Наземно-повітряне середовище (Мал. 7.2).Сама назва цього середовища свідчить про її неоднорідність. Частина її мешканців пристосована лише до наземного переміщення - вони повзають, бігають, стрибають, лазять, спираючись на поверхню землі або на рослини. Інші тварини можуть пересуватися і повітря — літати. Тому органи руху у мешканців наземно-повітряного середовища різноманітні. Вже пересувається по землі завдяки роботі м'язів тулуба, пантера, кінь, мавпа використовують для цього всі чотири кінцівки, павук - вісім, а голуб і орел - тільки дві задні. Вони передні кінцівки — крила — пристосовані до польоту.
Уберегтись від висихання наземним тваринам допомагають щільні покриви тіла: хітиновий покрив у комах, луска у ящірок, раковини у наземних молюсків, шкіра у ссавців. Органи дихання наземних тварин заховані всередині тіла, що запобігає випаровуванню води через їх тонкі поверхні. Матеріал із сайту
Наземні тварини помірних широт змушені пристосовуватися до значних коливань температури. Від спеки вони рятуються в норах, в тіні дерев. Ссавці охолоджують своє тіло, випаровуючи воду через епітелій ротової порожнини (собака) або виділяючи піт (людина). З наближенням холодів шерсть звірів густіє, вони накопичують під шкірою запаси жиру. Взимку деякі з них, наприклад бабаки та їжаки, впадають у сплячку, що допомагає їм пережити нестачу їжі. Рятуючись від зимового голоду, деякі птахи (журавлі, шпаки) відлітають у теплі краї.
На цій сторінці матеріал за темами:
Наземно-повітряне середовище проживання
Тварини наземно-повітряні, опис
Наземно-повітряні тварини фото
Танки онлайн повітряні та наземні жителі
Тварини наземно-повітряного довкілля в удмуртії
Питання щодо цього матеріалу:
ЛЕКЦІЯ 4
СЕРЕДОВИЩА ЖИТТЯ ТА АДАПТАЦІЇ ДО НИХ ОРГАНІЗМІВ.
Водне середовище.
Це найдавніше середовище, в якому життя виникло і довго еволюціонувало ще до того моменту, як перші організми з'явилися на суші. За складом водного середовища життя розрізняються два його основні варіанти: прісноводна та морська середовища.
Водою вкрито понад 70% поверхні планети. Тим не менш, за рахунок порівняльної вирівняності умов цього середовища («вода завжди мокра») різноманітність організмів у водному середовищі набагато менша, ніж на суші. Лише кожен десятий вид царства рослин пов'язані з водним середовищем, різноманітність водних тварин дещо вище. Загальне співвідношення числа видів "суша/вода" - близько 1:5.
Щільність води вища за щільність повітря в 800 разів. І тиск на її організми також набагато вищий, ніж у наземних умовах: на кожен 10 м глибини воно зростає на 1 атм. Один з основних напрямків пристосування організмів до життя у водному середовищі - підвищення плавучості за рахунок збільшення поверхні тіла та формування тканин та органів, що містять повітря. Організми можуть ширяти у воді (як представники планктону - водорості, найпростіші, бактерії) або активно переміщатися, як риби, що формують Нектон.Значна частина організмів прикріплена до поверхні дна або переміщається нею. Як зазначалося, важливим чинником водного середовища є течія.
Таблиця 1 - Порівняльна характеристика середовищ існування та адаптації до них живих організмів
Основу продукції більшості водних екосистем становлять автотрофи, що використовують сонячне світло, що пробивається через товщу води. Можливість пробивання цієї товщі визначається прозорістю води. У прозорій воді океану в залежності від кута падіння сонячного світла автотрофне життя можливе до глибини 200 м у тропіках і 50 м у високих широтах (наприклад, у морях Північного Льодовитого океану). У сильно змучених прісноводних водоймах шар, заселений автотрофами (його називають фотичним),може становити лише кілька десятків сантиметрів.
Найбільш активно поглинається водою червона частина спектру світла, тому, як зазначалося, глибоководдя морів заселені червоними водоростями, здатними за рахунок додаткових пігментів засвоювати зелене світло. Прозорість води визначається нескладним приладом - диском Секкі, який є забарвлене в білий колір коло діаметром 20 см. Про ступінь прозорості води судять по глибині, на якій диск стає нерозрізним.
Найважливішою характеристикою води є її хімічний склад - вміст солей (зокрема біогенів), газів, іонів водню (рН). За концентрацією біогенів, особливо фосфору та азоту, водойми поділяються на оліготрофні, мезотрофні та евтрофні. При підвищенні вмісту біогенів, скажімо, при забрудненні водоймища стоками відбувається процес евтрофікації водних екосистем.
Вміст кисню у воді приблизно в 20 разів нижче, ніж у атмосфері, і становить 6-8 мл/л. Воно знижується при підвищенні температури, а також у стоячих водоймищах в зимовий час, коли вода ізольована від атмосфери шаром льоду. Зниження концентрації кисню може стати причиною загибелі багатьох мешканців водних екосистем, виключаючи особливо стійкі до дефіциту кисню види, подібні до карасю або ліню, які можуть жити навіть при зниженні вмісту кисню до 0,5 мл/л. Зміст вуглекислого газу воді, навпаки, вище, ніж у атмосфері. У морській воді його може бути до 40-50 мл/л, що приблизно в 150 разів вище, ніж в атмосфері. Споживання вуглекислого газу фітопланктоном при інтенсивному фотосинтезі не перевищує 0,5 мл/л на добу.
Концентрація іонів водню у воді (рН) може змінюватись у межах 3,7-7,8. Нейтральними є води з рН від 6,45 до 7,3. Як зазначалося, зі зниженням рН біорізноманіття організмів, що населяють водне середовище, швидко зменшується. Річковий рак багато видів молюсків гинуть при рН нижче 6, окунь і щука можуть витримати рН до 5, вугор і голець виживають при зниженні рН до 5-4,4. У більш кислих водах зберігаються лише деякі види зоопланктону та фітопланктону. Кислотні дощі, пов'язані з викидами в атмосферу великих кількостей оксидів сірки та азоту промисловими підприємствами, стали причиною підкислення вод озер Європи та США та різкого збіднення їх біологічної різноманітності. Лімітуючим фактором часто буває кисень. Зміст його зазвичай не перевищує 1% обсягу. При підвищенні температури, збагаченні органічною речовиною та слабкому перемішуванні вміст кисню у воді зменшується. Мала доступність кисню для організмів пов'язана також з його слабкою дифузією (у воді вона у тисячі разів менша, ніж у повітрі). Другий лімітуючий фактор – світло. Освітленість швидко зменшується з глибиною. В ідеально чистих водах світло може проникати до глибини 50-60 м, сильно забруднених - тільки на кілька сантиметрів.
Це середовище найбільш однорідне серед інших. Вона мало змінюється у просторі, тут немає чітких меж між окремими екосистемами. Амплітуди значень факторів також невеликі. Різниця між максимальними та мінімальними значеннями температури тут зазвичай не перевищує 50°С (у той час як у наземно-повітряному середовищі – до 100°С). Середовища властива висока щільність. Для океанічних вод вона дорівнює 1,3 г/см 3 для прісних -близька до одиниці. Тиск змінюється лише залежно від глибини: кожен 10-метровий шар води підвищує тиск на 1 атмосферу.
У воді мало теплокровних, або гомойотермних(грец. хомий-однаковий, термо - тепло), організмів. Це результат двох причин: мале коливання температур та нестача кисню. Основний адаптаційний механізм гомойотермії – протистояння несприятливим температурам. У воді такі температури є малоймовірними, а в глибинних шарах температура практично постійна (+4°С). Підтримка постійної температури тіла обов'язково пов'язана з інтенсивними процесами обміну речовин, що можливе лише за хорошої забезпеченості киснем. У воді таких умов немає. Теплокровні тварини водного середовища (кити, тюлені, морські котики та ін) - це колишні мешканці суші. Їх існування неможливе без періодичного зв'язку з повітряним середовищем.
Типові жителі водного середовища мають змінну температуру тіла та відносяться до групи пойкіотермних(грец. Пойкіос - різноманітний). Нестачу кисню вони певною мірою компенсують збільшенням дотику органів дихання з водою. Багато мешканців вод (гідробіонти)споживають кисень через усі покриви тіла. Часто дихання поєднується з фільтраційним типом живлення, коли через організм пропускається велика кількість води. Деякі організми в періоди гострої нестачі кисню здатні різко уповільнювати життєдіяльність, аж до стану анабіозу(Майже повне припинення обміну речовин).
До високої щільності води організми адаптуються переважно двома шляхами. Одні використовують її як опору і перебувають у стані вільного ширяння. Щільність (питома вага) таких організмів зазвичай мало відрізняється від густини води. Цьому сприяє повна або майже повна відсутність скелета, наявність виростів, крапель жиру в тілі чи повітряних порожнин. Такі організми об'єднуються у групу планктону(грец. Планктос-блукаючий). Розрізняють рослинний (фіто-) та тваринний (зоо-) планктон. Розміри планктонних організмів зазвичай невеликі. Але їх частку припадає переважна більшість водних жителів.
Активно пересуваються організми (плавці) адаптуються до подолання високої густини води. Для них характерна довгаста форма тіла, добре розвинена мускулатура, наявність структур, що зменшують тертя (слиз, луска). Загалом висока щільність води має наслідком зменшення частки скелета у загальній масі тіла гідробіонтів проти наземними організмами. У разі нестачі світла чи його відсутності організми для орієнтації використовують звук. Він у воді поширюється набагато швидше, ніж у повітрі. Для виявлення різних перешкод використовується відбитий звук типу ехолокації. Для орієнтації використовуються також запахові явища (у воді запахи відчуваються набагато краще, ніж у повітрі). У глибинах вод багато організмів мають властивість самосвічення (біолюмінесценції).
Рослини, що живуть у товщі води, використовують у процесі фотосинтезу глибоко проникають у воду блакитні, сині і синьо-фіолетові промені. Відповідно і колір рослин змінюється із глибиною від зеленого до бурого та червоного.
Адекватно адаптаційним механізмам виділяються такі групи гідробіонтів: планктон- вільнопарні, нектон(грец. нектос - плаваючий) - активно пересуваються, бентос(грец. бентос - глибина) - жителі дна, пелагос(грец. пелагос - відкрите море) - жителі водної товщі, нейстон- жителі верхньої плівки води (частина тіла може бути у воді, частина – у повітрі).
Вплив людини на водне середовище проявляється у зменшенні прозорості, зміні хімічного складу (забруднення) та температури (теплове забруднення). Наслідком цих та інших впливів є збіднення киснем, зниження продуктивності, зміни видового складу та інші відхилення від норми.
Наземно-повітряне середовище.
Повітря відрізняється значно нижчою щільністю проти водою. З цієї причини освоєння повітряного середовища, яке відбулося набагато пізніше, ніж зародження життя та його розвиток у водному середовищі, супроводжувалося посиленням розвитку механічних тканин, що дозволило організмам протистояти дії закону всесвітнього тяжіння та вітру (скелет у хребетних тварин, хітинові панцирі у комах, склеренхіму у рослин). В умовах повітряного середовища жоден організм постійно жити не може, і тому навіть кращі «літуни» (птахи та комахи) повинні періодично опускатися на землю. Переміщення організмів повітрям можливе за рахунок спеціальних пристосувань - крил у птахів, комах, деяких видів ссавців і навіть риб, парашити і крильця у насіння, повітряні мішки у пилку хвойних порід і т.д.
Повітря - поганий провідник тепла, і тому саме у повітряному середовищі на суші виникли ендотермні (теплокровні) тварини, яким легше зберегти тепло, ніж ектотермним мешканцям водного середовища. Для теплокровних водних тварин, включаючи гігантів-китів, водне середовище є вторинним, предки цих тварин колись жили на суші.
Для життя в повітряному середовищі знадобилися складніші механізми розмноження, які виключали б ризик висихання статевих клітин (багатоклітинні антеридії та архегонії, а потім сім'язачатки та зав'язі у рослин, внутрішнє запліднення у тварин, яйця з щільною оболонкою у птахів, плазунів, земноводних та ін.). ).
У цілому нині можливостей на формування різноманітних поєднань чинників за умов наземно-повітряної середовища набагато більше, ніж водної. Саме у цьому середовищі особливо яскраво виявляються відмінності клімату різних районів (і різних висотах над рівнем моря не більше одного району). Тому різноманітність наземних організмів набагато вища, ніж водних.
Це середовище відноситься до найбільш складної як за властивостями, так і різноманітністю в просторі. Для неї характерна низька густина повітря, великі коливання температури (річні амплітуди до 100 ° С), висока рухливість атмосфери. Лімітуючими факторами найчастіше є недолік або надлишок тепла та вологи. В окремих випадках, наприклад під пологом лісу, нестача світла.
Великі коливання температури в часі та її значна мінливість у просторі, а також хороша забезпеченість киснем з'явилися спонукальні мотиви для появи організмів з постійною температурою тіла (гомойотермних). Гомойотермія дозволила мешканцям суші значно розширити житло (ареали видів), але це неминуче пов'язані з підвищеними енергетичними витратами.
Для організмів наземно-повітряного середовища типовими є три механізми адаптації до температурного фактору: фізичний, хімічний, поведінковий. Фізичнийздійснюється регулюванням тепловіддачі. Факторами її є шкірні покриви, жирові відкладення, випаровування води (потовиділ у тварин, транспірація у рослин). Цей шлях характерний для пойкіотермних та гомойотермних організмів. Хімічні адаптаціїбазуються на підтримці певної температури тіла. Це потребує інтенсивного обміну речовин. Такі адаптації властиві гомойотермним і лише частково пойкіотермним організмам. Поведінковий шляхздійснюється за допомогою вибору організмами кращих положень (відкриті сонцю або затінені місця, різного виду укриття тощо). Він властивий обом групам організмів, але пойкіотермним переважно. Рослини пристосовуються до температурного фактора в основному через фізичні механізми (покриви, випаровування води) і лише частково – поведінкові (повороти пластин листків щодо сонячних променів, використання тепла землі та утеплюючої ролі снігового покриву).
Адаптації до температури здійснюються також через розміри та форму тіла організмів. Для виділення тепловіддачі вигідніше великі розміри (ніж більше тіло, тим менше його поверхня на одиницю маси,отже, і тепловіддача, і навпаки). З цієї причини одні й ті ж види, що мешкають у холодніших умовах (на півночі), як правило, більші за ті, які мешкають у більш теплому кліматі. Ця закономірність називається правилом Бергмана.Регулювання температури здійснюється також через частини тіла, що виступають (вушні раковини, кінцівки, органи нюху). У холодних районах вони, як правило, менші за розмірами, ніж у тепліших (Правило Аллена).
Про залежність тепловіддачі від розмірів тіла можна будувати висновки про кількості кисню, витрачається при диханні на одиницю маси різними організмами. Воно тим більше, чим менші розміри тварин. Так, на 1 кг маси споживання кисню (см 3 /годину) склало: кінь - 220, кролик - 480, щур -1800, миша - 4100.
©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторства, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2017-06-30
Наземно-повітряне місце існування протягом усієї еволюції було вивчено набагато пізніше водної. Її відмінна риса у цьому, що вона газоподібна, у складі переважає значний вміст кисню, і навіть низький тиск, вологість і щільність.
За тривалий час такого еволюційного процесу у флори та фауни виникла потреба у формуванні певної поведінки та фізіології, анатомічних та інших адаптацій, вони змогли пристосуватися до змін навколишнього світу.
Характеристика
Середовище характеризується:
- Постійними змінами температури та рівнем вологи в повітрі;
- Протягом часу доби та пори року;
- Великою інтенсивністю світла;
- Залежність факторів територіального знаходження.
Особливості
Особливість середовища - рослини здатні укорінюватися в землі, а тварини можуть пересуватися у просторах повітря та ґрунту. У всіх рослин з'явився устьичний апарат, за допомогою якого сухопутні організми світу можуть приймати кисень безпосередньо з повітря. Невелика вологість повітря та переважна наявність у ньому кисню призвели до появи у тварин органів дихання – трахеї та легень. Добре розвинена скелетна будова забезпечує незалежне пересування по землі і є сильною опорою для тіла та органів, враховуючи невелику щільність навколишнього середовища.
Тварини
У наземно-повітряному середовищі мешкає переважна більшість видів тварин: птахи, звірі, плазуни і комахи.
Адаптація та пристосованість (приклади)
На негативні фактори навколишнього світу у живих організмів виробилися певні адаптації: пристосування до зміни температур та клімату, особлива будова тіла, терморегуляція, а також зміна та динаміка циклів життя. Наприклад, деякі рослини для збереження свого нормального стану в період холоду та посухи змінюють пагони та кореневу систему. У коренеплодах овочів – буряків та моркви, у листі квітів – алое, у цибулини тюльпана та порею зберігаються поживні речовини та волога.
Для збереження температури тіла незмінною у літній та зимовий періоди у тварин сформувалася особлива система теплообміну та терморегуляції з навколишнім світом. У рослин з'явилися пилок і насіння, що переноситься вітром для розмноження. Такі рослини мають унікальні можливості для поліпшення якості пилку, завдяки чому відбувається ефективне запилення. Тварини отримали цілеспрямовану рухливість видобутку їжі. Сформувався абсолютний механічний, функціональний та ресурсний зв'язок із землею.
- Обмеженим чинником для мешканців середовища є нестача водних джерел.
- Живі організми можуть змінювати форму тіла завдяки низькій щільності повітря. Наприклад, для тварин важливо формування скелетних відділів, птахам потрібна плавна форма крила та будова тіла.
- Рослинам потрібні гнучкі сполучні тканини, а також наявність властивої форми крони та квітів.
- Придбання фукції теплокровності птиці та ссавці зобов'язані наявності властивостей повітря - теплопровідність, теплоємність.
Висновки
Наземно-повітряне довкілля – незвичайна за екологічними чинниками. Перебування тварин та рослин у ній можливе завдяки появі та формуванню у них багатьох пристроїв. Всі мешканці нерозривні з поверхнею землі для кріплення та стійкої опори. Щодо цього грунт нерозривний з водним і наземним середовищем, яке відіграє основну роль в еволюції світу тварин і рослин.
Для багатьох особин була мостом, через який організми водних джерел перейшли до наземних умов життя і тим самим завоювали сушу. Від складу ґрунту та рельєфу місцевості залежить розподіл тваринного та рослинного світу по всій планеті залежно від способу життя.
Останнім часом наземно-повітряне середовище змінюється завдяки діяльності. Люди штучно перетворюють природні ландшафти, кількість та розміри водойм. У такій ситуації багато організмів не здатні швидко адаптуватися до нових умов життя. Необхідно пам'ятати про це та припинити негативне втручання людей у наземно-повітряне середовище проживання тварин та рослин!
Наземно-повітряне середовище - Середовище, що складається з повітря, що пояснює її назву. Характеризується зазвичай наступним:
- Повітря не чинить майже ніякого опору, тому оболонка організмів зазвичай не обтікає.
- Великий вміст кисню у повітрі.
- Є клімат і пори року.
- Ближче до землі температура повітря вища, тому більшість видів мешкають на рівнинах.
- В атмосфері відсутня вода, необхідна для життя, тому організми селяться ближче до річок та інших водойм.
- Рослини, які мають корінь, користуються мінеральними речовинами, що знаходяться у ґрунті і, частково, знаходяться у ґрунтовому середовищі.
- Мінімум температури був зареєстрований в Антарктиді, який становив – 89°С, а максимум +59°С.
- Біологічне середовище поширене від 2 км нижче рівня моря, до 10 км вище рівня моря.
У ході еволюції це середовище було освоєно пізніше, ніж водне. Її особливість полягає в тому, що вона газоподібнатому характеризується низькими:
- вологістю,
- щільністю та тиском,
- високим вмістом кисню.
У ході еволюції у живих організмів виробилися необхідні анатомо-морфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші адаптації. Тварини в наземно-повітряному середовищі пересуваються ґрунтом або повітрям (птиці, комахи). У зв'язку з цим у тварин з'явилися легені та трахеї, Т. е. органи, якими сухопутні жителі планети засвоюють кисень прямо з повітря. Сильне розвиток отримали скелетні органищо забезпечують автономність пересування сушею і підтримують тіла з усіма його органами в умовах незначної щільності середовища, у тисячі разів меншого порівняно з водою.
Екологічні факториу наземно-повітряному середовищі відрізняються від інших середовищ існування:
- високою інтенсивністю світла,
- значними коливаннями температури та вологості повітря,
- кореляцією всіх факторів з географічним розташуванням,
- зміною сезонів року та доби.
Впливи їх на організми нерозривно пов'язані з рухом повітря і становища щодо морів і океанів сильно відрізняються від впливу у водному середовищі У наземно - повітряному середовищі достатньо світла і повітря. Однак зволоженість та температура дуже різноманітні. Болотисті території мають надмірну кількість вологи, у степах її значно менше. Відчутні добові та сезонні коливання температури.
Пристосування організмів до життя в умовах різної температури та зволоженості.Більше пристосувань організмів наземно-повітряного середовища пов'язано з температурою та вологістю повітря. Тварини степу (скорпіон, павуки тарантул і каракурт, ховрахи, миші полівки) ховаються від спеки в норках. У тварин пристосуванням від спеки виділення поту.
З настанням холодів птахи відлітають теплі краї, щоби навесні знову повернувся на місце, де народилися і де дадуть потомство.
Особливістю наземно-повітряного середовища у південних районах є недостатня кількість вологи. Тварини пустелі повинні мати здатність зберігати свою воду, щоб переживати довгі періоди, коли мало їжі. Травоїдним зазвичай вдається це зробити, запасаючи всю доступну вологу, яка є в стеблах і насінні, яке вони поїдають. Плотоядні одержують воду з вологого тіла свого видобутку. Обидва типи тварин мають дуже ефективні нирки, які заощаджують кожну краплю вологи, і вони рідко виникає необхідність пити. Також пустельні тварини повинні бути здатними захищати себе від жорстокої спеки вдень і пронизливого холоду вночі. Маленькі тварини можуть робити це, ховаючись у тріщинах скель чи закопуючись у пісок. Багато тварин виробили в процесі еволюції непроникний зовнішній панцир, але не для захисту, а для зменшення втрат вологи з їхнього тіла.
Пристосування організмів до пересування в наземно-повітряному середовищі. Для багатьох тварин наземно - повітряного середовища важливим є пересування по земній поверхні або в повітрі. І тому вони виробилися певні пристосування, які кінцівки мають різну будову. Одні пристосувалися до бігу (вовк, кінь), другі – до стрибків (кенгуру, тушканчик, коник), треті – до польотів (птахи, кажани, комахи). Вужі, гадюки взагалі не мають кінцівок, тож рухаються, вигинаючи тіло.
До життя високо в горах пристосувалося значно менше організмів, тому що там мало ґрунту, вологи та повітря, і виникають труднощі із переміщенням. Однак деякі тварини, наприклад, гірські козли муфлони, здатні рухатися майже вертикально вгору і вниз, якщо є хоч невеликі нерівності. Тому вони можуть жити високо у горах.
Пристосуванням тварин до фактора освітленості наземно-повітряного середовища життя будова та розміри очей. Більшість тварин цього середовища мають добре розвинені органи зору. Так, яструб з висоти свого польоту бачить мишу, яка біжить полем.
Наземно-повітряне середовище є значно складнішим за своїми екологічними умовами, ніж водне середовище. Для життя суші, як рослинам, і тваринам, потрібно виробити цілий комплекс нових адаптаційних пристосувань.
Щільність повітря в 800 разів менша за щільність води, тому життя у зваженому стані в повітрі практично неможливе. Тільки бактерії, суперечки грибів та пилок рослин регулярно присутні у повітрі, і здатні переноситься на значні відстані повітряними течіями, проте у всіх головна функція життєвого циклу – розмноження здійснюється на поверхні землі, де є поживні речовини. Мешканці суші змушені мати розвинену опорну систему,
підтримує тіло. У рослин це різноманітні механічні тканини, тварини мають складний кістковий скелет. Мала щільність повітря визначає низьку опірність пересування. Тому багато наземних тварин змогли використовувати в ході своєї еволюції екологічні вигоди даної особливості повітряного середовища та набули здатності до короткочасного або тривалого польоту. Можливість переміщатися в повітрі мають не тільки птахи та комахи, але навіть окремі ссавці та рептилії. Загалом, активно літати чи планувати рахунок повітряних течій можуть щонайменше 60 % видів наземних тварин.
Життя багатьох рослин багато в чому залежить від руху повітряних потоків, оскільки саме вітром розноситься їхній пилок і відбувається запилення. Такий спосіб запилення називається анемофілією. Анемофілія властива для всіх голонасінних рослин, а серед покритонасінних, вітрозапильні складають не менше 10% від загальної кількості видів. Для багатьох видів властива анемохорія- Розселення за допомогою повітряних потоків. При цьому переміщуються не статеві клітини, а зародки організмів і молоді особини – насіння і дрібні плоди рослин, личинки комах, дрібні павуки та ін. завдяки яким зростає здатність до планування. Пасивно переносяться вітром організми отримали збірну назву аеропланктонуза аналогією з планктонними мешканцями водного середовища.
Мала щільність повітря зумовлює дуже низький тиск на суші порівняно з водним середовищем. На рівні моря воно становить 760 мм рт. ст. У міру зростання висоти тиск зменшується і на висоті приблизно 6000 м становить лише половину від тієї величини, яка зазвичай спостерігається у поверхні Землі. Для більшості хребетних тварин та рослин це верхня межа поширення. Низький тиск у горах призводить до зменшення забезпеченості киснем та зневоднення тварин за рахунок збільшення частоти дихання. У цілому нині, переважна більшість наземних організмів значно більшою мірою чутливі до зміни тиску, ніж водні жителі, оскільки зазвичай коливання тиску наземному середовищі вбирається у десяті частки атмосфери. Навіть великі птахи, здатні підніматися на висоти понад 2 км, потрапляють в умови, в яких тиск не більше ніж на 30 % відрізняється від приземного.
Крім фізичних властивостей повітряного середовища, життя наземних організмів дуже важливі також її хімічні особливості. Газовий склад повітря у приземному шарі атмосфери повсюдно однорідний, рахунок постійного перемішування повітряних мас конвекційними і вітровими потоками. На етапі еволюції атмосфери Землі, у складі повітря переважає азот (78 %) і кисень (21 %), далі йдуть інертний газ аргон (0.9 %) і вуглекислий газ (0.035 %). Більш високий вміст кисню в наземно-повітряному середовищі, порівняно з водним середовищем, сприяє зростанню у наземних тварин рівня обміну речовин. Саме в наземному середовищі виникли фізіологічні механізми, на основі високої енергетичної ефективності окислювальних процесів в організмі, що забезпечують ссавцям та птахам можливість підтримувати на постійному рівні температуру свого тіла та рухову активність, що дало їм можливість жити ті лише у теплих, а й у холодних регіонах Землі. . В даний час кисень, через свій високий вміст в атмосфері, не належить до факторів, що обмежують життя в наземному середовищі. Однак у ґрунті за певних умов може виникнути його дефіцит.
Концентрація вуглекислого газу може змінюватися у приземному шарі у досить значних межах. Наприклад, за відсутності вітру у великих містах та промислових центрах вміст цього газу може в десятки разів перевищувати концентрацію у природних непорушених біоценозах, за рахунок його інтенсивного виділення при спалюванні органічного палива. Підвищені концентрації вуглекислого газу можуть також виникати в зонах вулканічної активності. Високі концентрації СО 2 (більше 1%) токсичні для тварин та рослин, проте низький вміст цього газу (менше 0.03%) гальмує процес фотосинтезу. Основним природним джерелом СО 2 є дихання ґрунтових організмів. Вуглекислий газ надходить із ґрунту в атмосферу, причому особливо інтенсивно його виділяють помірно вологі, добре прогріваються ґрунти зі значною кількістю органічного матеріалу. Наприклад, ґрунти букового широколистяного лісу виділяють від 15 до 22 кг/га вуглекислоти на годину, пісні піщані ґрунти – не більше 2 кг/га. Спостерігаються добові зміни у вмісті вуглекислого газу та кисню у приземних шарах повітря, зумовлені ритмом дихання тварин та фотосинтезу рослин.
Азот, що є основним компонентом повітряної суміші, для більшості жителів наземно-повітряного середовища є недоступним до безпосереднього засвоєння в силу своїх інертних властивостей. Тільки деякі прокаріотичні організми, серед яких бульбочкові бактерії і синьо-зелені водорості мають здатність поглинати азот з повітря і залучати його до біологічного кругообігу речовин.
Найважливішим екологічним чинником у наземних місцеперебування є сонячне світло. Всім живим організмам для свого існування необхідна енергія, що надходить ззовні. Основним її джерелом є сонячне світло, частку якого припадає 99.9 % у загальному балансі енергії лежить на поверхні Землі, а 0.1 % – це енергія глибинних верств нашої планети, роль якої досить висока лише окремих районах інтенсивної вулканічної діяльності, наприклад, у Ісландії чи Камчатці у Долині гейзерів. Якщо прийняти сонячну енергію, що досягає поверхні атмосфери Землі за 100%, то близько 34% відбивається назад у Космічний простір, 19% поглинається при проходженні через атмосферу, і лише 47% досягає наземно-повітряних та водних екосистем у вигляді прямого та розсіяного променя. Пряма сонячна радіація – це електромагнітне випромінювання із довжинами хвиль від 0.1 до 30.000 нм. Частка розсіяної радіації як відбитих від хмар і Землі променів зростає із зменшенням висоти стояння Сонця над горизонтом і за зростання вмісту в атмосфері частинок пилу. Характер впливу сонячних променів на живі організми залежить від їхнього спектрального складу.
Ультрафіолетові короткохвильові промені з довжинами хвиль менше 290 нм згубні для живого, т.к. мають здатність іонізувати, розщеплювати цитоплазму живих клітин. Ці небезпечні промені на 80-90% поглинаються озоновим шаром, розташованим на висотах від 20 до 25 км. Озоновий шар, що є сукупністю молекул О 3 , утворюється в результаті іонізації молекул кисню і є, таким чином, продуктом фотосинтетичної діяльності рослин у глобальному масштабі. Це своєрідний "парасолька", що прикриває наземні спільноти від згубного ультрафіолету. Передбачається, що він виник близько 400 млн років тому, за рахунок виділення кисню при фотосинтезі океанічних водоростей, що дало можливість розвиватися життю на суші. Довгохвильові ультрафіолетові промені з довжиною хвиль від 290 до 380 нм також мають високу хімічну активність. Тривале та інтенсивне їх вплив завдає шкоди організмам, але малі дози багатьом їх необхідні. Промені з довжинами хвиль близько 300 нм викликають утворення вітаміну D у тварин, із довжинами від 380 до 400 нм – призводять до появи засмаги як захисної реакції шкіри. У область видимих сонячних променів, тобто. сприймаються людським оком, входять промені з довжинами хвиль від 320 до 760 нм. У межах видимої частини спектра знаходиться зона фотосинтетично-активних променів – від 380 до 710 нм. Саме в даному діапазоні світлових хвиль здійснюється процес фотосинтезу.
Світло та його енергія, що багато в чому визначає температуру середовища конкретного місця проживання, впливають на газообмін та випаровування води листям рослин, стимулює роботу ферментів синтезу білків та нуклеїнових кислот. Рослинам світло необхідне освіти пігменту хлорофілу, формування структури хлоропластів, тобто. структур відповідальних за фотосинтез Під впливом світла відбувається розподіл та зростання клітин рослин, їх цвітіння та плодоношення. Нарешті, від інтенсивності світла у конкретному житлі залежить поширення і чисельність певних видів рослин, отже, і структура біоценозу. При низькій освітленості, наприклад під пологом широколистяного або ялинового лісу, або в ранкові і вечірні години, світло стає важливим фактором, що лімітує, здатним обмежувати фотосинтез. У ясний літній день на відкритому місцепроживання або у верхній частині крони дерев в помірних і низьких широтах освітленість може досягати 100 000 люкс, тоді як для успіху протікання фотосинтезу достатньо і 10 000 люкс. При дуже великій освітленості починається процес знебарвлення та руйнування хлорофілу, що суттєво уповільнює вироблення первинної органічної речовини у процесі фотосинтезу.
Як відомо, у результаті фотосинтезу поглинається вуглекислий газ та виділяється кисень. Однак у процесі дихання рослини вдень, і особливо вночі, кисень поглинається, а CO 2 навпаки виділяється. Якщо поступово збільшувати інтенсивність світла, відповідно буде зростати і швидкість фотосинтезу. Згодом настане такий момент, коли фотосинтез і дихання рослини точно врівноважуватимуть одне одного і вироблення чистої біологічної речовини, тобто. не спожитого самою рослиною в процесі окислення та дихання для своїх потреб припинитися. Даний стан, при якому сумарний газообмін CO2 та O2 дорівнює 0 називається точкою компенсації.
Вода - це одна з абсолютно необхідних речовин для успішного перебігу процесу фотосинтезу і її недолік негативно позначається на перебігу багатьох клітинних процесів. Навіть нестача вологи у ґрунті протягом кількох днів може призвести до серйозних втрат у врожаї, т.к. у листі рослин починає накопичуватися речовина, що перешкоджає зростанню тканин – абсцизова кислота.
Оптимальною для фотосинтезу більшості рослин помірного поясу температура повітря близько 25 ºС. При більш високих температурах швидкість фотосинтезу уповільнюється через зростання витрат на дихання, втрату вологи в процесі випаровування для охолодження рослини і зменшення споживання CO 2 у зв'язку зі зниженням газообміну.
У рослин виникають різні морфологічні та фізіологічні адаптації до світлового режиму наземно-повітряного довкілля. За вимогами до рівня освітлення, всі рослини прийнято ділити на такі екологічні групи.
Світлолюбні або геліофіти– рослини відкритих, постійно добре освітлюваних житла. Листя геліофітів зазвичай дрібні або з розсіченою листовою пластинкою, з товстою зовнішньою стінкою клітин епідермісу, нерідко з восковим нальотом для часткового відображення надлишкової світлової енергії або з густим опушенням дозволяє ефективно розсіювати тепло, з великою кількістю мікроскопічних отворів - продихів, за допомогою і вологообмін з середовищем, добре розвинені механічними тканинами і тканинами здатними запасати воду. Листя деяких рослин із цієї групи мають фотометричність, тобто. здатні змінювати своє становище залежно від висоти Сонця. Опівдні листя розташовується рубом до світила, а вранці та ввечері – паралельно до його променів, що оберігає їх від перегріву та дозволяє використовувати світло та сонячну енергію у необхідній мірі. Геліофіти входять до складу угруповань практично всіх природних зон, але найбільша їх кількість зустрічається в екваторіальній і тропічній зоні. Це рослини дощових тропічних лісів верхнього ярусу, рослини саван Західної Африки, степів Ставропілля та Казахстану. Наприклад, до них належать кукурудза, просо, сорго, пшениця, гвоздикові, молочайні.
Тіньолюбні або сціофіти- Рослини нижніх ярусів лісу, глибоких ярів. Вони здатні мешкати в умовах значного затінення, яке для них є нормою. Листя сціофітів розташовуються горизонтально, зазвичай вони мають темно-зелений колір і більші розміри, порівняно з геліофітами. Клітини епідермісу великі, але з тоншими зовнішніми стінками. Хлоропласти великі, але їх у клітинах невелика. Число продихів на одиницю площі менше ніж у геліофітів. До тінелюбних рослин помірного кліматичного поясу належать мохи, плауни, трави із сімейства імбирні, кислиця звичайна, майник дволистий та ін. Також до них належать багато рослин нижнього ярусу тропічної зони. Мохи як рослини найнижчого лісового ярусу, можуть жити при освітленості до 0.2 % від загальної поверхні лісового біоценозу, плауни – до 0.5 %, а квіткові можуть нормально розвиватися лише за освітленості щонайменше 1 % від загальної. У сціофітів з меншою інтенсивністю протікають процеси дихання та вологообміну. Інтенсивність фотосинтезу швидко досягає максимуму, але за значного освітлення починає знижуватися. Компенсаційна точка розташовується в умовах зниженої освітленості.
Тіневитривалі рослини можуть переносити значне затінення, але добре ростуть і на світлі, адаптовані до значної сезонної динаміки освітленості. До цієї групи належать лугові рослини, лісові трави та чагарники, що ростуть у затінених ділянках. На ділянках, що інтенсивно освітлюються, вони ростуть швидше, але цілком нормально розвиваються і при помірному освітленні.
Ставлення до світлового режиму змінюється у рослин протягом їхнього індивідуального розвитку – онтогенезу. Проростки та молоді рослини багатьох лугових трав та дерев є більш тіньовитривалими, ніж дорослі особини.
У житті тварин видима частина світлового спектра також має досить важливу роль. Світло для тварин – це необхідна умова зорової орієнтації у просторі. Примітивні очі багатьох безхребетних є просто окремі світлочутливі клітини, що дозволяють сприймати деякі коливання освітленості, чергування світла і тіні. Павуки можуть розрізняти контури предметів, що рухаються, на відстані не більше 2 см. Гримучі змії здатні бачити інфрачервону частину спектра і в стані полювати в повній темряві, орієнтуючись на теплові промені жертви. У бджіл видима частина спектра зрушена на більш короткохвильову область. Вони сприймають як кольорові значну частину ультрафіолетових променів, але не розрізняють червоних. Здатність до сприйняття колірної гами залежить від того, за якого спектрального складу активний даний вид. Більшість ссавців провідних сутінковий або нічний спосіб життя погано розрізняють кольори і бачать світ у чорно-білих тонах (представники сімейств собачі та котячі, хом'яки та ін.). Життя у сутінках призводить до збільшення розмірів очей. Величезні очі, здатні вловлювати нікчемні частки світла, властиві провідним нічний спосіб життя лемурів, довгоп'ят, сов. Найбільш досконалими органами зору мають головоногі молюски та вищі хребетні. Вони можуть адекватно сприймати форму та розміри предметів, їх колір, визначати відстань до об'єктів. Найдосконаліший об'ємний бінокулярний зір характерний для людини, приматів, хижих птахів – сов, соколів, орлів, грифів.
Положення Сонця є важливим фактором навігації різних тварин у період далеких міграцій.
Умови проживання у наземно-повітряному середовищі ускладнені погодними та кліматичними змінами. Погода – це стан атмосфери, що безперервно змінюється, біля земної поверхні до висоти приблизно 20 км (верхня межа тропосфери). Мінливість погоди проявляється в постійних коливаннях значень найважливіших факторів середовища, таких як температура і вологість повітря, кількість рідкої води, що випадає на поверхню грунту за рахунок атмосферних опадів, ступінь освітленості, швидкість вітрового потоку та ін. Для погодних характеристик властиві не тільки досить очевидні сезонні зміни, а й неперіодичні випадкові коливання протягом щодо коротких проміжків часу, соціальній та добовому циклі, що особливо негативно позначаються життя мешканців суші, оскільки до цих коливань надзвичайно важко виробити ефективні адаптації. На життя мешканців великих водойм суші та морів погода впливає значно меншою мірою, зачіпаючи лише поверхневі біоценози.
Багаторічний режим погоди характеризує кліматмісцевості. У поняття клімату входять як опосередковані за тривалий часовий інтервал значення найважливіших метеорологічних показників і явищ, а й їх річний хід, і навіть можливість відхилення від норми. Клімат залежить, перш за все, від географічних умов регіону – широти місцевості, висоти над рівнем моря, близькістю до Океану та ін. та антициклонів, від впливу гірських масивів на рух повітряних мас, та від багатьох інших причин, що створюють надзвичайну різноманітність умов життя на суші. Для більшості наземних організмів, особливо для рослин і дрібних осілих тварин, важливі не так великомасштабні особливості клімату тієї природної зони, в якій вони живуть, а ті умови, які створюються в їхньому безпосередньому житлі. Такі локальні модифікації клімату, що створюються під впливом численних явищ, що мають локальне поширення, називають мікрокліматом. Широко відомі відмінності між температурою та вологістю лісових та лугових місцеперебування, на північних та південних схилах пагорбів. Стійкий мікроклімат виникає у гніздах, дуплах, печерах та норах. Наприклад, у сніговому барлозі білого ведмедя, до моменту появи дитинчати, температура повітря може на 50 °С перевищувати температуру навколишнього середовища.
Для наземно-повітряного середовища властиві значно більші коливання температури в добовому та сезонному циклі, ніж для водного. На великих просторах помірних широт Євразії та Північної Америки, що знаходяться на значному віддаленні від Океану, амплітуда температури в річному ході може досягати 60 і навіть 100 ° С, за рахунок дуже холодної зими та спекотного літа. Тому основу флори та фауни у більшості континентальних районів становлять евритермні організми.
Література
Основна – Т.1 – с. 268 - 299; – c. 111 - 121; Додаткова; .
Запитання для самоперевірки:
1. У чому складаються основні фізичні відмінності наземно-повітряного довкілля
від водної?
2. Від яких процесів залежить вміст вуглекислого газу у приземному шарі атмосфери
і в чому полягає його роль життя рослин?
3. У якому діапазоні променів світлового спектра здійснюється фотосинтез?
4. Яке значення озонового шару жителів суші, як і виник?
5. Від яких чинників залежить інтенсивність фотосинтезу рослин?
6. Що таке точка компенсації?
7. У чому характерні особливості рослин-геліофітів?
8. У чому полягають характерні особливості рослин-сциофітів?
9. Яка роль сонячного світла у житті тварин?
10. Що таке мікроклімат та як він формується?