξηθούν σε εκατοντάδες βαθμούς. Τα φυτά που είναι ανθεκτικά στη φωτιά ονομάζονται πυρόφυτα. Έχουν χοντρή κρούστα στον κορμό τους, εμποτισμένη με πυρίμαχες ουσίες. Οι καρποί και οι σπόροι τους έχουν παχιά, συχνά λιγνιώδη περιβλήματα.

Η ζωή πολλών φυτών περνά σε συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών. Σύμφωνα με τον βαθμό προσαρμογής των φυτών σε συνθήκες ακραίας θερμικής ανεπάρκειας, διακρίνονται οι ακόλουθες ομάδες:

1) μη ανθεκτικό στο κρύοτα φυτά καταστρέφονται σοβαρά ή σκοτώνονται σε θερμοκρασίες κάτω από το σημείο πήξης του νερού. Αυτά περιλαμβάνουν φυτά από τροπικές περιοχές.

2) μη ανθεκτικό στον παγετόφυτά - ανέχονται χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά πεθαίνουν μόλις αρχίσει να σχηματίζεται πάγος στους ιστούς (μερικά αειθαλή υποτροπικά φυτά).

3) φυτά ανθεκτικά στον παγετόαναπτύσσονται σε περιοχές με κρύους χειμώνες.

Η αντίσταση στις χαμηλές θερμοκρασίες αυξάνεται από τέτοιες μορφολογικές προσαρμογές των φυτών όπως το χαμηλό ανάστημα και οι ειδικές μορφές ανάπτυξης - έρπουσες, σε σχήμα μαξιλαριού, που τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούν το μικροκλίμα του εδάφους στρώματος αέρα το καλοκαίρι και να προστατεύονται από χιονοκάλυψη το χειμώνα .

Πιο σημαντικοί για τα φυτά είναι οι φυσιολογικοί μηχανισμοί προσαρμογής που αυξάνουν την αντοχή τους στο κρύο: πτώση των φύλλων, θάνατος βλαστών πάνω από το έδαφος, συσσώρευση αντιψυκτικού στα κύτταρα, μείωση της περιεκτικότητας σε νερό στα κύτταρα κ.λπ. Σε ανθεκτικά στον παγετό φυτά, στη διαδικασία προετοιμασία για το χειμώνα, συσσωρεύονται στα όργανα το λάδι, η περιεκτικότητα σε νερό στο κυτταρόπλασμα και το ιξώδες του αυξάνεται. Όλες αυτές οι αλλαγές μειώνουν το σημείο πήξης των ιστών.

Πολλά φυτά μπορούν να παραμείνουν βιώσιμα σε παγωμένη κατάσταση, για παράδειγμα, η αλπική βιολέτα, το αρκτικό χρένο, η ψείρα του ξύλου, η μαργαρίτα, τα εφήμερα νωρίς την άνοιξη στη δασική ζώνη κ.λπ.

Τα βρύα και οι λειχήνες είναι σε θέση να αντέξουν την παρατεταμένη κατάψυξη σε μια κατάσταση ανασταλτικής κίνησης. Μεγάλη σημασία στην προσαρμογή των φυτών σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι η δυνατότητα διατήρησης της φυσιολογικής δραστηριότητας της ζωής με τη μείωση της βέλτιστης θερμοκρασίας των φυσιολογικών διεργασιών και των χαμηλότερων ορίων θερμοκρασίας στα οποία είναι δυνατές αυτές οι διεργασίες.

Σε εύκρατα και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, λόγω εποχιακών αλλαγών στις κλιματικές συνθήκες, τα φυτά εναλλάσσουν ενεργές και αδρανείς φάσεις στον ετήσιο κύκλο ανάπτυξης. Ετήσια φυτάμετά την ολοκλήρωση της καλλιεργητικής περιόδου, επιβιώνουν το χειμώνα με τη μορφή σπόρων και τα πολυετή φυτά περνούν σε κατάσταση αδράνειας. Διακρίνω βαθύςΚαι αναγκασμένοςειρήνη. Τα φυτά σε κατάσταση βαθύ λήθαργου δεν ανταποκρίνονται σε ευνοϊκές θερμικές συνθήκες. Αφού τελειώσει ο βαθύς λήθαργος, τα φυτά είναι έτοιμα να ξαναρχίσουν την ανάπτυξη, αλλά στη φύση το χειμώνα αυτό είναι αδύνατο λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών. Επομένως, αυτή η φάση ονομάζεται αναγκαστική ανάπαυση.

Προσαρμογή των ζώων σε συνθήκες θερμοκρασίας.Σε σύγκριση με τα φυτά, τα ζώα έχουν μεγαλύτερη ικανότητα να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του σώματός τους λόγω της ικανότητάς τους να κινούνται στο διάστημα και να παράγουν πολύ περισσότερη από τη δική τους εσωτερική θερμότητα.

Οι κύριοι τρόποι προσαρμογής των ζώων:

1) χημική θερμορύθμιση– πρόκειται για μια αντανακλαστική αύξηση της παραγωγής θερμότητας ως απόκριση σε μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, που βασίζεται σε υψηλό επίπεδο μεταβολισμού.

2) φυσική θερμορύθμιση– πραγματοποιείται λόγω της ικανότητας διατήρησης θερμότητας λόγω ειδικών δομικών χαρακτηριστικών (παρουσία μαλλιών και φτερών, κατανομή αποθεμάτων λίπους κ.λπ.) και αλλαγές στο επίπεδο μεταφοράς θερμότητας.

3) συμπεριφορική θερμορύθμιση- πρόκειται για αναζήτηση ευνοϊκών οικοτόπων, αλλαγή στάσης, κατασκευή καταφυγίων, φωλιών κ.λπ.

Για τα ποικιλοθερμικά ζώα, ο κύριος τρόπος ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος είναι η συμπεριφορά. Σε υπερβολική ζέστη, τα ζώα κρύβονται στη σκιά και στις τρύπες. Καθώς πλησιάζει ο χειμώνας, αναζητούν καταφύγιο, χτίζουν φωλιές και μειώνουν τη δραστηριότητά τους. Ορισμένα είδη είναι σε θέση να διατηρήσουν τη βέλτιστη θερμοκρασία του σώματος μέσω της μυϊκής λειτουργίας. Για παράδειγμα, οι βομβίνοι ζεσταίνουν το σώμα τους με ειδικές μυϊκές συσπάσεις, οι οποίες τους επιτρέπουν να τρέφονται σε δροσερό καιρό. Μερικά ποικιλοθερμικά ζώα αποφεύγουν την υπερθέρμανση αυξάνοντας την απώλεια θερμότητας μέσω της εξάτμισης. Για παράδειγμα, οι βάτραχοι και οι σαύρες σε ζεστό καιρό αρχίζουν να αναπνέουν βαριά ή να κρατούν το στόμα τους ανοιχτό, αυξάνοντας την εξάτμιση του νερού μέσω των βλεννογόνων.

Τα ομοιοθερμικά ζώα διακρίνονται από την πολύ αποτελεσματική ρύθμιση της εισροής και εξόδου θερμότητας, η οποία τους επιτρέπει να διατηρούν μια σταθερή βέλτιστη θερμοκρασία σώματος. Οι μηχανισμοί θερμορύθμισής τους είναι πολύ διαφορετικοί. Χαρακτηρίζονται από χημική θερμορύθμιση, που χαρακτηρίζεται από υψηλό μεταβολικό ρυθμό και παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων θερμότητας. Σε αντίθεση με τα ποικιλοθερμικά ζώα, στα θερμόαιμα ζώα, όταν εκτίθενται στο κρύο, οι οξειδωτικές διεργασίες δεν εξασθενούν, αλλά εντείνονται. Πολλά ζώα παράγουν επιπλέον θερμότητα από τους μυς και τον λιπώδη ιστό. Τα θηλαστικά έχουν εξειδικευμένο καφέ λιπώδη ιστό, στον οποίο όλη η εκλυόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του σώματος. Είναι πιο ανεπτυγμένο σε ζώα ψυχρού κλίματος. Η διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος με την αύξηση της παραγωγής θερμότητας απαιτεί μεγάλη δαπάνη ενέργειας, έτσι τα ζώα, με αυξημένη χημική ρύθμιση, χρειάζονται μεγάλη ποσότητα τροφής ή ξοδεύουν πολλά αποθέματα λίπους. Επομένως, η ενίσχυση της χημικής ρύθμισης έχει όρια που καθορίζονται από τη δυνατότητα απόκτησης τροφής. Εάν υπάρχει έλλειψη τροφής το χειμώνα, αυτή η μέθοδος θερμορύθμισης είναι περιβαλλοντικά ασύμφορη.

Φυσική θερμορύθμισηΕίναι πιο ωφέλιμο για το περιβάλλον, καθώς η προσαρμογή στο κρύο πραγματοποιείται με τη διατήρηση της θερμότητας στο σώμα του ζώου. Οι παράγοντες της είναι το δέρμα, η παχιά γούνα των θηλαστικών, το κάλυμμα με πούπουλα πτηνών, τα λιπώδη εναποθέματα, η εξάτμιση του νερού μέσω της εφίδρωσης ή μέσω των βλεννογόνων της στοματικής κοιλότητας και της ανώτερης αναπνευστικής οδού, το μέγεθος και το σχήμα του σώματος του ζώου. Για τη μείωση της μεταφοράς θερμότητας, τα μεγάλα μεγέθη σώματος είναι πιο πλεονεκτικά (όσο μεγαλύτερο είναι το σώμα, τόσο μικρότερη είναι η επιφάνειά του ανά μονάδα μάζας και, κατά συνέπεια, η μεταφορά θερμότητας και αντίστροφα). Για το λόγο αυτό, τα άτομα από στενά συγγενικά είδη θερμόαιμων ζώων που ζουν σε ψυχρές συνθήκες είναι μεγαλύτερα σε μέγεθος από αυτά που είναι κοινά σε θερμά κλίματα. Αυτό το μοτίβο ονομάζεται Οι κανόνες του Μπέργκμαν. Η ρύθμιση της θερμοκρασίας πραγματοποιείται επίσης μέσω των προεξεχόντων τμημάτων του σώματος - αυτιά, άκρα, ουρές, οσφρητικά όργανα. Σε ψυχρές περιοχές, τείνουν να είναι μικρότερα σε μέγεθος από ότι σε θερμότερες περιοχές ( Ο κανόνας του Άλεν). Για τους ομοιοθερμικούς οργανισμούς είναι επίσης σημαντικά συμπεριφορικές μέθοδοι θερμορύθμισης, τα οποία είναι πολύ διαφορετικά - από την αλλαγή στάσης και την αναζήτηση καταφυγίου έως την κατασκευή πολύπλοκων καταφυγίων, φωλιών και την πραγματοποίηση μεταναστεύσεων σε μικρές και μεγάλες αποστάσεις. Μερικά θερμόαιμα ζώα χρησιμοποιούν ομαδική συμπεριφορά. Για παράδειγμα, οι πιγκουίνοι στριμώχνονται μαζί σε ένα πυκνό σωρό σε σοβαρό παγετό. Μέσα σε ένα τέτοιο σύμπλεγμα, η θερμοκρασία διατηρείται γύρω στους +37ºС ακόμη και στους πιο σοβαρούς παγετούς. Οι καμήλες στην έρημο συγκεντρώνονται επίσης σε υπερβολική ζέστη, αλλά αυτό εμποδίζει την επιφάνεια του σώματος να γίνει πολύ ζεστή.

Ο συνδυασμός διαφόρων μεθόδων χημικής, φυσικής και συμπεριφορικής θερμορύθμισης επιτρέπει στα θερμόαιμα ζώα να διατηρούν μια σταθερή θερμοκρασία σώματος σε ένα ευρύ φάσμα διακυμάνσεων στις συνθήκες θερμοκρασίας του περιβάλλοντος.

Λειτουργία νερού.Η φυσιολογική λειτουργία του σώματος είναι δυνατή μόνο με επαρκή παροχή νερού. Τα καθεστώτα υγρασίας στο περιβάλλον εδάφους-αέρα είναι πολύ διαφορετικά - από τον πλήρη κορεσμό του αέρα με υδρατμούς στις υγρές τροπικές περιοχές έως τη σχεδόν πλήρη απουσία υγρασίας στον αέρα και το έδαφος των ερήμων. Για παράδειγμα, στην έρημο του Σινά η ετήσια βροχόπτωση είναι 10–15 mm, ενώ στην έρημο της Λιβύης (στο Ασουάν) δεν υπάρχει καθόλου. Η παροχή νερού των χερσαίων οργανισμών εξαρτάται από το καθεστώς βροχοπτώσεων, την παρουσία αποθεμάτων υγρασίας του εδάφους, ταμιευτήρες, επίπεδα υπόγειων υδάτων, έδαφος, χαρακτηριστικά ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας κ.λπ. Αυτό έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη πολλών προσαρμογών στους χερσαίους οργανισμούς σε διάφορα καθεστώτα υγρασίας οικοτόπων .

Προσαρμογή φυτών στο υδατικό καθεστώς.Τα κατώτερα χερσαία φυτά απορροφούν νερό από το υπόστρωμα από μέρη του θαλλού ή ριζοειδών που είναι βυθισμένα σε αυτό και την υγρασία από την ατμόσφαιρα από ολόκληρη την επιφάνεια του σώματος.

Μεταξύ των ανώτερων φυτών, τα βρύα απορροφούν νερό από το έδαφος μέσω των ριζοειδών ή του κάτω μέρους του στελέχους (βρύα σφάγνου), ενώ τα περισσότερα άλλα απορροφούν νερό μέσω των ριζών τους. Η ροή του νερού στο φυτό εξαρτάται από το μέγεθος της δύναμης αναρρόφησης των ριζικών κυττάρων, τον βαθμό διακλάδωσης του ριζικού συστήματος και το βάθος διείσδυσης των ριζών στο έδαφος. Τα ριζικά συστήματα είναι πολύ πλαστικά και ανταποκρίνονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες, κυρίως στην υγρασία.

Όταν υπάρχει έλλειψη υγρασίας στους επιφανειακούς ορίζοντες του εδάφους, πολλά φυτά έχουν ριζικά συστήματα που διεισδύουν βαθιά στο έδαφος, αλλά είναι ασθενώς διακλαδισμένα, όπως, για παράδειγμα, στο σαξόλι, το αγκάθι καμήλας, το πεύκο, το τραχύ αραβοσιτέλαιο κ.λπ. Σε πολλά δημητριακά, αντίθετα, τα ριζικά συστήματα είναι έντονα διακλαδισμένα και αναπτύσσονται στα επιφανειακά στρώματα του εδάφους (σε σίκαλη, σιτάρι, πουπουλένιο χόρτο κ.λπ.). Το νερό που εισέρχεται στο φυτό μεταφέρεται μέσω του ξυλώματος σε όλα τα όργανα, όπου δαπανάται σε διαδικασίες ζωής. Κατά μέσο όρο, το 0,5% πηγαίνει στη φωτοσύνθεση και το υπόλοιπο για την αναπλήρωση των απωλειών από την εξάτμιση και τη διατήρηση της στροβιλότητας. Το υδατικό ισοζύγιο ενός φυτού παραμένει ισορροπημένο εάν η απορρόφηση του νερού, η αγωγή και η δαπάνη του συντονίζονται αρμονικά μεταξύ τους. Ανάλογα με την ικανότητά τους να ρυθμίζουν την υδατική ισορροπία του σώματός τους, τα φυτά της γης χωρίζονται σε ποικιϋδρίδιο και ομοιοϋδρίδιο.

Ποικιϋδριδικά φυτάδεν είναι σε θέση να ρυθμίσουν ενεργά την υδατική τους ισορροπία. Δεν διαθέτουν συσκευές που βοηθούν στη συγκράτηση του νερού στους ιστούς τους. Η περιεκτικότητα σε νερό στα κύτταρα καθορίζεται από την υγρασία του αέρα και εξαρτάται από τις διακυμάνσεις της. Τα φυτά πουκιλοϋδρίτη περιλαμβάνουν χερσαία φύκια, λειχήνες, μερικά βρύα και φτέρες τροπικών δασών. Κατά τη διάρκεια της ξηρής περιόδου, αυτά τα φυτά στεγνώνουν σχεδόν σε ξηρή κατάσταση στον αέρα, αλλά μετά τη βροχή «ζωντανεύουν» ξανά και πρασινίζουν.

Φυτά ομοιοϋδρίτηικανό να διατηρεί την περιεκτικότητα σε νερό στα κύτταρα σε σχετικά σταθερό επίπεδο. Αυτά περιλαμβάνουν τα περισσότερα φυτά ανώτερης γης. Τα κύτταρά τους έχουν ένα μεγάλο κεντρικό κενό, λόγω του οποίου υπάρχει πάντα παροχή νερού. Επιπλέον, η διαπνοή ρυθμίζεται από τη στοματική συσκευή και οι βλαστοί καλύπτονται με μια επιδερμίδα με μια επιδερμίδα που είναι ελάχιστα διαπερατή στο νερό.

Ωστόσο, η ικανότητα των φυτών να ρυθμίζουν το μεταβολισμό του νερού τους δεν είναι η ίδια. Ανάλογα με την προσαρμοστικότητά τους στις συνθήκες υγρασίας των οικοτόπων, διακρίνονται τρεις κύριες οικολογικές ομάδες: τα υγρόφυτα, τα ξηρόφυτα και τα μεσόφυτα.

Υγρόφυτα- Αυτά είναι φυτά υγρών ενδιαιτημάτων: βάλτοι, υγρά λιβάδια και δάση και όχθες δεξαμενών. Δεν μπορούν να ανεχθούν την έλλειψη νερού και αντιδρούν στη μειωμένη υγρασία του εδάφους και του αέρα με γρήγορο μαρασμό ή αναστολή της ανάπτυξης. Οι λεπίδες των φύλλων τους είναι φαρδιές και δεν έχουν χοντρή επιδερμίδα. Τα κύτταρα μεσοφύλλης είναι χαλαρά διατεταγμένα, με μεγάλους μεσοκυτταρικούς χώρους μεταξύ τους. Τα στόμια των υγρόφυτων είναι συνήθως ορθάνοιχτα και συχνά βρίσκονται και στις δύο πλευρές της λεπίδας του φύλλου. Από αυτή την άποψη, ο ρυθμός διαπνοής τους είναι πολύ υψηλός. Σε ορισμένα φυτά σε ενδιαιτήματα με υψηλή υγρασία, η περίσσεια νερού απομακρύνεται μέσω υδαθόδων (υδάτινων στομάτων) που βρίσκονται κατά μήκος της άκρης του φύλλου. Η υπερβολική υγρασία του εδάφους οδηγεί σε μείωση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο σε αυτό, γεγονός που περιπλέκει τη λειτουργία αναπνοής και αναρρόφησης των ριζών. Επομένως, οι ρίζες των υγρόφυτων βρίσκονται στους επιφανειακούς ορίζοντες του εδάφους, είναι ασθενώς διακλαδισμένες και υπάρχουν λίγες τρίχες ρίζας πάνω τους. Τα όργανα πολλών ποωδών υγρόφυτων έχουν ένα καλά ανεπτυγμένο σύστημα μεσοκυττάριων χώρων μέσω των οποίων εισέρχεται ο ατμοσφαιρικός αέρας. Φυτά που ζουν σε πολύ υγρά εδάφη, που πλημμυρίζουν περιοδικά με νερό, σχηματίζουν ειδικές αναπνευστικές ρίζες, όπως το βάλτο κυπαρίσσι, ή υποστηρίζουν ρίζες, όπως τα ξυλώδη φυτά μαγγρόβια.

ΞερόφυταΣε ενεργή κατάσταση, είναι σε θέση να ανέχονται σημαντική παρατεταμένη ξηρότητα αέρα και εδάφους. Είναι ευρέως διαδεδομένα σε στέπες, ερήμους, ξηρές υποτροπικές περιοχές κ.λπ. Στην εύκρατη κλιματική ζώνη εγκαθίστανται σε ξηρά αμμώδη και αμμοπηλώδη εδάφη, σε υπερυψωμένες περιοχές του αναγλύφου. Η ικανότητα των ξερόφυτων να ανέχονται την έλλειψη υγρασίας οφείλεται στα ανατομικά, μορφολογικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά τους. Με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά χωρίζονται σε δύο ομάδες: παχύφυταΚαι σκληρόφυτα.

παχύφυτα – πολυετή φυτάμε χυμώδη, σαρκώδη φύλλα ή μίσχους, στους οποίους ο ιστός αποθήκευσης νερού είναι ιδιαίτερα ανεπτυγμένος. Υπάρχουν παχύφυτα φύλλων - αλόη, αγαύες, σέρουμ, νεαρά και στελέχη, στα οποία τα φύλλα είναι μειωμένα και τα εδαφικά μέρη αντιπροσωπεύονται από σαρκώδεις μίσχους (κάκτοι, μερικά γαλακτοκαλάκια). Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των παχύφυτων είναι η ικανότητά τους να αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες νερού και να το χρησιμοποιούν εξαιρετικά οικονομικά. Ο ρυθμός διαπνοής τους είναι πολύ χαμηλός, αφού υπάρχουν πολύ λίγα στομία, συχνά βυθίζονται στον ιστό του φύλλου ή του στελέχους και συνήθως κλείνουν κατά τη διάρκεια της ημέρας, γεγονός που τα βοηθά να περιορίσουν την κατανάλωση νερού. Το κλείσιμο των στομάτων κατά τη διάρκεια της ημέρας εμποδίζει τις διαδικασίες φωτοσύνθεσης και ανταλλαγής αερίων, έτσι τα παχύφυτα έχουν αναπτύξει μια ειδική οδό φωτοσύνθεσης, η οποία χρησιμοποιεί εν μέρει το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται κατά την αναπνοή. Από αυτή την άποψη, ο ρυθμός φωτοσύνθεσής τους είναι χαμηλός, γεγονός που συνδέεται με αργή ανάπτυξη και μάλλον χαμηλή ανταγωνιστικότητα. Τα παχύφυτα χαρακτηρίζονται από χαμηλή οσμωτική πίεση του κυτταρικού χυμού, με εξαίρεση αυτά που αναπτύσσονται σε αλατούχα εδάφη. Τα ριζικά τους συστήματα είναι επιφανειακά, πολύ διακλαδισμένα και ταχέως αναπτυσσόμενα.

Τα σκληρόφυτα είναι σκληρά, ξηρής όψης φυτά λόγω της μεγάλης ποσότητας μηχανικού ιστού και της χαμηλής περιεκτικότητας σε νερό των φύλλων και των στελεχών. Τα φύλλα πολλών ειδών είναι μικρά, στενά ή μειωμένα σε λέπια και αγκάθια. έχουν συχνά πυκνή εφηβεία (πόδι της γάτας, ασημένιο πορσελάνη, πολλά αψιθιά κ.λπ.) ή κηρώδη επίστρωση (ρωσικό άνθος αραβοσίτου κ.λπ.). Τα ριζικά τους συστήματα είναι καλά ανεπτυγμένα και συχνά έχουν συνολική μάζα πολλαπλάσια από τα υπέργεια μέρη των φυτών. Διάφορες φυσιολογικές προσαρμογές βοηθούν επίσης τα σκληρόφυτα να αντέχουν με επιτυχία την έλλειψη υγρασίας: υψηλή οσμωτική πίεση του κυτταρικού χυμού, αντίσταση στην αφυδάτωση των ιστών, υψηλή ικανότητα συγκράτησης νερού ιστών και κυττάρων λόγω του υψηλού ιξώδους του κυτταροπλάσματος. Πολλά σκληρόφυτα χρησιμοποιούν τις πιο ευνοϊκές περιόδους του έτους για βλάστηση και όταν εμφανίζεται ξηρασία, μειώνουν απότομα τις ζωτικές διεργασίες. Όλες οι αναφερόμενες ιδιότητες των ξερόφυτων συμβάλλουν στην αύξηση της αντοχής τους στην ξηρασία.

Μεσόφυτααναπτύσσονται σε συνθήκες μέσης υγρασίας. Είναι πιο απαιτητικά σε υγρασία από τα ξηρόφυτα και λιγότερο απαιτητικά από τα υγρόφυτα. Οι ιστοί των φύλλων των μεσοφύτων διαφοροποιούνται σε κιονοειδές και σπογγώδες παρέγχυμα. Οι ιστοί του περιβλήματος μπορεί να έχουν κάποια ξερόμορφα χαρακτηριστικά (αραιή εφηβεία, παχύρρευστο στρώμα επιδερμίδας). Αλλά είναι λιγότερο έντονες από ό, τι στα ξερόφυτα. Τα ριζικά συστήματα μπορούν να διεισδύσουν βαθιά στο έδαφος ή να βρίσκονται σε επιφανειακούς ορίζοντες. Όσον αφορά τις οικολογικές τους ανάγκες, τα μεσοφύτα αποτελούν μια πολύ ποικιλόμορφη ομάδα. Έτσι, μεταξύ των μεσοφυτών λιβαδιών και δασών υπάρχουν είδη με αυξημένη αγάπη για την υγρασία, τα οποία χαρακτηρίζονται από υψηλή περιεκτικότητα σε νερό στους ιστούς και μάλλον αδύναμη ικανότητα συγκράτησης νερού. Αυτά είναι η αλεπούδα λιβαδιού, το βαλτόχορτο, το λασπώδες λιβάδι, το Linnaeus holocum και πολλά άλλα.

Σε ενδιαιτήματα με περιοδική ή σταθερή (ελαφρά) έλλειψη υγρασίας, τα μεσόφυτα έχουν σημάδια ξερόμορφης οργάνωσης και αυξημένης φυσιολογικής αντοχής στην ξηρασία. Παραδείγματα τέτοιων φυτών είναι η βελανιδιά, το τριφύλλι του βουνού, το μεσαίο πλατανό, η μισοφέγγαρα κ.λπ.

Προσαρμογές ζώων.Σε σχέση με το υδάτινο καθεστώς, τα ζώα μπορούν να χωριστούν σε υγρόφιλα (υγρόφιλα), ξερόφιλα (αγαπημένα ξηρά) και μεσόφιλα (προτιμώντας συνθήκες μέσης υγρασίας). Παραδείγματα υγρόφιλων είναι οι ψείρες του ξύλου, τα κουνούπια, οι ελατηριωτές ουρές, οι λιβελούλες κ.λπ. Όλα αυτά δεν μπορούν να ανεχθούν σημαντικά ελλείμματα νερού και δεν ανέχονται ούτε τη βραχυπρόθεσμη ξηρασία. Οι σαύρες παρακολούθησης, οι καμήλες, οι ακρίδες της ερήμου, τα σκοτεινά σκαθάρια, κ.λπ.

Τα ζώα λαμβάνουν νερό μέσω της κατανάλωσης, της τροφής και μέσω της οξείδωσης οργανικών ουσιών. Πολλά θηλαστικά και πτηνά (ελέφαντες, λιοντάρια, ύαινες, χελιδόνια, σβούρες κ.λπ.) χρειάζονται πόσιμο νερό. Είδη της ερήμου, όπως τα ζέρμποα, οι αφρικανικοί γερβίλοι και ο αμερικανικός αρουραίος καγκουρό μπορούν να επιβιώσουν χωρίς πόσιμο νερό. Οι κάμπιες σκώρων, οι σιταποθήκες και οι ρυζοκάμπιες και πολλοί άλλοι ζουν αποκλειστικά με μεταβολικό νερό.

Τα ζώα έχουν τυπικούς τρόπους ρύθμισης της ισορροπίας του νερού: μορφολογικά, φυσιολογικά, συμπεριφορικά.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ μορφολογικόςΟι μέθοδοι διατήρησης της υδατικής ισορροπίας περιλαμβάνουν σχηματισμούς που βοηθούν στη συγκράτηση του νερού στο σώμα: κοχύλια σαλιγκαριών ξηράς, κερατινοποιημένα περιβλήματα ερπετών, ασθενής υδατοπερατότητα περιβλημάτων εντόμων κ.λπ. Έχει αποδειχθεί ότι η διαπερατότητα των περιβλημάτων των εντόμων δεν εξαρτάται από τη δομή χιτίνης, αλλά καθορίζεται από το λεπτότερο κηρώδες στρώμα που καλύπτει την επιφάνειά του. Η καταστροφή αυτού του στρώματος αυξάνει απότομα την εξάτμιση μέσω των καλυμμάτων.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ φυσιολογικόςΟι προσαρμογές για τη ρύθμιση του μεταβολισμού του νερού περιλαμβάνουν την ικανότητα σχηματισμού μεταβολικής υγρασίας, εξοικονόμηση νερού κατά την απέκκριση ούρων και κοπράνων, ανοχή στην αφυδάτωση, αλλαγές στην εφίδρωση και απελευθέρωση νερού μέσω των βλεννογόνων. Η εξοικονόμηση νερού στην πεπτική οδό επιτυγχάνεται με την απορρόφηση του νερού από τα έντερα και το σχηματισμό πρακτικά αφυδατωμένων κοπράνων. Στα πτηνά και τα ερπετά, το τελικό προϊόν του μεταβολισμού του αζώτου είναι το ουρικό οξύ, για την απομάκρυνση του οποίου πρακτικά δεν καταναλώνεται νερό. Η ενεργός ρύθμιση της εφίδρωσης και η εξάτμιση της υγρασίας από την επιφάνεια της αναπνευστικής οδού χρησιμοποιείται ευρέως από τα ομοιοθερμικά ζώα. Για παράδειγμα, στις πιο ακραίες περιπτώσεις έλλειψης υγρασίας σε μια καμήλα, η εφίδρωση σταματά και η εξάτμιση από την αναπνευστική οδό μειώνεται απότομα, γεγονός που οδηγεί σε κατακράτηση νερού στο σώμα. Η εξάτμιση, που σχετίζεται με την ανάγκη για θερμορύθμιση, μπορεί να προκαλέσει αφυδάτωση του σώματος, έτσι πολλά μικρά θερμόαιμα ζώα σε ξηρά και ζεστά κλίματα αποφεύγουν την έκθεση στη θερμότητα και εξοικονομούν υγρασία κρύβοντας κάτω από το έδαφος.

Στα ποικιλοθερμικά ζώα, η αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος μετά την θέρμανση του αέρα τους επιτρέπει να αποφύγουν την περιττή απώλεια νερού, αλλά δεν μπορούν να αποφύγουν εντελώς τις απώλειες λόγω εξάτμισης. Επομένως, για τα ψυχρόαιμα ζώα, ο κύριος τρόπος διατήρησης της ισορροπίας του νερού όταν ζουν σε άνυδρες συνθήκες είναι η αποφυγή υπερβολικών θερμικών φορτίων. Ως εκ τούτου, στο σύμπλεγμα των προσαρμογών στο υδατικό καθεστώς του χερσαίου περιβάλλοντος, έχουν μεγάλη σημασία τρόπους συμπεριφοράςρύθμιση του ισοζυγίου νερού. Αυτές περιλαμβάνουν ειδικές μορφές συμπεριφοράς: σκάψιμο τρυπών, αναζήτηση δεξαμενών, επιλογή οικοτόπων, κ.λπ. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα φυτοφάγα και τα γρανιοφάγα. Για πολλούς από αυτούς, η παρουσία υδάτινων μαζών είναι απαραίτητη προϋπόθεση για να εγκατασταθούν σε άνυδρες περιοχές. Για παράδειγμα, η κατανομή στην έρημο ειδών όπως ο βούβαλος του ακρωτηρίου, ο υδροβόλος και ορισμένες αντιλόπες εξαρτάται πλήρως από τη διαθεσιμότητα των χώρων ποτίσματος. Πολλά ερπετά και μικρά θηλαστικά ζουν σε λαγούμια όπου οι σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και η υψηλή υγρασία ευνοούν την ανταλλαγή νερού. Τα πουλιά χρησιμοποιούν συχνά κοιλότητες, σκιερές κορώνες δέντρων κ.λπ.