☰

Наземно-повітряне середовище життя, його характеристика. Наземно-повітряне середовище: особливості середовища та його характеристика

І прямо чи опосередковано впливає його життєдіяльність, зростання, розвиток, розмноження.

Кожен організм живе у певному середовищі проживання. Елементи чи властивості середовища називаються екологічними факторами. На нашій планеті виділяють чотири середовища життя: наземно-повітряну, водну, грунтову, інший організм. Живі організми пристосовані до існування в певних умовах життя і в певному середовищі.

Одні організми живуть на суші, інші – у ґрунті, треті – у воді. Деякі обрали місцем свого проживання тіла інших організмів. Таким чином, виділяють чотири середовища життя: наземно-повітряне, водне, ґрунтове, інший організм (рис. 3). Кожна із середовищ життя характеризується певними властивостями, до яких пристосовані живуть у ній організми.

Наземно-повітряне середовище

Наземно-повітряне середовище характеризується низькою щільністю повітря, великою кількістю світла, швидкою зміною температури, змінною вологістю. Тому організми, що живуть у наземно-повітряному середовищі, мають добре розвинені опорні структури - зовнішній або внутрішній скелет у тварин, спеціальні структури у рослин.

Багато тварин мають органи пересування землею — кінцівки чи крила для польоту. Завдяки розвиненим органам зору вони добре бачать. Сухопутні організми мають пристосування, які захищають їх від коливань температури і вологості (наприклад, спеціальні покриви тіла, пристрій гнізд, нір). У рослин добре розвинене коріння, стебло, листя.

Водне середовище

Для водного середовища характерна більш висока щільність у порівнянні з повітрям, тому вода має виштовхуючу силу. Багато організмів «парять» у товщі води — дрібні тварини, бактерії, протисти. Інші активно рухаються. Для цього вони мають органи пересування у вигляді плавників або ласт (риби, кити, тюлені). У активних плавців, як правило, обтічна форма тіла.

Багато водні організми (прибережні рослини, водорості, коралові поліпи) ведуть прикріплений образ життя, інші - малорухливий (деякі молюски, морські зірки).

Вода накопичує та утримує тепло, тому у воді не буває таких різких коливань температури, як на суші. Кількість світла у водоймах змінюється залежно від глибини. Тому автотрофи заселяють тільки ту частину водоймища, куди проникає світло. Гетеротрофні організми освоїли всю товщу води.

Ґрунтове середовище

У ґрунтовому середовищі немає світла, немає різкої зміни температури, висока щільність. У грунті живуть бактерії, протисти, гриби, деякі тварини (комахи та його личинки, черв'яки, кроти, землерийки). Ґрунтові тварини мають компактне тіло. У деяких з них є копальні кінцівки, відсутні або недорозвинені органи зору (крот).

Сукупність необхідних організму елементів середовища, без яких він не може існувати, називається умовами існування або умовами життя.

На цій сторінці матеріал за темами:

  • середовище проживання землерийки наземно-повітряний водний грунт або інший

  • організм як довкілля приклади

  • приклади організмів, що живуть у нашому середовищі

  • які властивості характерні для водного довкілля

  • організми, що живуть у тілі інших організмів

Запитання до цієї статті:

  • Що таке місце існування та умови існування?

  • Що називають екологічними факторами?

  • Які групи екологічних факторів виокремлюють?

  • Які властивості характерні для наземно-повітряного середовища?

  • Чому вважають, що наземно-повітряне середовище життя більш складне, ніж водне чи ґрунтове?

  • У чому полягають особливості організмів, що живуть всередині інших організмів?

  • Загальна характеристика.У ході еволюції наземно-повітряне середовище було освоєно значно пізніше, ніж водне. Життя на суші зажадало таких пристосувань, які стали можливими лише за порівняно високому рівні організації як рослин, і тварин. Особливістю наземно-повітряного середовища життя є те, що організми, які тут мешкають, оточені повітрям та газоподібним середовищем, що характеризується низькими вологістю, щільністю та тиском, високим вмістом кисню. Як правило, тварини в цьому середовищі пересуваються грунтом (твердий субстрат), а рослини вкорінюються в ній.

    У наземно-повітряному середовищі діючі екологічні чинники мають низку характерних рис: більш висока інтенсивність світла проти іншими середовищами, значні коливання температури, зміна вологості залежно від географічне розташування, сезону та часу доби (табл. 3).

    Таблиця 3

    Умови проживання організмів повітряного та водного середовища (за Д.Ф. Мордухай-Болтовським, 1974)

    Умови проживання

    Значення умов для організмів

    повітряного середовища

    водного середовища

    Вологість

    Дуже важливе (часто у дефіциті)

    Не має (завжди надміру)

    Щільність середовища

    Незначне (за винятком ґрунту)

    Велике порівняно з її роллю для мешканців повітряного середовища

    Тиск

    Майже не має

    Велике (може досягати 1000 атмосфер)

    Температура

    Істотне (вагається у дуже великих межах (від -80 до +100 ° С і більше)

    Найменше в порівнянні зі значенням для мешканців повітряного середовища (вагається набагато менше, зазвичай від -2 до +40 ° С)

    Кисень

    Неістотне (переважно надлишку)

    Істотне (часто у дефіциті)

    Зважені речовини

    Неважливе; не використовуються в їжу (головним чином мінеральні)

    Важливе (джерело їжі, особливо органічні речовини)

    Розчинені речовини у навколишньому середовищі

    Певною мірою (мають значення лише у ґрунтових розчинах)

    Важливе (у певній кількості необхідні)

    Вплив вищевказаних чинників нерозривно пов'язані з рухом повітряних мас - вітру. У процесі еволюції у живих організмів наземно-повітряного середовища виробилися характерні анатомо-морфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші адаптації. Наприклад, з'явилися органи, які забезпечують безпосереднє засвоєння атмосферного кисню у процесі дихання (легкі та трахеї тварин, продихи рослин). Набули сильного розвитку скелетні утворення (скелет тварин, механічні та опорні тканини рослин), які підтримують тіло в умовах незначної щільності середовища. Виробилися пристосування для захисту від несприятливих факторів, таких, як періодичність і ритміка життєвих циклів, складна будова покривів, механізми терморегуляції та ін. насіння, плоди та пилок рослин, літаючих тварин.

    Розглянемо особливості впливу основних екологічних факторів на рослини та тварин у наземно-повітряному середовищі життя.

    Низька щільність повітрявизначає його малу підйомну силу та незначну спірність. Всі жителі повітряного середовища тісно пов'язані з поверхнею землі, яка служить їм для прикріплення та опори. Щільність повітряного середовища не чинить високого опору організму при їх пересуванні поверхнею землі, проте ускладнює переміщення по вертикалі. Більшість організмів перебування у повітрі пов'язане лише з розселенням чи пошуком видобутку.

    Мала підйомна сила повітря визначає граничну масу та розміри наземних організмів. Найбільші тварини на землі менше, ніж гіганти водного середовища. Великі ссавці (розміром і масою сучасного кита) не могли б жити на суші, оскільки були б розчавлені власним тягарем. Гігантські ящери мезозою вели напівводний спосіб життя. Інший приклад: високі прямостоячі рослини секвої (Sequoja sempervirens), що досягають 100 м, володіють потужною опорною деревиною, в той час як у слані гігантських бурих водоростей Macrocystis, що виростають до 50 м, механічні елементи лише дуже слабко відокремлені в серці.

    Мала щільність повітря створює незначну опірність пересування. Екологічні вигоди цієї властивості повітряного середовища використовували багато наземних тварин у ході еволюції, набувши здатності до польоту. 75% всіх видів наземних тварин здатні до активного польоту. Це переважно комахи і птахи, але зустрічаються і ссавці, і рептилії. Наземні тварини літають переважно з допомогою м'язових зусиль. Деякі тварини можуть планувати за рахунок повітряних течій.

    Внаслідок рухливості повітря, яке існує в нижніх шарах атмосфери, вертикальне та горизонтальне пересування повітряних мас, можливий пасивний політ окремих видів організмів, розвинена анемохоріярозселення за допомогою повітряних потоків. Організми, що пасивно переносяться потоками повітря, отримали в сукупності назву аеропланктону,за аналогією з планктонними мешканцями водного середовища. Для пасивного польоту Н.М. Чернової, А.М. Быловой (1988) в організмів є спеціальні адаптації - дрібні розміри тіла, збільшення його площі за рахунок виростів, сильного розчленування, великої відносної поверхні крил, використання павутиння та ін.

    Анемохорне насіння і плоди рослин мають також дуже дрібні розміри (наприклад, насіння зніту) або різноманітні крилоподібні (клен Acer pseudoplatanum) і парашутовидні (кульбаба Taraxacum officinale) придатками

    Вітрозапильні рослини мають цілу низку пристосувань, які покращують аеродинамічні властивості пилку. Квіткові покриви у них зазвичай редуковані і пильовики нічим не захищені від вітру.

    У розселенні рослин, тварин та мікроорганізмів головну роль відіграють вертикальні конвенційні потоки повітря та слабкі вітри. Бурі, урагани мають також значний екологічний вплив на наземні організми. Досить часто сильні вітри, що особливо дмуть в одному напрямку, згинають гілки дерев, стовбури в підвітряну сторону і спричиняють утворення прапороподібних форм крони.

    У районах, де постійно дме сильний вітер, як правило, бідний видовий склад дрібних літаючих тварин, тому що вони не здатні чинити опір потужним повітряним потокам. Так, медоносна бджола летить тільки за сили вітру до 7 - 8 м/с, а попелиці - за дуже слабкого вітру, що не перевищує 2,2 м/с. У тварин цих місць розвиваються щільні покриви, що оберігають тіло від охолодження і втрат вологи. На океанічних островах з постійними сильними вітрами переважають птахи і особливо комахи, що втратили здатність до польоту, у них відсутні крила, як тих, хто здатний піднятися в повітря, зносить вітром у море і вони гинуть.

    Вітер викликає зміну інтенсивності транспірації у рослин і особливо сильно проявляється при суховіях, що висушують повітря, може призводити до загибелі рослин. Основна ж екологічна роль горизонтальних повітряних пересування (вітерів) - непряма і полягає у посиленні чи ослабленні впливу на наземні організми таких важливих екологічних факторів, як температура та вологість. Вітри посилюють віддачу тваринами та рослинами вологи та тепла.

    При вітрі легше переноситься спека і важче - морози, швидше настає висихання та охолодження організмів.

    Наземні організми існують в умовах відносно низького тиску, який обумовлений малою щільністю повітря. В цілому наземні організми більш стенобатні, ніж водні, тому що звичайні коливання тиску в навколишньому середовищі становлять частки атмосфери, і для птахів, що піднімаються на велику висоту, не перевищують 1/3 нормального.

    Газовий склад повітря, як вже було розглянуто раніше, в приземному шарі атмосфери досить одноролден (кисень - 20,9%, азот - 78,1%, м.гртні гази - 1%, вуглекислий газ - 0,03% за обсягом) завдяки високої його дифузійної здатності та постійного перемішування конвекційним та вітровим потоками. Разом з тим, різні домішки газоподібних, крапельно-рідких, пилових (твердих) частинок, що потрапляють в атмосферу з локальних джерел, нерідко мають суттєве екологічне значення.

    Кисень через постійно високий вміст у повітрі не є фактором, що лімітує життя в наземному середовищі. Високий вміст кисню сприяло підвищенню обміну речовин у наземних організмів, і основі високої ефективності окисних процесів з'явилася гомойотермия животных. Тільки місцями, в специфічних умовах, створюється тимчасовий дефіцит кисню, наприклад в рослинних залишках, що розкладаються, запасах зерна, борошна і т.д.

    В окремих ділянках приземного шару повітря вміст вуглекислого газу може змінюватись у досить значних межах. Так, за відсутності вітру у великих промислових центрах, містах концентрація його може зростати вдесятеро.

    Закономірними є добові зміни вмісту угаєкислоти в приземних шарах, зумовлені ритмом фотосинтезу рослин (рис. 17).

    Мал. 17. Добові зміни вертикального профілю концентрації СО 2 у повітрі лісу (з В. Лархера, 1978)

    На прикладі добових змін вертикального профілю концентрації СО 2 у повітрі лісу показано, що вдень на рівні крон дерев вуглекислота витрачається на фотосинтез, а за відсутності вітру тут утворюється зона, бідна на СО 2 (305 год на млн), в яку надходить СО, з атмосфери та ґрунту (дихання ґрунту). Вночі встановлюється стабільне розшарування повітря з підвищеною концентрацією 2 в пригрунтовому шарі. Сезонні коливання вуглекислого газу пов'язані зі змінами інтенсивності дихання живих організмів, переважно мікроорганізмів грунту.

    У високих концентраціях вуглекислий газ є токсичним, але в природі такі концентрації зустрічаються рідко. Низький вміст СО 2 гальмує процес фотосинтезу. Для підвищення швидкості фотосинтезу на практиці оранжерейного та тепличного господарства (в умовах закритого ґрунту) нерідко збільшують штучним шляхом концентрацію вуглекислого газу.

    Для більшості жителів наземного середовища азот повітря представляє інертний газ, але такі мікроорганізми, як бульбочкові бактерії, азотобактерії, клостридії, мають здатність зв'язувати його і залучати до біологічного кругообігу.

    Основне сучасне джерело фізичного та хімічного забруднення атмосфери є антропогенним: підприємства промисловості та транспорту, ерозія грунтів і т. д. Так, сірчистий газ отруйний для рослин у концентраціях від однієї п'ятдесятитисячної до однієї мільйонної від обсягу повітря. Лишайники гинуть вже при слідах у навколишньому середовищі сірчистого газу. Тому особливо чутливі рослини до SO 2 нерідко використовуються як індикатори його вмісту в повітрі. Чутливі до задимлення звичайна ялина та сосна, клен, липа, береза.

    Світловий режим.Кількість досягає поверхні Землі радіації обумовлено географічною широтою місцевості, тривалістю дня, прозорістю атмосфери та кутом падіння сонячних променів. За різних погодних умов до Землі доходить 42 - 70% сонячної постійної. Проходячи через атмосферу, сонячна радіація зазнає низки змін у кількісному відношенні, а й у складі. Короткохвильова радіація поглинається озоновим екраном та киснем повітря. Інфрачервоні промені поглинаються в атмосфері водяними парами та діоксидом вуглецю. Решта у вигляді прямої або розсіяної радіації досягає поверхні Землі.

    Сукупність прямої та розсіяної сонячної радіації становить від 7 до 7„ сумарної радіації, тоді як у хмарні дні розсіяна радіація становить 100%. У високих широтах переважає розсіяна радіація, тропіках – пряма. Розсіяна радіація містить опівдні жовто-червоних променів до 80%, пряма - від 30 до 40%. У ясні сонячні дні сонячна радіація, що досягає поверхні Землі, на 45% складається з видимого світла (380-720 нм) і на 45% з інфрачервоного випромінювання. Тільки 10% посідає ультрафіолетове випромінювання. На радіаційний режим істотно впливає запиленість атмосфери. Внаслідок її забрудненості у деяких містах освітленість може становити 15% і менше освітленості за містом.

    Освітленість на Землі варіює в широких межах. Все залежить від висоти стояння Сонця над горизонтом чи кута падіння сонячних променів, довжини дня та умов погоди, прозорості атмосфери (рис. 18).


    Мал. 18. Розподіл сонячної радіації залежно від висоти Сонця над горизонтом (А 1 - висока, А 2 - низька)

    Залежно від пори року та доби також коливається інтенсивність світла. В окремих районах Землі нерівноцінна і якість світла, наприклад, співвідношення довгохвильових (червоних) та короткохвильових (синіх та ультрафіолетових) променів. Короткохвильові промені, як відомо, більше, ніж довгохвильові, поглинаються та розсіюються атмосферою. У гірських місцевостях тому завжди більше короткохвильової сонячної радіації.

    Дерева, чагарники, посіви рослин затіняють місцевість, утворюють особливий мікроклімат, послаблюючи радіацію (рис. 19).


    Мал. 19.

    А - у рідкісному сосновому лісі; Б - у посівах кукурудзи З фотосинтетично активної радіації, що надходить, 6-12% відбивається (R) від поверхні насадження

    Таким чином, в різних місцеперебуваннях розрізняються не тільки інтенсивність радіації, але і її спектральний склад, тривалість освітлення рослин, просторовий і тимчасовий розподіл світла різної інтенсивності і т.д. . Як вже нами було зазначено раніше, по відношенню до світла розрізняють три основні групи рослин: світлолюбні(геліофіти), тінелюбні(Сціофіти) і тіньовитривалі.Світлолюбні та тенелюбні рослини відрізняються положенням екологічного оптимуму.

    У світлолюбних рослин він знаходиться в області повного сонячного освітлення. Сильне затінення діє ними гнітюче. Це рослини відкритих ділянок суші або добре освітлених степових і лучних трав (верхній ярус травостою), наскельні лишайники, ранньовесняні трав'янисті рослини листопадних лісів, більшість культурних рослин відкритого ґрунту та бур'янів і т.д. сильного світла. Це головним чином нижні затінені яруси складних рослинних угруповань, де затінення результат «перехоплення» світла більш високорослими рослинами та співмешканцями. Сюди відносять і багато кімнатних та оранжерейних рослин. Здебільшого це вихідці із трав'янистого покриву чи флори епіфітів тропічних лісів.

    Екологічна крива ставлення до світла і в тіньовитривалих дещо асиметрична, тому що вони краще ростуть і розвиваються при повному освітленні, але добре адаптуються і до слабкого світла. Це поширена та дуже пластична група рослин у наземному середовищі.

    У рослин наземно-повітряного середовища виробилися пристосування до різних умов світлового режиму: анатомо-морфологічні, фізіологічні та ін.

    Наочним прикладом анатомо-морфологічних пристосувань є зміна зовнішнього вигляду в різних світлових умовах, наприклад неоднакова величина листових пластинок у рослин, споріднених за систематичним становищем, але живуть при різному освітленні (луговий дзвіночок - Campanula patula і лісовий - С. trachelium, фіалка польова - Viola arvensis, що росте на полях, луках, узліссях, і лісові фіалки - V. mirabilis), рис. 20.

    Мал. 20. Розподіл розмірів листя залежно від умов проживання рослин: від вологих до сухих та від затінених до сонячних рослин

    Примітка.Заштрихована ділянка відповідає умовам, що переважають у природі

    В умовах надлишку та нестачі світла розташування листових пластинок у рослин у просторі значно варіює. У рослин-геліофітів листя орієнтоване на зменшення приходу радіації в «найнебезпечніші» денні години. Листові пластинки розташовані вертикально або під великим кутом до горизонтальної площини, тому вдень листя отримують здебільшого ковзні промені (рис. 21).

    Особливо це яскраво виражено у багатьох степових рослин. Цікава адаптація до ослаблення отриманої радіації у про «компасних» рослин (дикий латук - Lactuca serriola та інших.). Листя у дикого латука розташоване в одній площині, орієнтованій з півночі на південь, і опівдні прихід радіації до листової поверхні мінімальний.

    У тіневитривалих рослин листя розташоване так, щоб отримати максимальну кількість падаючої радіації.


    Мал. 21.

    1,2 - листя з різними кутами нахилу; S 1 , S 2 - надходження до них прямої радіації; S заг - її сумарне надходження до рослини

    Нерідко тіньовитривалі рослини здатні до захисних рухів: зміни положення листових пластинок при попаданні на них сильного світла. Ділянки трав'яного покриву зі складеним листям кислиці порівняно точно збігаються з розташуванням великих сонячних відблисків. Ряд адаптивних характеристик можна назвати будову листа як основного приймача сонячної радіації. Наприклад, у багатьох геліофітів поверхня листа сприяє відображенню сонячних променів (блискуча - у лавра, вкрита світлим волосковим нальотом - у кактуса, молочаїв) або послаблення їхньої дії (товста кутикула, густе опушення). Для внутрішньої будови листа характерний потужний розвиток палісадної тканини, наявність великої кількості дрібних та світлих хлоропластів (рис. 22).

    Одна із захисних реакцій хлоропластів на надлишкове світло є їх здатність до зміни орієнтування та переміщення в клітині, яскраво виражена у світлових рослин.

    На яскравому світлі хлоропласти займають у клітці постінний стан і стають «ребром» до напрямку променів. При слабкому освітленні вони розподіляються в клітині дифузно або накопичуються в нижній частині.

    Мал. 22.

    1 - тисе; 2-- модрина; 3 - копитень; 4 - чистяк весняний (По Т. К. Горишин, Є. Г. Пружиної, 1978)

    Фізіологічні адаптаціїрослин до світлових умов наземно-повітряного середовища охоплюють різноманітні життєві функції. Встановлено, що у світлолюбних рослин ростові процеси більш чуйно реагують на нестачу світла порівняно з тіньовими. В результаті спостерігається посилене витягування стебел, яке допомагає рослинам пробитися до світла, у верхні яруси рослинних угруповань.

    Основні фізіологічні адаптації до світла лежать у сфері фотосинтезу. У загальній формі зміна фотосинтезу в залежності від інтенсивності світла виражається світловою кривою фотосинтезу. Екологічне значення мають такі параметри (рис. 23).

    • 1. Точці перетину кривої з віссю ординат (рис. 23, а)відповідає величина і напрямок газообміну рослин у повній темряві: фотосинтез відсутній, має місце дихання (не поглинання, а виділення 2), тому точка лежить нижче осі абсцис.
    • 2. Точка перетину світлової кривої з віссю абсцис (рис. 23, б)характеризує «компенсаційний пункт», т. е. інтенсивність світла, коли він фотосинтез (поглинання СО 2) врівноважує дихання (виділення СО 2).
    • 3. Інтенсивність фотосинтезу зі збільшенням світла зростає лише до певної межі, надалі залишається постійною - світлова крива фотосинтезу виходить на «плато насичення».

    Мал. 23.

    А - загальна схема; Б - криві для світлолюбних (1) і тіневитривалих (2) рослин

    На рис. 23 область перегину умовно позначена плавною кривою, перелому якої відповідає точка в.Проекція точки на вісь абсцис (точка г) характеризує «насичену» інтенсивність світла, тобто таку величину, вище якої світло вже не підвищує інтенсивність фотосинтезу. Проекція на вісь ординат (точка д)відповідає найбільшій інтенсивності фотосинтезу для цього виду в даному наземно-повітряному середовищі.

    4. Важлива характеристика світлової кривої - кут нахилу (а) до абсцисі, яка відображає ступінь збільшення фотосинтезу при зростанні радіації (в області порівняно низької інтенсивності світла).

    У рослин відзначається сезонна динаміка реакцію світ. Так, у осоки волосистої (Carex pilosa) ранньою весною в лісі листя, що тільки-но з'явилося, має плато світлового насичення фотосинтезу за 20 - 25 тис. лк, при літньому затіненні у цих же видів криві залежності фотосинтезу від світла стають відповідними параметрам «тіньовим», т. е. листя набуває здатність більш ефективно використовувати слабке світло, це ж листя після перезимівлі під пологом безлистого весняного лісу знову виявляють «світлові» риси фотосинтезу.

    Своєрідною формою фізіологічної адаптації при різкій нестачі світла служить втрата рослиною здатність до фотосинтезу, перехід до гетеротрофного харчування готовими органічними речовинами. Іноді такий перехід ставав безповоротним через втрату рослинами хлорофілу, наприклад, орхідеї тінистих ялинових лісів (Goodyera repens, Weottia nidus avis), вертляниця (Monotropa hypopitys). Вони живуть за рахунок мертвих органічних залишків, які отримують від деревних порід та інших рослин. Даний спосіб харчування отримав назву сапрофітного, а рослини називають сапрофітами.

    Для переважної більшості наземних тварин з денною та нічною активністю зір є одним із способів орієнтації, що має важливе значення для пошуків видобутку. Багато видів тварин мають і кольорове бачення. У зв'язку з цим у тварин, особливо жертв, з'явилися пристосувальні особливості. До них відносяться захисне, маскувальне та попереджувальне забарвлення, заступницька подібність, мімікрія і т. п. Виникнення яскраво забарвлених квіток вищих рослин також пов'язане з особливостями зорового апарату запилювачів і в кінцевому підсумку зі світловим режимом середовища.

    водний режим.Дефіцит вологи - одна з найістотніших особливостей наземно-повітряного середовища життя. Еволюція наземних організмів проходила шляхом пристосування до добування та збереження вологи. Режими вологості середовища на суші різноманітні - від повного та постійного насичення повітря водяними парами, де на рік випадає кілька тисяч міліметрів опадів (області екваторіального та мусонно-тропічного клімату) до практично повної їх відсутності в сухому повітрі пустель. Так, у тропічних пустелях середньорічна кількість опадів менша за 100 мм на рік, і при цьому дощі випадають не щороку.

    Річна кількість опадів не завжди дає можливість оцінити водозабезпеченість організмів, оскільки одна і та ж їхня кількість може характеризувати пустельний клімат (в субтропіках) і дуже вологий (в Арктиці). Велику роль відіграє співвідношення опадів і випаровування (сумарного річного випаровування з вільної водної поверхні), а також різний у різних районах земної кулі. Області, де ця величина перевищує річну суму опадів, називають аридними(Сухими, посушливими). Тут, наприклад, рослини відчувають нестачу вологи протягом більшої частини вегетаційного періоду. Області, в яких рослини забезпечені вологою, називають гумідні,чи вологими. Нерідко виділяють і перехідні зони. напіваридні(семіаридні).

    Залежність рослинності від середньорічної кількості опадів та температури показано на рис. 24.


    Мал. 24.

    1 - тропічний ліс; 2 - листопадний ліс; 3 - степ; 4 - пустеля; 5 - хвойний ліс; 6 - арктична та гірська тундра

    Водозабезпечення наземних організмів залежить від режиму випадання опадів, наявності водойм, запасів ґрунтової вологи, близькості ґрунтових вод і т. д. Це сприяло розвитку у наземних організмів безлічі адаптації до різних режимів водозабезпечення.

    На рис. 25 зліва направо показано перехід від нижчих водоростей, що мешкають у воді, з клітинами без вакуолей до первинних пойкілогідрічних наземних водоростей, утворення вакуолей у водних зелених і харових водоростей, перехід від мають вакуолі талофітів до гомойогідрічних кормофітів (розповсюдження з мохом повітря, в сухих місцеперебуваннях мохи стають вдруге пойкілогідрічними); серед папоротей і покритонасінних (але не серед голонасінних) також є вдруге пойкілогідрічні форми. Більшість листостеблових рослин гомойогідрічні завдяки наявності у них кутикулярного захисту від транспірації та сильної вакуолізації клітин. Слід зазначити, що ксерофільність тварин та рослин властива лише наземно-повітряному середовищу.


    Мал. 2

    Опади (дощ, град, сніг), крім водозабезпечення та створення запасів вологи, часто відіграють й іншу екологічну роль. Наприклад, при зливових дощах грунт не встигає вбирати вологу, вода сильними потоками швидко стікає і найчастіше зносить в озера і річки рослини, що слабо вкоренилися, дрібних тварин і родючий шар грунту. У заплавах річок дощі можуть викликати паводки і надавати таким чином несприятливий вплив на рослини і тварин, що мешкають тут. У затоплюваних періодично місцях утворюються своєрідні заплавні фауна та флора.

    Негативну дію на рослини та тварин надає і град. Посіви сільськогосподарських культур на окремих полях іноді бувають повністю знищені цим стихійним лихом.

    Різноманітна екологічна роль снігового покриву. Для рослин, нирки відновлення яких знаходяться в грунті або біля її поверхні, багатьох дрібних тварин сніг грає роль теплоізолюючого покриву, захищаючи від низьких зимових температур. При морозах вище від -14°С під шаром снігу 20 см температура грунту не опускається нижче 0,2°С. Глибокий сніжний покрив оберігає від вимерзання зелені частини рослин, такі, як вероніка лікарська, копитень та ін, які йдуть під сніг, не скидаючи листя. Дрібні наземні тварини ведуть взимку активний спосіб життя, прокладаючи під снігом та у його товщі численні галереї ходів. За наявності вітамінізованого корму в снігові зими там можуть розмножуватися гризуни (лісова та жовтогорла миші, ряд полевок, водяний щур та ін.). Під снігом у сильні морози ховаються рябчики, куріпки, тетеруки.

    Великим тваринам зимовий сніговий покрив нерідко заважає добувати корм, пересуватися, особливо у разі утворення на поверхні крижаної кірки. Так, лосі (Alces alces) вільно долають шар снігу глибиною до 50 см, але дрібнішим тваринам це недоступно. Часто при багатосніжних зимах спостерігається загибель козуль, диких кабанів.

    Випадання великої кількості снігу негативно впливає і на рослини. Крім механічних пошкоджень у вигляді сніголомів або сніговалів, потужний шар снігу може призводити до випрівання рослин, а під час танення снігу, особливо в затяжну весну, до вимокання рослин.

    Мал. 26.

    Від низьких температур при сильних вітрах у малосніжні зими страждають рослини та тварини. Так, у роки, коли снігу випадає мало, гинуть мишоподібні гризуни, кроти та інші дрібні тварини. Водночас у широтах, де взимку випадають опади у вигляді снігу, рослини та тварини історично пристосувалися до життя у снігу або на його поверхні, виробивши різні анатомо-морфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші особливості. Наприклад, у деяких тварин збільшується до зими опорна поверхня ніг шляхом обростання його жорстким волоссям (рис. 26), пір'ям, роговими щитками.

    Інші мігрують чи впадають у неактивний стан - сон, сплячка, діапауза. Ряд тварин перетворюється на харчування певними видами кормів.

    Мал. 5.27.

    Білизна снігу демаскує темних тварин. Сезонна зміна забарвлення у білої та тундряної куріпок, гірнича (рис. 27), зайця-біляка, ласки, песця, безсумнівно, пов'язана з відбором на маскування під колір тла.

    Опади, крім безпосереднього впливу на організми, зумовлюють ту чи іншу вологість повітря, яка, як уже зазначалося, відіграє важливу роль у житті рослин і тварин, оскільки впливає на інтенсивність їх водного обміну. Випаровування з поверхні тіла тварин і транспірація у рослин йдуть тим інтенсивніше, чим менше повітря насичене парами води.

    Поглинання надземними частинами крапельно-рідкої вологи, що випадає у вигляді дощу, а також пароподібної вологи з повітря, у вищих рослин зустрічається в епіфітів тропічних лісів, які поглинають вологу всією поверхнею листя та повітряного коріння. Пароподібну вологу з повітря можуть убирати гілки деяких чагарників і дерев, наприклад саксаулів - Halaxylon persicum, H. aphyllum. У вищих спорових та особливо нижчих рослин поглинання вологи надземними частинами є звичайним способом водного харчування (мохи, лишайники та ін.). При нестачі вологи мохи, лишайники здатні переживати тривалий час у стані, близькому до повітряно-сухого, впадаючи в анабіоз. Але варто пройти дощу, як ці рослини швидко вбирають вологу всіма наземними частинами, набувають м'якості, відновлюють тургор, відновлюють процеси фотосинтезу та зростання.

    У рослин сильно зволожених наземних довкілля нерідко виникає необхідність видалення надлишку вологи. Як правило, це буває, коли ґрунт добре прогрітий і коріння активно всмоктують воду, а транспірація відсутня (вранці або при тумані, коли вологість повітря 100%).

    Надлишкова волога видаляється шляхом гуттаціїце виділення води через спеціальні клітини виділення, розташовані по краю або на вістря листа (рис. 28).

    Мал. 28.

    1 - у злаків, 2 - у суниці, 3 - у тюльпана, 4 - у молоча, 5 - у беллевалії сарматської, 6 - у конюшини

    До гуттації здатні не тільки гігрофіти, а й багато мезофітів. Наприклад, в українських степах гуттація виявлена ​​більш ніж у половини всіх видів рослин. Багато лугові трави гутгують так сильно, що зволожують поверхню ґрунту. Так тварини та рослини пристосовуються до сезонного розподілу опадів, до їх кількості та характеру. Цим визначається склад рослин та тварин, терміни протікання тих чи інших фаз у циклі їх розвитку.

    На вологість впливає і конденсація водяної пари, що часто відбувається в приземному шарі повітря при зміні температури. Випадання роси проявляється при зниженні температури у вечірній час. Нерідко роса випадає у такій кількості, що рясно змочує рослини, стікає у ґрунт, збільшує вологість повітря та створює сприятливі умови для живих організмів, особливо коли інших опадів випадає мало. Осаду роси сприяють рослини. Охолоджуючи вночі, вони конденсують у собі водяні пари. На режим вологості значно впливають тумани, хмарність та інші природні явища.

    При кількісній характеристиці середовища проживання рослин за водним фактором використовують показники, що відображають вміст, розподіл вологи не тільки в повітрі, а й у ґрунті. Ґрунтова вода,або вологість ґрунту, є одним із основних джерел вологи для рослин. Вода в ґрунті знаходиться у роздробленому стані, вкраплена в пори різних розмірів та форм, має велику поверхню розділу із ґрунтом, містить ряд катіонів та аніонів. Звідси ґрунтова волога неоднорідна за фізичними та хімічними властивостями. Не вся вода, що міститься у ґрунті, може бути використана рослинами. За фізичним станом, рухливістю, доступністю та значенням для рослин грунтова вода поділяється на гравітаційну, гігроскопічну та капілярну.

    У ґрунті міститься і пароподібна волога, що займає всі вільні від води пори. Це майже завжди (крім пустельних ґрунтів) насичена водяна пара. При зниженні температури нижче 0 ° С ґрунтова волога переходить у лід (спочатку вільна вода, а при подальшому охолодженні - і частина пов'язаної).

    Загальна кількість води, яка може бути утримана ґрунтом (його визначають, додаючи надлишок води і потім чекаючи, поки вона не перестане виходити краплями), називається польовий вологоємністю.

    Отже, загальна кількість води у ґрунті не може характеризувати ступінь забезпеченості рослин вологою. Для її визначення із загальної кількості води необхідно відняти коефіцієнт зав'ядання. Однак фізично доступна вода ґрунту фізіологічно не завжди доступна рослинам через низьку температуру ґрунту, нестачу кисню у ґрунтовій воді та ґрунтовому повітрі, кислотності ґрунту, високій концентрації розчинених у ґрунтовій воді мінеральних солей. Невідповідність між всмоктуванням води корінням та віддачею її листям призводить до зав'ядання рослин. Від кількості фізіологічно доступної води залежить розвиток як надземних частин, а й кореневої системи рослин. У рослин, що ростуть на сухих ґрунтах, коренева система, як правило, більш розгалужена, потужніша, ніж на вологих (рис. 29).


    Мал. 29.

    1 - при великій кількості опадів; 2 - при середньому; 3 - при малому

    Одним із джерел ґрунтової вологи є ґрунтові води. При низькому рівні капілярна вода не досягає грунту і не впливає на її водний режим. Зволоження ґрунту за рахунок лише атмосферних опадів викликає сильні коливання його вологості, що часто негативно впливає на рослини. Шкідливо позначається і занадто високий рівень ґрунтових вод, тому що це призводить до перезволоження ґрунту, збіднення киснем і збагачення мінеральними солями. Постійне зволоження ґрунту незалежно від примх погоди забезпечує оптимальний рівень ґрунтових вод.

    Температурний режим.Відмінною рисою наземно-повітряного середовища є великий розмах температурних коливань. У більшості районів суші добові та річні амплітуди температур становлять десятки градусів. Особливо значні зміни температури повітря у пустелях та приполярних континентальних районах. Наприклад, сезонний розмах температури в пустелях Середньої Азії 68-77°С, а добовий 25-38°С. На околицях Якутська середньосічнева температура повітря-43°С, середньолипнева +19°С, а річний розмах від-64 до +35°С. У Заураллі річний хід температури повітря різкий і поєднується з великою мінливістю температур зимових та весняних місяців у різні роки. Найхолоднішим є січень, середня температура повітря становить від -16 до -19°С, окремі роки знижується до -50°С, найтепліший місяць липень із температурою від 17,2 до 19,5°С. Максимальні плюсові температури 38-41°С.

    Ще значніші коливання температури лежить на поверхні грунту.

    Наземні рослини займають зону, що прилягає до поверхні ґрунту, тобто до «поверхні розділу», на якій відбувається перехід падаючих променів з одного середовища в інше або по-іншому - з прозорого в непрозоре. На цій поверхні створюється особливий тепловий режим: вдень - сильне нагрівання завдяки поглинанню теплових променів, вночі - сильне охолодження внаслідок променів. Звідси приземний шар повітря зазнає найбільш різких добових коливань температур, які найбільшою мірою виражені над оголеним грунтом.

    Тепловий режим розташування рослин, наприклад, характеризується на основі вимірювань температури безпосередньо в рослинному покриві. У трав'янистих угрупованнях вимірювання роблять усередині і на поверхні травостою, а в лісах, де існує певний вертикальний градієнт температури, - у ряді точок на різних висотах.

    Стійкість до температурних змін середовища у наземних організмів різна і залежить від конкретного місця проживання, де протікає їхнє життя. Так, наземні листостеблові рослини здебільшого ростуть у широкому температурному діапазоні, тобто є евритермними. Їхній життєвий інтервал в активному стані простягається, як правило, від 5 до 55 ° С, при цьому між 5 і 40 ° С ці рослини продуктивні. Рослини континентальних областей, для яких характерний чіткий добовий перебіг температури, розвиваються найкраще, коли ніч на 10-15 ° С холодніше, ніж день. Це відноситься до більшості рослин помірної зони - при різниці температур 5-10 ° С, а тропічні рослини при ще меншій амплітуді - близько 3 ° С (рис. 30).

    Мал. 30.

    У пойкілотермних організмів із підвищенням температури (Т) тривалість розвитку (t) зменшується все швидше. Швидкість розвитку Vt може бути виражена формулою Vt = 100/т.

    Досягнення певної стадії розвитку (наприклад, у комах - з яйця), тобто. лялькування, імагінальної стадії, завжди потрібна певна сума температур. Добуток ефективної температури (температури вище нульового пункту розвитку, тобто Т-То) на тривалість розвитку (t) дає специфічну для даного виду термальну постійнурозвитку c=t(T-То). Використовуючи це рівняння, можна розрахувати час настання певної стадії розвитку, наприклад, шкідника рослини, де ефективна з нею боротьба.

    Рослини як пойкілотермні організми не мають власної стабільної температури тіла. Їхня температура визначається тепловим балансом, тобто співвідношенням поглинання та віддачі енергії. Ці величини залежать від багатьох властивостей як навколишнього середовища (розміри приходу радіації, температура навколишнього повітря та його руху), так і самих рослин (забарвлення та інші оптичні властивості рослини, величина та розташування листя та ін.). Першорядну роль відіграє охолоджувальну дію транспірації, яка перешкоджає сильним перегріванням рослин у жарких місцеперебуваннях. Як результат дії вищезгаданих причин, температура рослин зазвичай відрізняється (нерідко досить значно) від температури навколишнього повітря. Тут можливі три ситуації: температура рослини вища за температуру навколишнього повітря, нижче за неї, дорівнює або дуже близька до неї. Перевищення температури рослин над температурою повітря зустрічається не тільки в сильно прогрівається, але і в більш холодних місцепроживання. Цьому сприяють темне забарвлення або інші оптичні властивості рослин, які збільшують поглинання сонячної радіації, а також анатомо-морфологічні особливості, що сприяють зниженню транспірації. Досить помітно можуть нагріватися арктичні рослини (рис. 31).

    Іншим прикладом є карликова верба - Salix arctica на Алясці, у якої вдень листя тепліше за повітря на 2--11 С і навіть у нічні години полярного «цілодобового дня» - на 1--3°С.

    Ранньовесняним ефемероїдам, так званим «проліскам», нагрівання листя забезпечує можливість досить інтенсивного фотосинтезу в сонячні, але ще холодні весняні дні. Для холодних місцеперебування або пов'язаних з сезонними коливаннями температур підвищення температури рослин екологічно дуже важливо, так як фізіологічні процеси при цьому отримують незалежність у відомих межах від навколишнього теплового фону.


    Мал. 31.

    Справа - інтенсивність процесів життєдіяльності в біосфері: 1 - найхолодніший шар повітря; 2 - верхня межа приросту пагонів; 3, 4, 5 - зона найбільшої активності життєвих процесів та максимального накопичення органічної речовини; 6 - рівень вічної мерзлоти та нижня межа укорінення; 7 - область найнижчих температур ґрунту

    Зниження температури рослин у порівнянні з навколишнім повітрям найчастіше відзначається в сильно освітлених і прогріваних ділянках наземної сфери (пустеля, степ), де листова поверхня рослин сильно редукована, а посилена транспірація сприяє видаленню надлишку тепла і запобігає перегріву. У загальних рисах можна сказати, що в жарких місцях проживання температура надземних частин рослин нижче, а в холодних - вище температури повітря. Збіг температури рослин з температурою навколишнього повітря зустрічається рідше - в умовах, що виключають сильний приплив радіації та інтенсивну транспірацію, наприклад, у трав'янистих рослин під пологом лісів, а на відкритих ділянках - у похмуру погоду або дощ.

    В цілому ж наземні організми, порівняно з водними, відрізняються більшою евритермністю.

    У наземно-повітряному середовищі умови життя ускладнюються існуванням погодних змін.Погода - це стан атмосфери, що безперервно змінюється, біля земної поверхні, приблизно до висоти 20 км (кордон тропосфери). Мінливість погоди проявляється у постійному варіюванні поєднання таких факторів середовища, як температура та вологість повітря, хмарність, опади, сила та напрямок вітру тощо (рис. 32).


    Мал. 32.

    Для погодних змін поряд із закономірним чергуванням їх у річному циклі характерні неперіодичні коливання, які істотно ускладнюють умови існування наземних організмів. На рис. 33 на прикладі гусениці яблуневої плодожерки Carpocapsa pomonella показана залежність смертності від температури та відносної вологості.

    Мал. 33.

    З неї випливає, що криві рівної смертності мають концентричну форму і оптимальна зона обмежена відносною вологістю 55 і 95% і температурою 21 і 28°С.

    Світло, температура і вологість повітря зумовлюють у рослин зазвичай не максимальну, а середній ступінь відкриття продихів, так як збіг всіх умов, що сприяють їх відкриття, трапляється рідко.

    Багаторічний режим погоди характеризує клімат місцевості.У поняття клімату входять як середні значення метеорологічних явищ, а й їх річний і добовий ходи, відхилення від нього, їх повторюваність. Клімат визначається географічними умовами району.

    Основні кліматичні чинники - це температура і вологість, що вимірюються кількістю опадів та насиченістю повітря водяними парами. Так, у віддалених від моря країнах спостерігається поступовий перехід від гумідного клімату через семіаридну проміжну зону з випадковими або періодичними посушливими періодами до аридної території, для якої характерні тривала посуха, засолення ґрунту та води (рис. 34).


    Мал. 34.

    Примітка:там, де крива опадів перетинає висхідну лінію випаровуваності, розташована межа між гумідним (ліворуч) та аридним (праворуч) кліматом. Чорним показаний гумусовий обрій, штрихуванням - ілювіальний обрій

    Кожне місце проживання характеризується певним екологічним кліматом, тобто кліматом приземного шару повітря, або екокліматом.

    Великий вплив на кліматичні фактори має рослинність. Так, під пологом лісу вологість повітря завжди вища, а коливання температури менше, ніж на галявинах. Відрізняється і світловий режим цих місць. У різних рослинних асоціаціях формується свій режим світла, температури, вологості, тобто своєрідний фітоклімат.

    Для повної характеристики кліматичних умов того чи іншого місця проживання не завжди достатньо даних екоклімату або фітоклімату. Місцеві елементи середовища (рельєф, експозиція, рослинність тощо) дуже часто так змінюють у конкретній ділянці режим світла, температури, вологості, рух повітря, що він може значно відрізнятися від кліматичних умов місцевості. Локальні модифікації клімату, що складаються у приземному шарі повітря, називають мікроклімат.Наприклад, умови життя, що оточують личинок комах, що живуть під корою дерева, інші, ніж у лісі, де це дерево росте. Температура південної сторони стовбура може бути на 10 - 15 ° С вище температури її північної сторони. Стійкий мікроклімат мають заселені тваринами нори, дупла дерев, печери. Чітких же відмінностей між екокліматом та мікрокліматом не існує. Вважається, що екоклімат - це клімат великих територій, а мікроклімат - клімат окремих невеликих ділянок. Мікроклімат впливає на живі організми тієї чи іншої території, місцевості (рис. 35).


    Мал. 3

    вгорі - схил південної експозиції, що добре прогрівається;

    внизу - горизонтальна ділянка плакору (флористичний склад на обох ділянках однаковий)

    Наявність в одній місцевості багатьох мікрокліматів забезпечує співіснування видів, що мають неоднакові вимоги до зовнішнього середовища.

    Географічна поясність та зональність.Поширення живих організмів Землі тісно пов'язані з географічними поясами і зонами. Пояси мають широтне простягання, що, звісно, ​​зумовлено насамперед радіаційними рубежами та характером атмосферної циркуляції. На поверхні земної кулі виділяють 13 географічних поясів, що мають поширення на материках та океанах (рис. 36).

    Мал. 36.

    Це такі, як арктичний, антарктичний, субарктичний, субантарктичний,північний та південний помірні,північний та південний субарктичні,північний та південний тропічні,північний та південний субекваторіальніі екваторіальний.Усередині поясів виділяють географічні зони,де нарівні з радіаційними умовами беруться до уваги зволоження земної поверхні та співвідношення тепла та вологи, властиві цій зоні. На відміну від океану, де забезпеченість вологою повна, на материках співвідношення тепла та вологи може мати значні відмінності. Звідси географічні пояси поширюються на материки та океани, а географічні зони - тільки материки. Розрізняють широтніі меридіальніабо довговічні природні зони.Перші тягнуться із заходу Схід, другі - з півночі на південь. У довготному напрямку широтні зони поділяються на підзони,а в широтному - на провінції.

    Основоположником вчення про природну зональність є В. В. Докучаєв (1846-1903), який обґрунтував зональність як загальний закон природи. Цьому закону підпорядковані всі явища у межах біосфери. Основні причини зональності - форма Землі та її положення щодо сонця. На розподіл тепла Землі крім широтності впливають характер рельєфу і висота території над рівнем моря, співвідношення суші і моря, морські течії та інших.

    Надалі радіаційні основи формування зональності земної кулі були розроблені А. А. Григор'євим та М. І. Будиком. Для встановлення кількісної характеристики співвідношення тепла та вологи для різних географічних зон ними було визначено деякі коефіцієнти. Співвідношення тепла та вологи виражено ставленням радіаційного балансу поверхні до прихованої теплоти випаровування та суми опадів (радіаційний індекс сухості). Було встановлено закон, який отримав назву закону періодичної географічної зональності (А. А. Григор'єва - М. І. Будико), який говорить, що зі зміною географічних поясів аналогічні географічні(ландшафтні, природні) зони та їх деякі загальні властивості періодично повторюються.

    Кожна зона приурочена до певного інтервалу значень-показників: особливий характер геоморфологічних процесів, особливий тип клімату, рослинності, ґрунтів та тваринного світу. На території колишнього СРСР відзначали такі географічні зони: крижані, тундри, лісотундри, тайги, змішані ліси. Російська рівнина, мусонні змішані ліси Далекого Сходу, лісостепи, степи, напівпустелі, пустелі помірного пояса, пустелі субтропічного пояса, середземноморські і вологі субтропіки.

    Однією з важливих умов мінливості організмів та їх зонального розміщення землі служить мінливість хімічного складу середовища. У цьому відношенні велике значення має вчення А. П. Виноградова про біогеохімічних провінціях,які визначаються зональністю хімічного складу ґрунтів, а також кліматичною, фітогеографічною та геохімічною зональністю біосфери. Біогеохімічні провінції - це області на поверхні Землі, що розрізняються за змістом (у ґрунтах, водах і т. д.) хімічних сполук, з якими пов'язані певні біологічні реакції з боку місцевої флори та фауни.

    Поряд із горизонтальною зональністю у наземному середовищі чітко проявляється висотнаабо вертикальнапоясність.

    Рослинність гірських країн багатша, ніж прилеглих рівнинах, і характеризується підвищеним поширенням ендемічних форм. Так, за даними О. Є. Агаханянца (1986), флора Кавказу налічує 6350 видів, у тому числі 25% ендемічні. Флора гір Середньої Азії оцінюється в 5500 видів, їх 25--30% ендеміки, тоді як у прилеглих рівнинах південних пустель налічується 200 видів рослин.

    При підйомі в гори повторюється така ж зміна зон, як і від екватора до полюсів. У підніжжя зазвичай розташовуються пустелі, потім степи, широколистяні ліси, хвойні ліси, тундра і, нарешті, криги. Однак повної аналогії все ж таки немає. При підйомі в гори знижується температура повітря (середній градієнт температури повітря 0,6 ° С на 100 м), знижується випаровуваність, посилюються ультрафіолетова радіація, освітленість і т. д. Все це змушує рослини пристосовуватися до сухої або вологої шкоди. Тут домінують серед рослин подушкоподібні життєві форми, багаторічники, у яких вироблено адаптацію до сильної ультрафіолетової радіації та зниження транспірації.

    Своєрідний і тваринний світ високогірних районів. Знижений тиск повітря, значна сонячна радіація, різкі коливання денних та нічних температур, зміна вологості повітря з висотою сприяли виробленню специфічних фізіологічних адаптацій організму гірських тварин. Наприклад, у тварин збільшується відносний обсяг серця, зростає вміст гемоглобіну в крові, що дозволяє інтенсивніше поглинати кисень з повітря. Кам'янистий ґрунт ускладнює або майже виключає звичайну діяльність тварин. Багато дрібних тварин (дрібні гризуни, пищухи, ящірки та інших.) знаходять притулку в ущелинах скель, в печерах. З птахів для гірських районів характерні гірські індички (улари), гірські в'юрки, жайворонки, великих птахів - бородачі, грифи, кондоры. У горах з великих ссавців мешкають барани, козли (у тому числі і снігові козли), сірчани, які та ін.

    Шарувата будова оболонок Землі та склад атмосфери; світловий режим як фактор наземно-повітряного середовища; адаптації організмів до різних світлових режимів; температурний режим у наземно-повітряному середовищі, температурні адаптації; забруднення наземно-повітряного середовища

    Наземно-повітряне середовище - найскладніше за екологічними умовами життя. Життя суші зажадала таких морфологічних і біохімічних пристосувань, які виявилися можливі лише за досить високому рівні організації як рослин, і тварин. На рис. 2 зображено схему оболонок Землі. До наземно-повітряного середовища можна віднести зовнішню частину літосферита нижню частину атмосфери.Атмосфера, у свою чергу, має досить чітко виражену шарувату будову. Нижні шари атмосфери відображені на рис. 2. Оскільки основна маса живих істот мешкає у тропосфері, саме цей шар атмосфери входить у поняття наземно-повітряного середовища. Тропосфера – найнижча частина атмосфери. Висота її в різних областях від 7 до 18 км, у ній міститься основна маса водяної пари, які, конденсуючись, утворюють хмари. У тропосфері відбувається потужне переміщення повітря і температура падає в 1 середньому на 0,6 ° С з підняттям на кожні 100 м.

    Атмосфера Землі складається з механічної суміші газів, що хімічно не діють один на одного. У ній відбуваються всі метеорологічні процеси, сукупність яких називається кліматом.Верхньою межею атмосфери умовно вважається 2000 км, тобто її висота становить 3 частина радіусу Землі. В атмосфері безперервно протікають різні фізичні процеси: змінюються температура, вологість, відбувається конденсація водяної пари, виникають тумани, хмари, сонячні промені нагрівають атмосферу, іонізуючи її, і т.д.

    Основна маса повітря зосереджена у шарі 70 км. Сухе повітря містить (в %): азоту – 78,08; кисню – 20,95; аргону – 0,93; вуглекислого газу – 0,03. Решт газів дуже мало. Це водень, неон, гелій, криптон, радон, ксенон – більшість інертних газів.

    Повітря атмосфери одна із основних життєво важливих елементів довкілля. Він надійно захищає планету від шкідливого космічного випромінювання. Під впливом атмосфери Землі відбуваються найважливіші геологічні процеси, які зрештою формують ландшафт.

    Атмосферне повітря відноситься до категорії невичерпних ресурсів, але інтенсивний розвиток промисловості, зростання міст, розширення досліджень космічного простору посилюють негативний антропогенний вплив на атмосферу. Тому питання охорони атмосферного повітря стає дедалі актуальнішим.

    Крім повітря певного складу, на живі організми, що населяють наземно-повітряне середовище, впливають тиск повітря та вологість, а також сонячна радіація та температура.

    Мал. 2.

    Світловий режим або сонячна радіація. Для здійснення процесів життєдіяльності всім живим організмам необхідна енергія, що надходить ззовні. Основним її джерелом є сонячна радіація.

    Дія різних ділянок спектра сонячного випромінювання на живі організми по-різному. Відомо, що у спектрі сонячних променів виділяють ультрафіолетову, видимуі інфрачервону область,які, своєю чергою, складаються із світлових хвиль різної довжини (рис. 3).

    Серед ультрафіолетових променів (УФО) до поверхні Землі доходять тільки довгохвильові (290-300 нм), а короткохвильові (менше 290 нм), згубні для всього живого, практично повністю поглинаються на висоті близько 20-25 км озоновим екраном - тонким шаром атмосфер. молекули 03 (див. рис. 2).


    Мал. 3.Біологічна дія різних ділянок спектра сонячного випромінювання: 1 – денатурація білка; 2 – інтенсивність фотосинтезу пшениці; 3 – спектральна чутливість ока людини. Заштрихована область ультрафіолетового випромінювання, що не проникає

    крізь атмосферу

    Довгохвильові ультрафіолетові промені (300-400 нм), що мають велику енергію фотонів, мають високу хімічну та мутагенну активність. Великі дози шкідливі для організмів.

    У діапазоні 250-300 нм УФО мають потужну бактерицидну дію і викликають у тварин утворення антирахітного вітаміну Д, тобто в невеликих дозах УФО необхідні людині та тваринам. При довжині 300-400 нм УФО викликають у людини засмагу, яка є захисною реакцією шкіри.

    Інфрачервоні промені (ІКЛ) з довжиною хвилі понад 750 нм мають теплову дію, не сприймаються оком людини та забезпечують тепловий режим планети. Особливо важливими є ці промені для холоднокровних тварин (комах, плазунів), які використовують їх для підвищення температури тіла (метелика, ящірки, змії) або для полювання (кліщі, павуки, змії).

    В даний час виготовлено багато приладів, в яких використовується та чи інша частина спектру: ультрафіолетові опромінювачі, побутові прилади з інфрачервоним випромінюванням для швидкого приготування їжі і т.д.

    Видимо промені з довжиною хвилі 400-750 нм мають велике значення для всіх живих організмів.

    Світло як умова життя рослин. Світло абсолютно необхідне рослинам. Зелені рослини використовують сонячну енергію саме в цій галузі спектру, вловлюючи її в процесі фотосинтезу:

    У зв'язку з різною потребою у світловій енергії у рослин виникають різні морфологічні та фізіологічні адаптації до світлового режиму проживання.

    Адаптація - це системи регулювання обмінних процесів та фізіологічних особливостей, що забезпечують максимальну пристосованість організмів до умов навколишнього середовища.

    Відповідно до адаптацій до світлового режиму рослини ділять на такі екологічні групи.

    • 1. Світлолюбні- мають такі морфологічні адаптації: пагони, що сильно гілкуються з укороченими міжвузлями, розеточні; листя дрібні або з сильно розсіченою листовою пластинкою, нерідко з восковим нальотом або опушенням, часто повернені ребром до світла (наприклад, акація, мімоза, софора, волошка, ковила, сосна, тюльпан).
    • 2. Тіньолюбні- постійно перебувають у умовах сильного затінення. Листя у них темно-зеленого кольору, розташовується горизонтально. Це рослини нижніх ярусів лісів (наприклад, грушанки, майник дволистий, папороті тощо). При нестачі світла живуть глибоководні рослини (червоні та бурі водорості).
    • 3. Тіневитривалі- можуть переносити затінення, але добре ростуть і на світлі (наприклад, лісові трави та чагарники, що ростуть і в затінених місцях, і на узліссях, а також дуб, бук, граб, ялина).

    По відношенню до світла рослини у лісі розташовуються ярусами. Крім того, навіть у одного дерева листя по-різному вловлюють світло залежно від ярусу. Як правило, вони становлять листову мозаїку,тобто розташовуються таким чином, щоб збільшити листову поверхню для кращого уловлювання світла.

    Світловий режим змінюється в залежності від географічної широти, часу доби та пори року. У зв'язку з обертанням Землі світловий режим має чітку добову та сезонну ритмічність. Реакція організму на зміну режиму освітлення називається фотоперіодизм.У зв'язку з фотоперіодизмом в організмі змінюються процеси обміну речовин, зростання та розвитку.

    З фотоперіодизмом у рослин пов'язане явище фототропізму- Рух окремих органів рослини до світла. Наприклад, рух кошика соняшника протягом дня слідом за сонцем, розкриття суцвіть у кульбаби і берізка вранці і закривання їх увечері, і навпаки - відкривання ввечері квітів нічної фіалки та запашного тютюну та закривання їх вранці (добовий фотоперіодизм).

    Сезонний фотоперіодизм спостерігається в широтах зі зміною пір року (помірні та північні широти). З настанням довгого дня (навесні) в рослинах спостерігається активний рух соку, нирки набухають і розкриваються. При наступі осіннього короткого дня рослини скидають листя і готуються до зимового спокою. Необхідно розрізняти рослини короткого дня - вони поширені в субтропіках (хризантеми, перила, рис, соя, дурнишник, коноплі); та рослини «довгого дня» (рудбекія, хлібні злаки, хрестоцвіті, кріп) - вони поширені в основному в помірних та приполярних широтах. Рослини «довгого дня» не можуть розвиватися на півдні (вони не дають насіння), те саме відноситься і до рослин «короткого дня», якщо їх вирощувати на півночі.

    Світло як умова життя тварин. Для тварин світло не є фактором першорядного значення як для зелених рослин, тому що вони існують за рахунок енергії сонця, накопиченої цими рослинами. Проте тваринам потрібне світло певного спектрального складу. В основному світло необхідне їм для зорової орієнтації у просторі. Щоправда, не всі тварини мають очі. У примітивних це просто фоточутливі клітини або навіть місце в клітині (наприклад, стигма в одноклітинних організмів або світлочутливе вічко).

    Образне бачення можливе лише за досить складному пристрої ока. Наприклад, павуки можуть розрізняти контури предметів, що рухаються тільки на відстані 1-2 см. Очі хребетних сприймають форму і розміри предметів, їх колір і визначають відстань до них.

    Видимий світло - це умовне поняття для різних видів тварин. Для людини це промені від фіолетового до темно-червоного (згадаймо кольори веселки). Гримучі змії, наприклад, сприймають інфрачервону частину спектра. Бджоли ж розрізняють кольори ультрафіолетових променів, але не сприймають червоних. Спектр видимого світла для них зрушено в ультрафіолетову область.

    Розвиток органів зору багато в чому залежить від екологічної обстановки та умов довкілля організмів. Так, у постійних мешканців печер, куди не проникає сонячне світло, очі можуть бути повністю або частково редуковані: у сліпих жужелиць, кажанів, деяких амфібій та риб.

    Здатність до колірного зору залежить також від того, денний чи нічний спосіб життя ведуть організми. Собачі, котячі, хом'яки (які харчуються, полюючи у сутінках) усі бачать у чорно-білому зображенні. Такий самий зір і в нічних птахів - сов, козодоїв. Денні птахи мають добре розвинений колірний зір.

    У тварин та птахів також існують пристосування до денного та нічного способу життя. Наприклад, більшість копитних, ведмеді, вовки, орли, жайворонки активні вдень, тоді як тигри, миші, їжаки, сови найбільшу активність виявляють уночі. Тривалість світлового дня впливає на настання шлюбного періоду, міграцій та перельотів у птахів, сплячки у ссавців тощо.

    Тварини орієнтуються за допомогою органів зору під час далеких перельотів та міграцій. Птахи, наприклад, з вражаючою точністю вибирають напрямок польоту, долаючи багато тисяч кілометрів від гніздування до місць зимівель. Доведено, що за таких далеких перельотів птахи хоча б частково орієнтуються по Сонцю та зіркам, тобто астрономічним джерелам світла. Вони здатні до навігації, зміни орієнтації, щоб потрапити до потрібної точки Землі. Якщо птахів перевозять у клітинах, то вони правильно вибирають напрямок на зимівлю з будь-якої точки Землі. У суцільний туман птахи не літають, оскільки у процесі польоту часто збиваються зі шляху.

    Серед комах здатність до такого роду орієнтації розвинена у бджіл. Як орієнтир вони використовують положення (висоту) Сонця.

    Температурний режим у наземно-повітряному середовищі. Температурні адаптації. Відомо, що життя є спосіб існування білкових тіл, тому межі існування життя - це температури, за яких можлива нормальна будова та функціонування білків, в середньому від 0°С до +50°С. Однак деякі організми мають спеціалізовані ферментні системи і пристосовані до активного існування при температурах, що виходять за вказані межі.

    Види, які віддають перевагу холоду (їх називають кріофілами), можуть зберігати активність клітин до -8°... -10°С. Переохолодження здатні виносити бактерії, гриби, лишайники, мохи, членистоногі. Наші дерева також не гинуть за низьких температур. Важливо лише, щоб у період підготовки до зими вода в клітинах рослин перейшла на особливий стан, а не перетворилася на лід – тоді клітини гинуть. Рослини долають переохолодження, накопичуючи у своїх клітинах і тканинах речовини - осмотики-протектори: різні цукри, амінокислоти, спирти, які «викачують» зайву воду, не даючи їй перетворитися на лід.

    Існує група видів організмів, оптимум життя яких – високі температури, їх називають термофілів.Це різноманітні черв'яки, комахи, кліщі, що мешкають у пустелях та жарких напівпустелях, це бактерії гарячих джерел. Є джерела з температурою + 70 ° С, що містять живих мешканців – синьо-зелені водорості (ціанобактерії), деякі види молюсків.

    Якщо ж брати до уваги і латентні(Довго покояться) форми організмів, такі, як суперечки деяких бактерій, цисти, суперечки та насіння рослин, то вони можуть витримувати значно відхиляються від норми температури. Суперечки бактерій можуть витримувати нагрівання до 180°С. Багато насіння, пилок рослин, цисти, одноклітинні водорості витримують заморожування в рідкому азоті (при -195,8 ° С), а потім тривале зберігання при -70 ° С. Після розморожування та приміщення у сприятливі умови та достатнє живильне середовище ці клітини можуть стати знову активними та почати розмножуватися.

    Тимчасове призупинення всіх життєвих процесів організму називається анабіоз.Анабіоз може наступати у тварин як при зниженні температури середовища, так і за її підвищення. Наприклад, у змій та ящірок при підвищенні температури повітря вище 45°С настає теплове заціпеніння. У земноводних за температури води нижче 4°С життєва активність практично відсутня. Зі стану анабіозу живі істоти можуть повернутися до нормального життя тільки в тому випадку, якщо не порушена структура макромолекул у їхніх клітинах (насамперед ДНК та білків).

    Стійкість до температурних коливань у наземних жителів різна.

    Температурні адаптації рослин. Рослини, будучи організмами нерухомими, змушені пристосовуватися до тих температурних коливань, які існують у місцях їх проживання. Вони мають специфічні системи, що оберігають від переохолодження або перегріву. Транспірація– це система випаровування води рослинами через устьичний апарат, яка рятує їх від перегріву. Деякі рослини набули навіть стійкості до пожеж - їх називають пірофітами.Пожежі часто бувають у саванах, чагарниках. У дерев саван товста кора, просочена вогнетривкими речовинами. Плоди і насіння їх мають товсті, покрови, що здерев'яніли, які розтріскуються, коли охоплені вогнем, що допомагає насінню потрапити в землю.

    Температурні адаптації тварин. Тварини, в порівнянні з рослинами, мають великі можливості пристосовуватися до зміни температури, оскільки здатні пересуватися, мають мускулатуру і виробляють власне внутрішнє тепло. Залежно від механізмів підтримання постійної температури тіла розрізняють пійкілотермних(холоднокровних) та гомойотермних(теплокровних) тварин.

    Поїкілотермні- це комахи, риби, земноводні, плазуни. Їхня температура тіла змінюється разом із температурою навколишнього середовища.

    Гомойотермні- тварини з постійною температурою тіла, здатні її підтримувати навіть при сильних коливаннях зовнішньої температури (це ссавці та птахи).

    Основні шляхи температурних адаптацій:

    • 1) хімічна терморегуляція- підвищення теплопродукції у відповідь зниження температури довкілля;
    • 2) фізична терморегуляція- здатність утримувати тепло завдяки волосяному та перовому покривам, розподілу жирових запасів, можливості випарної тепловіддачі тощо;

    3) поведінкова терморегуляція- здатність переміщатися з місць крайніх температур до місць оптимальних температур. Це основний шлях терморегуляції у пойкілотермних тварин. При підвищенні чи зниженні температури вони прагнуть змінити позу чи сховатися тінь, в нору. Бджоли, мурахи, терміти будують гнізда з добре регульованою всередині них температурою.

    У теплокровних система терморегуляції значно вдосконалилася (хоча вона слабка у дитинчат та пташенят).

    Для ілюстрації досконалості терморегуляції у вищих тварин та людини можна навести такий приклад. Близько 200 років тому доктор Ч. Блегден в Англії поставив такий досвід: він разом із друзями та собакою провів 45 хв у сухій камері при +126°С без наслідків для здоров'я. Любителі фінської лазні знають, що можна проводити в сауні з температурою понад + 100°С деякий час (для кожного – свій), і це корисно здоров'ю. Але ми також знаємо, що якщо тримати при такій температурі шматок м'яса, він звариться.

    При дії холоду у теплокровних посилюються окислювальні процеси, особливо у м'язах. Набуває чинності хімічна терморегуляція. Відзначається м'язове тремтіння, що призводить до виділення додаткового тепла. Особливо посилюється обмін ліпідів, оскільки у жирах міститься значний запас хімічної енергії. Тому накопичення жирових запасів забезпечує найкращу терморегуляцію.

    Посилене виробництво теплопродукції супроводжується споживанням великої кількості їжі. Так, птахам, що залишаються на зиму, потрібно багато корму, їм страшні не морози, а безгодівля. При хорошому врожаї ялини та сосни клісти, наприклад, навіть узимку виводять пташенят. Люди - жителів суворих сибірських чи північних районів - з покоління до покоління вироблялося висококалорійне меню - традиційні пельмені та іншу калорійну їжу. Тому, перш ніж слідувати модним західним дієтам і відкидати їжу предків, потрібно згадати про доцільність, що існує в природі, що лежить в основі багаторічних традицій людей.

    Ефективним механізмом регуляції теплообміну у тварин, як і рослин, є випаровування води шляхом потовиділення або через слизові оболонки рота і верхніх дихальних шляхів. Це приклад фізичної терморегуляції. Людина при сильній спеці може виділити до 12 л поту на день, розсіюючи при цьому тепла в 10 разів більше за норму. Вода, що виділяється, частково повинна повертатися через питво.

    Теплокровним тваринам, як і і холоднокровним, властива поведінкова терморегуляція. У норах живуть під землею тварин коливання температур тим менше, чим глибша нора. У майстерно збудованих гніздах бджіл підтримується рівний, сприятливий мікроклімат. Особливий інтерес представляє групова поведінка тварин. Наприклад, пінгвіни у сильний мороз та буран утворюють «черепаху» – щільну купу. Ті, хто опинився з краю, поступово пробираються усередину, де підтримується температура близько +37°С. Там же, всередині, розміщуються і дитинчата.

    Таким чином, для того щоб жити і розмножуватися в певних умовах наземно-повітряного середовища, у тварин і рослин у процесі еволюції виробилися найрізноманітніші пристосування та системи відповідності цього середовища проживання.

    Забруднення наземно-повітряного середовища. Останнім часом все більш значним зовнішнім фактором, що змінює наземно-повітряне середовище проживання, стає антропогенний фактор.

    Атмосфера, як і біосфера, має властивість самоочищення або збереження рівноваги. Однак обсяг та швидкість сучасних забруднень атмосфери перевершують природні можливості їх знешкодження.

    По-перше, це природне забруднення - різний пил: мінеральна (продукти вивітрювання та руйнування гірських порід), органічна (аеропланктон - бактерії, віруси, пилок рослин) та космічна (частки, що потрапляють в атмосферу з космосу).

    По-друге, це штучні (антропогенні) забруднення - промислові, транспортні та побутові викиди в атмосферу (пил цементних заводів, сажа, різні гази, радіоактивне забруднення, пестициди).

    За приблизними підрахунками, в атмосферу за останні 100 років викинуто 1,5 млн т миш'яку; 1 млн т нікелю; 1,35 млн т кремнію, 900 тис. т кобальту, 600 тис. т цинку, стільки ж міді та інших металів.

    Хімічні підприємства викидають вуглекислий газ, оксид заліза, оксиди азоту, хлор. З пестицидів особливо токсичні фосфорорганічні сполуки, з яких в атмосфері виходять ще більш токсичні.

    Внаслідок викидів у містах, де знижено ультрафіолетове випромінювання та спостерігається велике скупчення людей, відбувається деградація повітряного басейну, одним із проявів якої є зміг.

    Зміг буває «класичний»(суміш токсичних туманів, що виникають при незначній хмарності) та « фотохімічний»(суміш їдких газів та аерозолів, яка утворюється без туману внаслідок фотохімічних реакцій). Найбільш небезпечний лондонський та лос-анджелеський зміг. Він поглинає до 25% сонячного випромінювання та 80% ультрафіолетових променів, від цього страждає міське населення.

    Наземно-повітряне середовище є найскладнішим для життя організмів. Фізичні чинники, її складові дуже різноманітні: світло, температура. Але організми пристосувалися в ході еволюції до цих факторів, що змінюються, і виробили системи адаптації для забезпечення надзвичайної пристосованості до умов проживання. Незважаючи на невичерпність повітря як ресурсу довкілля, якість його стрімко погіршується. Забруднення повітря - найнебезпечніша форма забруднення довкілля.

    Запитання та завдання для самоконтролю

    • 1. Поясніть, чому наземно-повітряне середовище є найскладнішим для життя організмів.
    • 2. Наведіть приклади адаптацій у рослин та тварин до високих та низьких температур.
    • 3. Чому температура сильно впливає на життєдіяльність будь-яких організмів?
    • 4. Проаналізуйте, як світло впливає на життєдіяльність рослин та тварин.
    • 5. Охарактеризуйте, що таке фотоперіодизм.
    • 6. Доведіть, що різні хвилі світлового спектру по-різному впливають на живі організми, наведіть приклади. Перерахуйте, які групи поділяються живі організми за способом використання енергії, наведіть приклади.
    • 7. Прокоментуйте, з чим пов'язані сезонні явища у природі та як на них реагують рослини та тварини.
    • 8. Поясніть, чому забруднення наземно-повітряного середовища становить найбільшу небезпеку для живих організмів.

    У наземно-повітряному середовищі діючі екологічні чинники мають низку характерних рис: більш висока інтенсивність світла проти іншими середовищами, значні коливання температури, зміна вологості залежно від географічне розташування, сезону та часу доби. Вплив чинників, перерахованих вище, нерозривно пов'язані з рухом повітряних мас - вітру.

    У процесі еволюції у живих організмів наземно-повітряного середовища виробилися характерні анатомоморфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші адаптації. Розглянемо особливості впливу основних екологічних факторів на рослини та тварин у наземно-повітряному середовищі життя.

    Низька щільність повітря визначає його малу підйомну силу та незначну опорність. Всі жителі повітряного середовища тісно пов'язані з поверхнею землі, яка служить їм для прикріплення та опори. Більшість організмів перебування у повітрі пов'язане лише з розселенням чи пошуком видобутку. Мала підйомна сила повітря визначає граничну масу та розміри наземних організмів. Найбільші тварини, що мешкають на поверхні землі, менше, ніж гіганти водного середовища.

    Мала щільність повітря створює незначну опірність пересування. Екологічні вигоди цієї властивості повітряного середовища використовували багато наземних тварин у ході еволюції, набувши здатності до польоту: 75% всіх видів наземних тварин здатні до активного польоту.

    Внаслідок рухливості повітря, що існує у нижніх шарах атмосфери, вертикального та горизонтального пересування повітряних мас, можливий пасивний політ окремих видів організмів, розвинена анемохорія – розселення за допомогою повітряних потоків. Вітрозапильні рослини мають цілу низку пристосувань, які покращують аеродинамічні властивості пилку.

    Квіткові покриви у них зазвичай редуковані і пильовики нічим не захищені від вітру. У розселенні рослин, тварин та мікроорганізмів головну роль відіграють вертикальні конвекційні потоки повітря та слабкі вітри. Бурі, урагани надають істотний екологічний вплив на наземні організми.

    У районах, де постійно дме сильний вітер, як правило, бідний видовий склад дрібних літаючих тварин, тому що вони не здатні чинити опір потужним повітряним потокам. Вітер викликає зміну інтенсивності транспірації у рослин, що особливо сильно проявляється при суховіях, що висушують повітря, і може призводити до загибелі рослин. факторів, як температура та вологість.

    Крокуючи лісом або лугом, ви навряд чи думаєте про те, що знаходитесь... в наземно-повітряному середовищі. Але саме так вчені називають той будинок для живих істот, який утворений поверхнею землі та повітрям. Плаваючи в річці, озері або морі, ви потрапляєте в водне середовище- Ще один багато населений природний будинок. А коли допомагаєте дорослим перекопувати ґрунт у городі, бачите під ногами ґрунтове середовище. Тут теж багато різноманітних мешканців. Так, навколо нас три чудові будинки - три довкілля, з якими нерозривно пов'язана доля більшості організмів, що населяють нашу планету.

    Життя у кожному середовищі має свої особливості. У наземно-повітряному середовищідосить кисню, зате часто не вистачає вологи. Особливо мало її в степах та пустелях. Тому рослини та тварини посушливих місць мають спеціальні пристосування для добування, запасання та економного витрачання води. Згадайте хоча б кактус, що запасає вологу у своєму тілі. У наземно-повітряному середовищі бувають значні зміни температури, особливо у районах із холодною зимою. У цих районах протягом року помітно змінюється все життя організмів. Осінній листопад, відліт перелітних птахів у теплі краї, зміна вовни у звірів на густішу та теплішу – все це пристосування живих істот до сезонних змін у природі.

    Для тварин, що мешкають у будь-якому середовищі, важлива проблема – пересування. У наземно-повітряному середовищі можна пересуватися землею і повітрям. І тварини користуються цим. Ноги одних пристосовані до бігу (страус, гепард, зебра), інших – до стрибків (кенгуру, тушканчик). З кожних ста видів тварин, що живуть у цьому середовищі, 75 вміють літати. Це більшість комах, птахів та деякі звірі (кажани).

    У водному середовищічогось, а вже води завжди достатньо. Температура тут змінюється менше температури повітря. А ось кисню часто не вистачає. Одні організми, наприклад риба форель, можуть жити лише у багатій киснем воді. Інші (сазан, карась, лин) витримують нестачу кисню. Взимку, коли багато водоймищ скуті льодом, може настати замор риб - масова загибель їх від задухи. Щоб кисень проникав у воду, у льоду прорубують лунки.

    У водному середовищі менше світла, ніж у наземно-повітряному. В океанах і морях на глибині нижче 200 м – царство сутінків, а ще нижче – вічна пітьма. Зрозуміло, що водні рослини трапляються лише там, де достатньо світла. Найглибше можуть жити тільки тварини. Вони харчуються «падаючими» з верхніх верств мертвими залишками різних морських жителів.

    Найпомітніша особливість багатьох водних тварин – пристосування для плавання. У риб, дельфінів та китів - плавники. У моржів та тюленів – ласти. У бобрів, видр, водоплавних птахів, жаб – перетинки між пальцями. У жуків-плавунців – плавальні ніжки, схожі на весла.

    Ґрунтове середовище- будинок для безлічі бактерій та найпростіших. Тут розташовуються грибниці грибів, коріння рослин. Заселили грунт і різні тварини - черв'яки, комахи, пристосовані до копання звірі, наприклад кроти. Мешканці грунту знаходять у цьому середовищі необхідні їм умови - повітря, воду, мінеральні солі. Щоправда, тут менше кисню та більше вуглекислого газу, ніж на свіжому повітрі. А води часом буває надто багато. Проте температура більш рівна, ніж на поверхні. А от світло в глибину ґрунту не проникає. Тому тварини, що її населяють, зазвичай мають дуже маленькі очі або зовсім позбавлені органів зору. Виручають їх нюх та дотик.

    Наземно-повітряне середовище

    На цих малюнках «зустрілися» представники різних довкілля. У природі вони не змогли б зібратися разом, тому що багато хто з них живе далеко один від одного, на різних материках, у морях, у прісній воді...

    Чемпіон зі швидкістю польоту серед птахів - стриж. 120 км на годину – звичайна для нього швидкість.

    Пташки колібрі змахують крилами до 70 разів на секунду, комарі - до 600 разів на секунду.

    Швидкість польоту у різних комах така: у золотоокі - 2 км на годину, у кімнатної мухи - 7, у хруща - 11, у джмеля - 18, а у метелика-бражника - 54 км на годину. Великі бабки, за деякими спостереженнями, розвивають швидкість до 90 км на годину.

    Наші кажани невеликі на зріст. Але у спекотних країнах живуть їхні родичі – крилани. Вони досягають у розмаху крил 170 см!

    Великі кенгуру роблять стрибки до 9, а іноді і до 12 м. (Відміряйте цю відстань на підлозі в класі і уявіть собі стрибок кенгуру. Дуже захоплює!)

    Гепард - найшвидший із звірів. Він розвиває швидкість до 110 км на годину. Страус може бігти зі швидкістю до 70 км на годину, роблячи кроки 4-5 м.

    Водне середовище

    Риби та раки дихають зябрами. Це спеціальні органи, які витягають із води розчинений у ній кисень. Жаба, перебуваючи під водою, дихає шкірою. А ось звірі, що освоїли водне середовище, дихають легкими, піднімаючись до поверхні води для вдиху. Подібним чином поводяться водні жуки. Тільки у них, як і в інших комах, не легкі, а особливі дихальні трубочки – трахеї.

    Ґрунтове середовище

    Будова тіла крота, цокора і сліпа говорить про те, що всі вони - мешканці ґрунтового середовища. Передні ноги у крота та цокора – головний інструмент для копання. Вони пласкі, як лопати, з дуже великими пазурами. А у сліпця ноги звичайні, він вгризається в ґрунт потужними передніми зубами (щоб земля не потрапляла в рот, губи закривають його за зубами!). Тіло у всіх цих тварин овальне, компактне. З таким тілом зручно пересуватися підземними ходами.

    Перевірте свої знання

    1. Перерахуйте довкілля, з якими ви познайомилися на уроці.
    2. Які умови життя організмів у наземно-повітряному середовищі?
    3. Дайте характеристику умов життя у водному середовищі.
    4. Які особливості ґрунту як довкілля?
    5. Наведіть приклади пристосованості організмів до життя у різних середовищах.

    Подумайте!

    1. Поясніть, що зображено на малюнку. У яких середовищах, на вашу думку, живуть тварини, частини тіла яких зображені малюнку? Чи можете ви назвати цих тварин?
    2. Чому в океані на великих глибинах живуть лише тварини?

    Розрізняють наземно-повітряне, водне і ґрунтове довкілля. Кожен організм пристосований до життя у певному середовищі.