Maa-ilma-ympäristölle on ominaista ekologisten olosuhteiden piirteet, jotka ovat muodostaneet erityisiä mukautumisia maakasveihin ja eläimiin, mikä heijastuu erilaisina morfologisina, anatomisina, fysiologisina, biokemiallisina ja käyttäytymissopeutuksina.

Ilmakehän ilman tiheys vaikeuttaa kehon muodon säilyttämistä, koska kasvit ja eläimet ovat muodostaneet tukijärjestelmän. Kasveissa nämä ovat mekaanisia kudoksia (nieni ja puukuidut), jotka kestävät staattisia ja dynaamisia kuormia: tuuli, sade, lumipeite. Soluseinän jännittynyt tila (turgor), jonka aiheuttaa korkean osmoottisen paineen omaavan nesteen kerääntyminen solujen tyhjiin, määrää lehtien, ruohonvarsien ja kukkien elastisuuden. Eläimillä kehoa tukevat vesiluuranko (suolimadoilla), ulkoinen luuranko (hyönteisillä) ja sisäinen luuranko (nisäkkäillä).

Väliaineen alhainen tiheys helpottaa eläinten liikkumista. Monet maanpäälliset lajit pystyvät lentämään (aktiiviset tai liukuvat) - linnut ja hyönteiset, on myös nisäkkäiden, sammakkoeläinten ja matelijoiden edustajia. Lento liittyy liikkumiseen ja saaliin etsintään Aktiivinen lento on mahdollista muunneltujen eturaajojen, kehittyneiden rintalihasten ansiosta. Liukueläimillä etu- ja takaraajojen väliin on muodostunut ihopoimuja, jotka venyvät ja toimivat laskuvarjon roolissa.

Ilmamassojen suuri liikkuvuus on muodostanut kasveissa vanhimman tavan pölyttää kasveja tuulella (anemofilia), joka on tyypillistä monille keskivyöhykkeille ja tuulen avulla asettuville kasveille. Tämä ekologinen organismiryhmä (aeroplankton) on sopeutunut laskuvarjojen, siipien, kasvuston ja jopa hämähäkinseittien aiheuttaman suuren suhteellisen pinta-alan tai erittäin pienten koon vuoksi.

Matala ilmanpaine, joka on normaalisti 760 mmHg (tai 101 325 Pa), pienet painehäviöt ovat muodostaneet herkkyyden voimakkaille painehäviöille lähes kaikille maan asukkaille. Useimpien selkärankaisten elämän yläraja on noin 6 000 m. Ilmakehän paineen lasku korkeuden noustessa vähentää hapen liukoisuutta veressä. Tämä lisää hengitystiheyttä, ja seurauksena nopea hengitys johtaa kuivumiseen. Tämä yksinkertainen riippuvuus ei ole tyypillistä vain harvinaisille lintulajeille ja joillekin selkärangattomille.

Maa-ilmaympäristön kaasukoostumukselle on ominaista korkea happipitoisuus (yli 20 kertaa korkeampi kuin vesiympäristössä). Tämän ansiosta eläimillä on erittäin korkea aineenvaihduntanopeus. Siksi vain maalla voi syntyä homoitermia (kyky ylläpitää vakiona ruumiinlämpöä pääasiassa sisäisen energian vuoksi).

Lämpötilan arvon organismien elämässä määrää vaikutus biokemiallisten reaktioiden nopeuteen. Ympäristön lämpötilan kohoaminen (jopa 60 °C) aiheuttaa proteiinien denaturoitumista organismeissa. Voimakas lämpötilan lasku johtaa aineenvaihduntanopeuden laskuun ja kriittisenä tilana veden jäätymiseen soluissa (soluissa olevat jääkiteet rikkovat solunsisäisten rakenteiden eheyttä). Pohjimmiltaan maalla eläviä organismeja voi esiintyä vain 0 ° - +50 °, tk sisällä. nämä lämpötilat ovat yhteensopivia peruselämän prosessien kulun kanssa. Jokaisella lajilla on kuitenkin omat ylemmät ja alemmat tappavat lämpötila-arvonsa, lämpötilan eston arvo ja lämpötilaoptimi.

Organismit, joiden elintärkeä toiminta ja toiminta riippuvat ulkoisesta lämmöstä (mikro-organismit, sienet, kasvit, selkärangattomat, syklostomit, kalat, sammakkoeläimet, matelijat), kutsutaan poikilotermeiksi. Niiden joukossa ovat stenotermit (kryofiilit - sopeutuneet pieniin eroihin matalissa lämpötiloissa ja termofiilit - sopeutuneet pieniin eroihin korkeissa lämpötiloissa) ja eurytermit, jotka voivat esiintyä suuressa lämpötila-amplitudissa. Sopeutukset kestämään alhaisia ​​lämpötiloja, jotka mahdollistavat aineenvaihdunnan säätelyn pitkään, suoritetaan organismeissa kahdella tavalla: a) kyky biokemiallisiin ja fysiologisiin uudelleenjärjestelyihin - pakkasnesteiden kerääntyminen, jotka alentavat nesteiden jäätymispistettä soluissa kudoksiin ja siten estämään jään muodostumista; entsyymien joukon, pitoisuuden ja aktiivisuuden muutos, muutos; b) pakkaskestävyys (kylmäkestävyys) tarkoittaa tilapäistä aktiivisen tilan (hypobioosi tai kryptobioosi) tai glyserolin, sorbitolin, mannitolin kertymistä soluihin, jotka estävät nesteen kiteytymisen.

Eurytermeillä on hyvin kehittynyt kyky siirtyä piilevään tilaan, jossa lämpötila poikkeaa merkittävästi optimaalisesta arvosta. Kylmän sorron jälkeen organismit tietyssä lämpötilassa palauttavat normaalin aineenvaihdunnan, ja tätä lämpötila-arvoa kutsutaan kehityksen lämpötilakynnykseksi tai biologiseksi kehityksen nollaksi.

Lajien kausiluonteisten uudelleenjärjestelyjen perusta - eurytermit, jotka ovat laajalle levinneet, on sopeutuminen (lämpötilaoptimin muutos), jolloin jotkut geenit inaktivoituvat ja toiset kytkeytyvät päälle, mikä vastaa joidenkin entsyymien korvaamisesta toisilla. Tämä ilmiö esiintyy alueen eri osissa.

Kasveissa aineenvaihduntalämpö on erittäin vähäistä, joten niiden olemassaolon määrää elinympäristön ilman lämpötila. Kasvit sopeutuvat sietämään melko suuria lämpötilanvaihteluita. Tärkeintä tässä tapauksessa on transpiraatio, joka jäähdyttää lehtien pintaa ylikuumenettaessa; lehtiterän pienennys, lehtien liikkuvuus, karvaisuus, vahapinnoitus. Kasvit sopeutuvat kylmiin olosuhteisiin kasvumuotojen (kääpiö, tyynykasvu, ristikko), värjäyksen avulla. Kaikki tämä koskee fyysistä lämmönsäätelyä. Fysiologinen lämpösäätely on lehtien putoaminen, maaosan kuolema, vapaan veden siirtyminen sidottuun tilaan, pakkasnesteen kerääntyminen jne.).

Poikilotermisillä eläimillä on mahdollisuus haihtuvaan lämpösäätelyyn, joka liittyy niiden liikkumiseen avaruudessa (sammakkoeläimet, matelijat). He valitsevat optimaaliset olosuhteet, tuottavat paljon sisäistä (endogeenistä) lämpöä lihasten supistumisen tai lihasten vapina (lämmittää lihaksia liikkeen aikana). Eläimillä on käyttäytymissopeutuksia (asento, suojia, koloja, pesiä).

Homeotermisten eläinten (lintujen ja nisäkkäiden) ruumiinlämpö on vakio, ja ne ovat vähän riippuvaisia ​​ympäristön lämpötilasta. Niille on ominaista mukautukset, jotka perustuvat hapetusprosessien voimakkaaseen lisääntymiseen hermo-, verenkierto-, hengitys- ja muiden elinjärjestelmien täydellisyyden seurauksena. Niillä on biokemiallinen lämpösäätely (ilman lämpötilan laskeessa rasva-aineenvaihdunta kiihtyy; oksidatiiviset prosessit lisääntyvät erityisesti luurankolihaksissa; siellä on erikoistunut ruskea rasvakudos, jossa kaikki vapautunut kemiallinen energia menee ATP:n muodostukseen ja kehon lämmittämiseen ; kulutetun ruoan määrä kasvaa). Mutta tällaisella lämmönsäätelyllä on ilmastorajoituksia (epäsuotuisa talvella, napa-olosuhteissa, kesällä trooppisilla ja päiväntasaajalla).

Fyysinen lämpösäätely on ympäristön kannalta hyödyllistä (ihon verisuonten refleksin supistuminen ja laajeneminen, turkin ja höyhenten lämpöeristysvaikutus, vastavirtalämmönvaihto), koska suoritetaan lämmön säilymisen vuoksi kehossa (Chernova, Bylova, 2004).

Homoitermien käyttäytymisen lämpösäätelylle on ominaista monimuotoisuus: asennon muutos, suojien etsiminen, monimutkaisten kolojen, pesien rakentaminen, muuttoliikkeet, ryhmäkäyttäytyminen jne.

Valo on organismien tärkein ympäristötekijä. Valon vaikutuksesta tapahtuvia prosesseja ovat fotosynteesi (1-5 % tulevasta valosta käytetään), transpiraatio (75 % tulevasta valosta käytetään veden haihduttamiseen), elintärkeän toiminnan synkronointi, liike, näkö, vitamiinisynteesi .

Kasvien morfologia ja kasviyhteisöjen rakenne on järjestetty aurinkoenergian mahdollisimman tehokkaaksi imeytymiseksi. Maan kasvien valoa vastaanottava pinta on 4 kertaa suurempi kuin planeetan pinta (Akimova ja Khaskin, 2000). Eläville organismeille aallonpituus on tärkeä, koska. eripituisilla säteillä on erilainen biologinen merkitys: infrapunasäteily (780 - 400 nm) vaikuttaa hermoston lämpökeskuksiin sääteleen oksidatiivisia prosesseja, motorisia reaktioita jne., ultraviolettisäteet (60 - 390 nm) vaikuttavat sisäkudoksiin, edistää erilaisten vitamiinien tuotantoa, stimuloida solujen kasvua ja lisääntymistä.

Näkyvä valo on erityisen tärkeä, koska Kasveille valon laadullinen koostumus on tärkeä. Säteiden spektrissä säteilee fotosynteettistä aktiivista säteilyä (PAR). Tämän spektrin aallonpituus on välillä 380 - 710 (370 - 720 nm).

Valaistuksen kausiluonteinen dynamiikka liittyy tähtitieteellisiin kuvioihin, tietyn alueen kausittaiseen ilmastorytmiin, ja se ilmaistaan ​​eri tavalla eri leveysasteilla. Alemmilla tasoilla kasvillisuuden fenologinen tila on myös näiden säännönmukaisuuksien päällä. Valaistuksen muutosten päivittäinen rytmi on erittäin tärkeä. Säteilyn kulkua häiritsevät ilmakehän tilan muutokset, pilvet jne. (Goryshina, 1979).

Kasvi on läpinäkymätön kappale, joka osittain heijastaa valoa, imee ja läpäisee. Lehtien soluissa ja kudoksissa on erilaisia ​​valoa absorboivia ja läpäiseviä muodostumia, jotka lisäävät kasvin tuottavuutta lisäämällä kokonaispinta-alaa ja fotosynteettisten alkuaineiden määrää, mikä saavutetaan monikerroksisella järjestelyllä. lehdet kasvissa; kasvien porrastettu järjestely yhteisössä.

Valaistuksen voimakkuuden suhteen erotetaan kolme ryhmää: valoa rakastavat, varjoa rakastavat, varjoa sietävät, jotka eroavat anatomisista ja morfologisista mukautumisista (valoa rakastavissa kasveissa lehdet ovat pienempiä, liikkuvia, karvaisia, niillä on vahamainen pinnoite, paksu kynsinauho, kiteiset poissulkemiset jne. varjoa rakastavissa kasveissa lehdet ovat suuria, kloroplastit ovat suuria ja lukuisia); fysiologiset mukautukset (valon kompensoinnin eri arvot).

Reaktiota päivän pituuteen (valon kestoon) kutsutaan fotoperiodismiksi. Kasveissa sellaiset tärkeät prosessit kuin kukinta, siementen muodostuminen, kasvu, siirtyminen lepotilaan, lehtien putoaminen liittyvät vuodenaikojen vaihteluihin päivän pituudessa ja lämpötilassa. Joidenkin kasvien kukintaa varten tarvitaan yli 14 tunnin vuorokausi, toisille riittää 7 tuntia ja toiset kukkivat päivän pituudesta riippumatta.

Eläimille valo on informatiivinen. Ensinnäkin eläimet jaetaan päivittäisen aktiivisuuden mukaan päivällisiin, hämäriin ja yöllisiin. Elimet, jotka auttavat navigoimaan avaruudessa, ovat silmät. Eri organismeilla on erilainen stereoskooppinen näkö - ihmisillä kokonaisnäkö on 180 ° - stereoskooppinen - 140 °, kanilla - yhteensä 360 °, stereoskooppinen 20 °. Binokulaarinen näkö on tyypillistä pääasiassa petoeläimille (kissat ja linnut). Lisäksi fototaksisen (liikkeen valoon) määrää reaktio valoon,

lisääntyminen, navigointi (suuntautuminen Auringon asentoon), bioluminesenssi. Valo on signaali, joka houkuttelee vastakkaista sukupuolta olevia henkilöitä.

Tärkein ympäristötekijä maaeliöiden elämässä on vesi. On välttämätöntä säilyttää solujen, kudosten ja koko organismin rakenteellinen eheys, koska. on solujen, kudosten, kasvi- ja eläinmehujen protoplasman pääosa. Veden ansiosta tapahtuu biokemiallisia reaktioita, ravinteiden saantia, kaasunvaihtoa, erittymistä jne. Kasvien ja eläinten kehon vesipitoisuus on melko korkea (83-86 % ruohonlehdissä, 79-82 % puissa lehdet, 40-55% puiden rungoissa, hyönteisten ruumiissa - 46-92%, sammakkoeläimet - jopa 93%, nisäkkäät - 62-83%).

Maa-ilma-ympäristössä esiintyminen aiheuttaa organismeille tärkeän ongelman veden ylläpitämisessä kehossa. Siksi maakasvien ja eläinten muoto ja toiminta on mukautettu suojaamaan kuivumiselta. Kasvien elämässä veden saanti, sen johtuminen ja haihtuminen, vesitasapaino ovat tärkeitä (Walter, 1031, 1937, Schafer, 1956). Vesitasapainon muutoksia heijastaa parhaiten juurien imukyky.

Kasvi pystyy imemään vettä maaperästä niin kauan kuin juurien imukyky kilpailee maaperän imuvoiman kanssa. Erittäin haaroittunut juuristo tarjoaa laajan kosketusalueen juurien absorboivan osan ja maaliuosten välillä. Juurien kokonaispituus voi olla 60 km. Juurien imukyky vaihtelee säästä, ympäristöominaisuuksista riippuen. Mitä suurempi juurien imupinta on, sitä enemmän vettä imeytyy.

Vesitasapainon säätelyn mukaan kasvit jaetaan poikihydrisiin (levät, sammalet, saniaiset, jotkut kukkivat kasvit) ja homoihydrisiin (useimmat korkeammat kasvit).

Vesitilan suhteen erotetaan ekologiset kasviryhmät.

1. Hygrofyytit ovat maakasveja, jotka elävät kosteissa elinympäristöissä, joissa on korkea ilmankosteus ja maaperän vesivarasto. Tyypillisiä hygrofyyttien merkkejä ovat paksut, hieman haarautuneet juuret, ilmalla täytetyt ontelot kudoksissa ja avoimet suuaukot.

2. Mesofyytit - kohtalaisen kosteiden elinympäristöjen kasvit. Niiden kyky sietää maaperää ja ilmakehän kuivuutta on rajallinen. Niitä löytyy kuivista elinympäristöistä - kehittyvät nopeasti lyhyessä ajassa. Ominaista hyvin kehittynyt juuristo, jossa on lukuisia juurikarvoja, haihtumisintensiteetin säätely.

3. Kserofyytit - kuivien elinympäristöjen kasvit. Nämä ovat kuivuutta kestäviä kasveja, kuivan kantajia. Arokserofyytit voivat menettää jopa 25 % vedestä vaurioitta, aavikkokserofyytit - jopa 50 % sisältämästä vedestä (vertailun vuoksi metsämesofyytit kuihtuvat, kun 1 % lehtien sisältämästä vedestä katoaa). Niiden anatomisten, morfologisten ja fysiologisten sopeutumisten luonteen mukaan, jotka varmistavat näiden kasvien aktiivisen elämän kosteuden puutteella, kserofyytit jaetaan mehikasveiksi (heillä on meheviä ja meheviä lehtiä ja varret, ne pystyvät keräämään suuria määriä vettä kudoksiin, kehittävät pienen imuvoiman ja imevät kosteutta ilmakehän sateesta) ja sklerofyytit (kuivan näköiset kasvit, jotka haihduttavat kosteutta intensiivisesti, ovat kapeita ja pieniä lehtiä, jotka joskus käpristyvät putkeen, kestävät kovaa kuivumista, juurien imuvoimaa voi olla jopa useita kymmeniä ilmakehyksiä).

Eri eläinryhmissä maanpäällisen olemassaolon olosuhteisiin sopeutumisprosessissa tärkeintä oli veden häviön estäminen. Eläimet saavat vettä eri tavoin - juomalla, mehukkaalla ruoalla, aineenvaihdunnan seurauksena (rasvojen, proteiinien ja hiilihydraattien hapettumisen ja hajoamisen vuoksi). Jotkut eläimet voivat imeä vettä kostean alustan tai ilman kansien läpi. Vedenhäviöitä syntyy haihtumisen seurauksena iholta, haihtumisesta hengitysteiden limakalvoilta, virtsan ja sulamattomien ruokajätteiden erittymisestä. Eläimet, jotka saavat vettä juomalla, riippuvat vesistöjen sijainnista (suuret nisäkkäät, monet linnut).

Tärkeä tekijä eläimille on ilman kosteus, koska. tämä indikaattori määrittää haihtumismäärän kehon pinnalta. Siksi kehon sisäosan rakenteella on merkitystä eläinorganismin vesitasapainolle. Hyönteisissä veden haihtumisen väheneminen kehon pinnalta saadaan aikaan lähes läpäisemättömällä kynsinauholla ja erikoistuneilla erityselimistöillä (Malpighian putket), jotka erittävät lähes liukenematonta aineenvaihduntatuotetta, sekä spiraakkeleista, jotka vähentävät veden menetystä kaasunvaihtojärjestelmän kautta - läpi. henkitorvi ja henkitorvi.

Sammakkoeläimissä suurin osa vedestä pääsee kehoon läpäisevän ihon kautta. Ihon läpäisevyyttä säätelee aivolisäkkeen takaosan erittämä hormoni. Sammakkoeläimet erittävät erittäin suuria määriä laimeaa virtsaa, joka on hypotonista kehon nesteiden suhteen. Kuivissa olosuhteissa sammakkoeläimet voivat vähentää vesihukkaa virtsassa. Lisäksi nämä eläimet voivat kerääntyä vettä virtsarakkoon ja ihonalaisiin imusolmukkeisiin.

Matelijoilla on monia eri tasoisia sopeutuksia - morfologisia (keratinisoitunut iho estää veden haihtumista), fysiologisia (keuhkot sijaitsevat kehon sisällä, mikä vähentää veden menetystä), biokemiallisia (kudoksiin muodostuu virtsahappoa, joka erittyy ilman suurta kosteuden menetystä, kudokset pystyvät sietämään suolojen pitoisuuden lisääntymistä 50 %:lla.

Lintuilla haihtumisnopeus on alhainen (iho on suhteellisen vettä läpäisemätön, ei ole hikirauhasia ja höyheniä). Linnut menettävät vettä (jopa 35 % ruumiinpainosta päivässä) hengittäessään keuhkojen korkean ilmanvaihdon ja korkean kehon lämpötilan vuoksi. Linnuilla on prosessi, joka imee takaisin vettä osasta virtsan ja ulosteen sisältämää vettä. Joidenkin merilintujen (pingviinit, suulat, merimetsot, albatrossit), jotka syövät kalaa ja juovat merivettä, silmäkuopissa on suolarauhasia, joiden avulla ylimääräiset suolat poistuvat kehosta.

Nisäkkäillä eritys- ja osmoregulaatioelimet ovat parillisia, monimutkaisesti järjestettyjä munuaisia, jotka toimitetaan verellä ja säätelevät veren koostumusta. Tämä varmistaa solunsisäisen ja interstitiaalisen nesteen jatkuvan koostumuksen. Suhteellisen vakaa veren osmoottinen paine säilyy juomisen yhteydessä otetun veden ja uloshengitysilman, hien, ulosteen ja virtsan mukana erittyneen veden menetyksen välisen tasapainon ansiosta. Osmoottisen paineen hienosäätelystä vastaa antidiureettinen hormoni (ADH), jota erittyy aivolisäkkeen takaosasta.

Eläimistä erotetaan ryhmiä: hygrofiilit, joissa veden aineenvaihdunnan säätelymekanismit ovat heikosti kehittyneitä tai puuttuvat ollenkaan (nämä ovat kosteutta rakastavia eläimiä, jotka tarvitsevat korkeaa kosteutta - jousihännät, puutäit, hyttyset, muut niveljalkaiset, maan nilviäiset ja sammakkoeläimet ); kserofiilit, joilla on hyvin kehittyneet mekanismit säätelemään veden aineenvaihduntaa ja sopeutumaan vedenpidätykseen kehossa, elävät kuivissa olosuhteissa; kohtalaisen kosteuden olosuhteissa elävät mesofiilit.

Relief on epäsuorasti vaikuttava ekologinen tekijä maa-ilmaympäristössä. Kaikki pinnanmuodot vaikuttavat kasvien ja eläinten jakautumiseen hydrotermisen tai maaperän kosteuden muutosten kautta.

Eri korkeuksilla merenpinnan yläpuolella olevilla vuorilla ilmasto-olosuhteet muuttuvat, mikä johtaa korkeusvyöhykkeisiin. Maantieteellinen eristyneisyys vuoristossa edistää endeemien muodostumista, kasvien ja eläinten jäännöslajien säilymistä. Jokien tulvatasangot edistävät eteläisempien kasvi- ja eläinryhmien siirtymistä pohjoiseen. Erittäin tärkeä on rinteiden paljastaminen, mikä luo olosuhteet lämpöä rakastavien yhteisöjen leviämiselle pohjoiseen eteläisiä rinteitä pitkin ja kylmää rakastavien yhteisöjen leviämiselle etelään pohjoisen rinteiden varrella ("ennakon sääntö", V.V. Alyokhina ).

Maaperä on olemassa vain maa-ilmaympäristössä ja muodostuu alueen iän, alkukiven, ilmaston, topografian, kasvien ja eläinten sekä ihmisen toiminnan vuorovaikutuksen seurauksena. Ekologisesti tärkeää on mekaaninen koostumus (mineraalihiukkasten koko), kemiallinen koostumus (vesiliuoksen pH), maaperän suolaisuus, maaperän rikkaus. Maaperän ominaisuudet vaikuttavat myös eläviin organismeihin epäsuorina tekijöinä, muuttaen lämpöhydrologista järjestelmää, jolloin kasvit (ensisijaisesti) sopeutuvat näiden olosuhteiden dynamiikkaan ja vaikuttavat organismien alueelliseen erilaistumiseen.

Luento 2. ELINTYTYÖT JA NIIDEN OMINAISUUDET

Historiallisen kehityksen aikana elävät organismit ovat vallanneet neljä elinympäristöä. Ensimmäinen on vesi. Elämä syntyi ja kehittyi vedessä miljoonia vuosia. Toinen - maa-ilma - maalla ja ilmakehässä kasvit ja eläimet nousivat ja sopeutuivat nopeasti uusiin olosuhteisiin. Vähitellen muuttaen ylempää maan kerrosta - litosfääriä, he loivat kolmannen elinympäristön - maaperän, ja heistä tuli neljäs elinympäristö.

vesiympäristö

Vesi peittää 71 % maapallon pinta-alasta. Suurin osa vedestä on keskittynyt meriin ja valtameriin - 94-98%, napajää sisältää noin 1,2% vettä ja hyvin pieni osa - alle 0,5%, jokien, järvien ja soiden makeisiin vesiin.

Vesiympäristössä elää noin 150 000 eläinlajia ja 10 000 kasvia, mikä on vain 7 ja 8 % maapallon lajien kokonaismäärästä.

Merillä ja valtamerillä, kuten vuorilla, pystysuora vyöhyke ilmaistaan. Pelaginen - koko vesipatsas - ja bentaalipohja eroavat ekologialtaan erityisen voimakkaasti. Vesipatsas on pelagiaalinen, jaettu pystysuunnassa useisiin vyöhykkeisiin: epipeligial, batypeligial, abyssopeligial ja ultraabyssopeligial(Kuva 2).

Laskeutumisen jyrkkyydestä ja pohjan syvyydestä riippuen erotetaan myös useita vyöhykkeitä, joita pelagialin merkityt vyöhykkeet vastaavat:

Littoral - rannikon reuna, joka on tulvinut nousuveden aikana.

Supralittoral - osa rannikkoa ylemmän vuorovesiviivan yläpuolella, jonne surffausroiskeet ulottuvat.

Sublittoral - maan asteittainen lasku 200 metriin.

Batial - jyrkkä lasku maassa (mannerrinne),

Abyssal - valtameren pohjan tasainen lasku; molempien vyöhykkeiden syvyys on yhteensä 3-6 km.

Ultra-abyssal - syvän veden painaumat 6-10 km.

Hydrobiontien ekologiset ryhmät. Lämpimimmät meret ja valtameret (40 000 eläinlajia) erottuvat suurimmasta monimuotoisuudesta päiväntasaajan ja tropiikkojen alueella; pohjoisessa ja etelässä merien kasvisto ja eläimistö ehtyvät satoja kertoja. Mitä tulee eliöiden jakautumiseen suoraan mereen, niiden pääosa on keskittynyt pintakerroksiin (epipelagiaalinen) ja sublitoraalivyöhykkeelle. Liikkumis- ja tietyissä kerroksissa oleskelutavasta riippuen meren elämä jaetaan kolmeen ekologiseen ryhmään: nekton, plankton ja pohjaeliöstö.

Nekton (nektos - kelluva) - aktiivisesti liikkuvat suuret eläimet, jotka voivat voittaa pitkiä matkoja ja voimakkaita virtauksia: kalat, kalmari, hylje-eläin, valaat. Makeissa vesistöissä nektoniin kuuluu myös sammakkoeläimiä ja monia hyönteisiä.

Plankton (planktos - vaeltava, kohoava) - joukko kasveja (kasviplanktoni: piilevät, vihreät ja sinivihreät (vain makea vesi) levät, kasvien siimat, peridiini jne.) ja pieniä eläinorganismeja (eläinplanktoni: pienet äyriäiset, isommista - pteropods nilviäiset, meduusat, ctenoforit, jotkut madot), jotka elävät eri syvyyksissä, mutta eivät kykene aktiivisesti liikkumaan ja vastustamaan virtoja. Planktonin koostumus sisältää myös eläinten toukkia, jotka muodostavat erityisen ryhmän - neuston . Tämä on passiivisesti kelluva "tilapäinen" ylimmän vesikerroksen populaatio, jota edustavat erilaiset toukkavaiheessa olevat eläimet (kymmenjalkaiset, naaras- ja hampajalaiset, piikkinahkaiset, monisarkaiset, kalat, nilviäiset jne.). Kasvaessaan toukat siirtyvät pelagelan alempiin kerroksiin. Neustonin yläpuolella sijaitsee pleiston - nämä ovat organismeja, joissa kehon yläosa kasvaa veden yläpuolella ja alaosa vedessä (pisara - Lemma, sifonoforit jne.). Planktonilla on tärkeä rooli biosfäärin troofisissa suhteissa on ravintoa monille vesieliöille, mukaan lukien paalivalaiden (Myatcoceti) pääruoka.

Bentos (bentos - syvyys) - pohjahydrobiontit. Edustettuina pääasiassa kiinnittyneinä tai hitaasti liikkuvista eläimistä (pohjaeläimet: foramiiniforit, kalat, sienet, coelenteraatit, madot, nilviäiset, askidiaanit jne.), useammin matalassa vedessä. Kasveja (pohjaeliöstö: piilevät, vihreät, ruskeat, punalevät, bakteerit) pääsee pohjaeliöstöön myös matalassa vedessä. Syvyydellä, jossa ei ole valoa, pohjaeliöstö puuttuu. Pohjan kiviset alueet ovat rikkaimpia pohjaeliöstöstä.

Järvissä pohjaeliöstö on vähemmän runsasta ja monimuotoisempaa kuin meressä. Sen muodostavat alkueläimet (ripset, vesikirput), iilimatot, nilviäiset, hyönteisten toukat jne. Järvien pohjaeliöstön muodostavat vapaasti uivat piilevät, vihreät ja sinilevät; ruskeat ja punalevät puuttuvat.

Vesiympäristön suuri tiheys määrää elämää tukevien tekijöiden erityiskoostumuksen ja muutoksen luonteen. Jotkut niistä ovat samoja kuin maalla - lämpö, ​​valo, toiset ovat spesifisiä: vedenpaine (syvyyden kasvaessa 1 atm jokaista 10 metriä kohti), happipitoisuus, suolakoostumus, happamuus. Väliaineen suuresta tiheydestä johtuen lämpö- ja valoarvot muuttuvat paljon nopeammin korkeusgradientin myötä kuin maalla.

Lämpöjärjestelmä. Vesiympäristölle on ominaista pienempi lämmöntuotto, koska merkittävä osa siitä heijastuu, ja yhtä merkittävä osa kuluu haihduttamiseen. Maan lämpötilojen dynamiikan mukaisesti veden lämpötilassa on vähemmän päivittäisiä ja vuodenaikojen lämpötilojen vaihteluita. Lisäksi vesimuodostumat tasoittavat merkittävästi rannikkoalueiden ilmakehän lämpötilojen kulkua. Jääkuoren puuttuessa meri kylmänä vuodenaikana lämmittää viereisiä maa-alueita, kesällä sillä on viilentävä ja kosteuttava vaikutus.

Veden lämpötila-alue Maailmanmerellä on 38° (-2 - +36°C), makeassa vedessä -26° (-0,9 - +25°C). Veden lämpötila laskee jyrkästi syvyyden myötä. 50 metriin asti havaitaan päivittäisiä lämpötilan vaihteluita, jopa 400 - kausiluonteisia, syvemmällä se muuttuu vakioksi, laskee + 1-3 ° С. Koska altaiden lämpötila on suhteellisen vakaa, niiden asukkaille on ominaista stenotermia.

Ylemmän ja alemman kerroksen erilaisesta lämpenemisasteesta johtuen vuoden aikana, laskusuhdanteiden, virtausten ja myrskyjen vuoksi vesikerrosten sekoittuminen tapahtuu jatkuvasti. Veden sekoituksen merkitys vesieliöille on poikkeuksellisen suuri, koska. Samalla hapen ja ravinteiden jakautuminen säiliöiden sisällä tasoittuu, mikä mahdollistaa aineenvaihduntaprosessit organismien ja ympäristön välillä.

Lauhkeiden leveysasteiden seisovissa vesistöissä (järvissä) tapahtuu pystysuoraa sekoittumista keväällä ja syksyllä ja näinä vuodenaikoina lämpötila koko vesistössä tasaantuu, ts. tulee homotermia. Kesällä ja talvella ylempien kerrosten lämmityksen tai jäähdytyksen jyrkän lisääntymisen seurauksena veden sekoittuminen pysähtyy. Tätä ilmiötä kutsutaan lämpötilan kaksijakoisuus ja tilapäisen pysähtyneisyyden aika - pysähtyneisyys(kesä tai talvi). Kesällä kevyemmät lämpimät kerrokset jäävät pinnalle ja sijaitsevat voimakkaiden kylmien yläpuolella (kuva 3). Talvella päinvastoin pohjakerroksessa on lämpimämpää vettä, koska suoraan jään alla pintaveden lämpötila on alle +4°C ja veden fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista johtuen niistä tulee kevyempiä kuin vedessä, jonka lämpötila on yli + 4°C.

Pysähtymisjaksojen aikana erottuu selvästi kolme kerrosta: ylempi (epilimnion), jossa veden lämpötilan vuodenaikojen vaihtelut ovat voimakkaimmat, keskimmäinen (metalimnion tai termokliini), jossa lämpötilassa on jyrkkä hyppy, ja lähellä pohjaa ( hypolimnion), jossa lämpötila vaihtelee vähän vuoden aikana. Pysähdysjaksojen aikana vesipatsaan muodostuu hapenpuutetta - kesällä pohjaosassa ja talvella yläosassa, minkä seurauksena kalat kuolevat usein talvella.

Valotila. Valon intensiteetti vedessä heikkenee suuresti johtuen sen heijastuksesta pinnasta ja itse vedessä tapahtuvasta absorptiosta. Tämä vaikuttaa suuresti fotosynteettisten kasvien kehitykseen.

Valon absorptio on sitä voimakkaampaa, sitä pienempi on veden läpinäkyvyys, mikä riippuu siihen suspendoituneiden hiukkasten määrästä (mineraalisuspensiot, planktoni). Se vähenee pienten eliöiden nopean kehityksen myötä kesällä, ja lauhkeilla ja pohjoisilla leveysasteilla se vähenee myös talvella, kun jääpeite on muodostunut ja peitetty ylhäältä lumella.

Läpinäkyvyydelle on tunnusomaista suurin syvyys, jossa erityisesti laskettu valkoinen levy, jonka halkaisija on noin 20 cm (Secchi-kiekko), on vielä näkyvissä. Läpinäkyvimmät vedet ovat Sargassomerellä: kiekko näkyy 66,5 metrin syvyydessä. Tyynellämerellä Secchi-kiekko näkyy jopa 59 metriin, Intiassa - jopa 50, matalissa meressä - jopa 59 metriin. 5-15 m. Jokien läpinäkyvyys on keskimäärin 1-1,5 m ja mutaisimmissa joissa vain muutama senttimetri.

Valtamerissä, joissa vesi on hyvin läpinäkyvää, 1 % valosäteilystä tunkeutuu 140 metrin syvyyteen, ja pienissä 2 metrin syvyydessä olevissa järvissä vain prosentin kymmenesosat. Spektrin eri osien säteet absorboituvat veteen eri tavalla, punaiset säteet absorboituvat ensin. Syvyyden myötä se tummeutuu, ja veden väri muuttuu ensin vihreäksi, sitten siniseksi, siniseksi ja lopulta siniviolettiksi, muuttuen täydelliseksi pimeydeksi. Vastaavasti hydrobiontit muuttavat myös väriä mukautuen paitsi valon koostumukseen, myös sen puutteeseen - kromaattiseen mukautumiseen. Vaaleilla vyöhykkeillä, matalissa vesissä, hallitsevat viherlevät (Chlorophyta), joiden klorofylli imee punaisia ​​säteitä, ja syvyydellä ne korvataan ruskealla (Phaephyta) ja sitten punaisella (Rhodophyta). Pohjaeliöstö puuttuu suurista syvyyksistä.

Kasvit ovat sopeutuneet valon puutteeseen kehittämällä suuria kromatoforeja ja lisäämällä assimiloituvien elinten pinta-alaa (lehtien pintaindeksi). Syvänmeren leville ovat tyypillisiä voimakkaasti leikatut lehdet, lehtiterät ovat ohuita, läpikuultavia. Puoliksi upotetuille ja kelluville kasveille on ominaista heterofylly - veden yläpuolella olevat lehdet ovat samat kuin maakasveilla, niillä on kokonainen levy, stomataalinen laite on kehittynyt ja vedessä lehdet ovat erittäin ohuita, koostuvat kapeat filiformiset lohkot.

Eläimet, kuten kasvit, muuttavat luonnollisesti väriään syvyyden myötä. Ylemmissä kerroksissa ne on värjätty kirkkaasti eri väreillä, hämärässä (meribassi, korallit, äyriäiset) on maalattu väreillä punaisella sävyllä - on helpompi piilottaa vihollisilta. Syvänmeren lajit ovat vailla pigmenttejä. Valtameren pimeissä syvyyksissä organismit käyttävät elävien olentojen säteilemää valoa visuaalisen tiedon lähteenä. bioluminesenssi.

korkea tiheys(1 g/cm3, mikä on 800 kertaa ilman tiheys) ja veden viskositeetti ( 55 kertaa korkeampi kuin ilma) johti hydrobionttien erityisten mukautusten kehittämiseen :

1) Kasveilla on erittäin heikosti kehittyneet tai puuttuvat kokonaan mekaaniset kudokset - niitä tukee itse vesi. Useimmille on ominaista kelluvuus, joka johtuu ilmaa sisältävistä solujen välisistä onteloista. Ominaista aktiivinen kasvullinen lisääntyminen, hydrokorian kehittyminen - kukkavarsien poistaminen veden yläpuolelta ja siitepölyn, siementen ja itiöiden leviäminen pintavirroilla.

2) Vesipatsassa elävillä ja aktiivisesti uivilla eläimillä vartalo on virtaviivainen ja se on voideltu limalla, mikä vähentää kitkaa liikkeen aikana. Kelluvuuden lisäämiseksi on kehitetty mukautuksia: rasvan kerääntyminen kudoksiin, kalojen uimarakot, sifonoforien ilmaontelot. Passiivisesti uivilla eläimillä kehon ominaispinta kasvaa kasvainten, piikien ja lisäkkeiden vuoksi; keho litistää, luustoelinten väheneminen tapahtuu. Erilaisia ​​liikuntamuotoja: kehon taipuminen, siipien avulla, värekärpät, jet-liikkuvuus (pääjalkaiset).

Pohjaeläimillä luuranko katoaa tai on huonosti kehittynyt, kehon koko kasvaa, näön heikkeneminen on yleistä ja tuntoelinten kehittyminen.

virrat. Vesiympäristön ominaispiirre on liikkuvuus. Sen aiheuttavat lasku- ja virtaukset, merivirrat, myrskyt, jokien uomien eri korkeudet. Hydrobiontien mukautukset:

1) Virtavissa vesissä kasvit ovat tiukasti kiinni liikkumattomissa vedenalaisissa esineissä. Niiden pohjapinta on ensisijaisesti substraatti. Näitä ovat viher- ja piilevät, vesisammaleet. Sammaleet muodostavat jopa tiheän peitteen nopeavirtaisilla joilla. Merien vuorovesivyöhykkeellä monilla eläimillä on myös laitteet pohjaan kiinnittämistä varten (mahajalkaiset, naarmut) tai ne piiloutuvat rakoihin.

2) Virtavien vesien kaloissa runko on halkaisijaltaan pyöreä ja pohjan lähellä elävillä kaloilla, kuten pohjaselkärangattomilla, runko on litteä. Monilla vatsan puolella on kiinnityselimiä vedenalaisiin esineisiin.

Veden suolaisuus.

Luonnollisilla vesistöillä on tietty kemiallinen koostumus. Karbonaatit, sulfaatit ja kloridit hallitsevat. Makeissa vesistöissä suolapitoisuus on enintään 0,5 ‰ (ja noin 80% on karbonaatteja), merissä - 12-35 ‰ (pääasiassa kloridit ja sulfaatit). Kun suolapitoisuus on yli 40 ppm, säiliötä kutsutaan hyperhaliiniksi tai ylisuolatuksi.

1) Makeassa vedessä (hypotoninen ympäristö) osmoregulaatioprosessit ilmenevät hyvin. Hydrobiontit pakotetaan jatkuvasti poistamaan niihin tunkeutuvaa vettä, ne ovat homoiosmoottisia (ripset "pumppaavat" itsensä läpi painoaan vastaavan määrän vettä 2-3 minuutin välein). Suolavedessä (isotoninen väliaine) suolojen pitoisuus hydrobionttien kehoissa ja kudoksissa on sama (isotoninen) veteen liuenneiden suolojen pitoisuuden kanssa - ne ovat poikiloosmoottisia. Siksi suolavesistöjen asukkailla ei ole kehittynyt osmoregulatorisia toimintoja, eivätkä he voisi asuttaa makeita vesistöjä.

2) Vesikasvit pystyvät imemään vettä ja ravinteita vedestä - "liemestä", koko pinnalla, joten niiden lehdet ovat voimakkaasti leikattuja ja johtavat kudokset ja juuret ovat huonosti kehittyneitä. Juuret kiinnittyvät pääasiassa vedenalaiseen alustaan. Useimmilla makean veden kasveilla on juuret.

Tyypillisesti merelliset ja tyypillisesti makean veden lajit ovat stenohalineja eivätkä siedä merkittäviä muutoksia veden suolapitoisuudessa. Euryhaliinilajeja on vähän. Ne ovat yleisiä murtovesissä (makean veden kuha, hauki, lahna, keltti, rannikon lohi).

Kaasujen koostumus vedessä.

Vedessä happi on tärkein ympäristötekijä. Happikyllästetyssä vedessä sen pitoisuus ei ylitä 10 ml litrassa, mikä on 21 kertaa pienempi kuin ilmakehässä. Veden sekoittuessa erityisesti virtaavissa vesistöissä ja lämpötilan laskeessa happipitoisuus kasvaa. Jotkut kalat ovat erittäin herkkiä hapenpuutteelle (taimen, minnow, harjus) ja pitävät siksi mieluummin kylmistä vuoristojoista ja puroista. Muut kalat (karppi, karppi, särki) ovat happipitoisuutta vaatimattomia ja voivat elää syvän veden pohjalla. Myös monet vesihyönteiset, hyttysen toukat, keuhkonilviäiset sietävät veden happipitoisuutta, koska ne nousevat ajoittain pintaan ja nielevät raitista ilmaa.

Vedessä on riittävästi hiilidioksidia (40-50 cm 3 / l - lähes 150 kertaa enemmän kuin ilmassa. Sitä käytetään kasvien fotosynteesissä ja se menee eläinten kalkkipitoisten luurankomuodostelmien muodostumiseen (nilviäisten kuoret, äyriäisten kannet, radiolaariset luurangot). jne.).

Happamuus. Makean veden säiliöissä veden happamuus tai vetyionien pitoisuus vaihtelee paljon enemmän kuin merissä - pH = 3,7-4,7 (happo) pH = 7,8 (emäksinen). Veden happamuuden määrää suurelta osin hydrobionttikasvien lajikoostumus. Soiden happamissa vesissä kasvaa sfagnum-sammaleita ja kuorijuuria elää runsaasti, mutta hampaattomia nilviäisiä (Unio) ei ole, ja muut nilviäiset ovat harvinaisia. Emäksisessä ympäristössä kehittyy monenlaisia ​​lampikukka- ja elodeatyyppejä. Useimmat makean veden kalat elävät pH-alueella 5–9 ja kuolevat massana näiden arvojen ulkopuolella. Tuottavimmat vedet ovat pH 6,5-8,5.

Meriveden happamuus laskee syvyyden myötä.

Happamuus voi toimia yhteisön yleisen aineenvaihduntanopeuden indikaattorina. Matalan pH:n vedet sisältävät vähän ravinteita, joten tuottavuus on erittäin alhainen.

hydrostaattinen paine meressä on suuri merkitys. Kun upotetaan veteen 10 metrin syvyyteen, paine nousee 1 ilmakehän verran. Meren syvimmässä osassa paine saavuttaa 1000 ilmakehän. Monet eläimet sietävät äkillisiä paineen vaihteluita, varsinkin jos niiden kehossa ei ole vapaata ilmaa. Muuten voi kehittyä kaasuembolia. Suurelle syvyydelle ominaiset korkeat paineet estävät pääsääntöisesti elintärkeitä prosesseja.

Hydrobiontien käytettävissä olevan orgaanisen aineen määrän mukaan vesistö voidaan jakaa: - oligotrofinen (sininen ja läpinäkyvä) - ei runsaasti ruokaa, syvä, kylmä; - rehevöityneitä (vihreä) - runsaasti ruokaa, lämmin; dystrofinen (ruskea) - huono ruoka, hapan, koska suuri määrä humushappoja pääsee maaperään.

rehevöityminen– vesistöjen rikastaminen orgaanisilla ravinteilla ihmisen aiheuttaman tekijän vaikutuksesta (esim. jätevesipäästöt).

Hydrobiontien ekologinen plastisuus. Makean veden kasvit ja eläimet ovat ekologisesti muovisempia (eurytermisiä, euryhaliinisia) kuin merikasvit, rannikkoalueiden asukkaat ovat muovisempia (eurytermaalisia) kuin syvänmeren kasvit. On lajeja, joilla on kapea ekologinen plastisuus suhteessa yhteen tekijään (lootus on stenoterminen laji, Artemia-äyriäinen (Artimia solina) on stenogal) ja leveä suhteessa muihin. Organismit ovat plastisempia suhteessa niihin tekijöihin, jotka ovat vaihtelevampia. Ja juuri ne ovat levinneitä (elodea, Cyphoderia ampullan juurakot). Plastisuus riippuu myös iästä ja kehitysvaiheesta.

Ääni kulkee vedessä nopeammin kuin ilmassa. Ääneen suuntautuminen on hydrobionteissa yleensä paremmin kehittynyt kuin visuaalinen. Useat lajit poimivat jopa erittäin matalataajuisia värähtelyjä (infraääniä), joita syntyy, kun aaltojen rytmi muuttuu. Useat vesieliöt etsivät ruokaa ja navigoivat käyttämällä kaikulokaatiota – heijastuneiden ääniaaltojen havaitsemista (valaat). Monet havaitsevat heijastuneita sähköimpulsseja, jotka tuottavat eritaajuisia purkauksia uidessa.

Vanhin suuntautumismenetelmä, joka on ominaista kaikille vesieläimille, on ympäristön kemian havainnointi. Monien vesieliöiden kemoreseptorit ovat erittäin herkkiä.

Maa-ilman elinympäristö

Evoluution aikana tämä ympäristö hallittiin myöhemmin kuin vesi. Maa-ilmaympäristön ekologiset tekijät eroavat muista elinympäristöistä suurella valovoimakkuudella, ilman lämpötilan ja kosteuden merkittävillä vaihteluilla, kaikkien tekijöiden korrelaatiolla maantieteellisen sijainnin kanssa, vuodenaikojen ja vuorokaudenajan vaihteluilla. Ympäristö on kaasumainen, joten sille on ominaista alhainen kosteus, tiheys ja paine sekä korkea happipitoisuus.

Abioottisten ympäristötekijöiden kuvaus valosta, lämpötilasta, kosteudesta - katso edellinen luento.

Ilmakehän kaasukoostumus on myös tärkeä ilmastotekijä. Noin 3-3,5 miljardia vuotta sitten ilmakehässä oli typpeä, ammoniakkia, vetyä, metaania ja vesihöyryä, eikä siinä ollut vapaata happea. Ilmakehän koostumus määräytyi suurelta osin vulkaanisista kaasuista.

Tällä hetkellä ilmakehä koostuu pääasiassa typestä, hapesta ja suhteellisen pienemmästä määrästä argonia ja hiilidioksidia. Kaikkia muita ilmakehässä olevia kaasuja on vain pieniä määriä. Erityisen tärkeää eliöstölle on suhteellinen happi- ja hiilidioksidipitoisuus.

Korkea happipitoisuus lisäsi osaltaan maaeliöiden aineenvaihduntaa primaarisiin vesieliöihin verrattuna. Juuri maanpäällisessä ympäristössä, elimistön oksidatiivisten prosessien korkean tehokkuuden perusteella, syntyi eläinten homoiotermia. Ilman jatkuvasti korkean pitoisuuden vuoksi happi ei ole elämää rajoittava tekijä maaympäristössä. Vain paikoin, tietyissä olosuhteissa, syntyy tilapäinen alijäämä, esimerkiksi lahoavien kasvitähteiden, viljavarastojen, jauhojen jne.

Hiilidioksidipitoisuus voi vaihdella ilman pintakerroksen tietyillä alueilla melko merkittävissä rajoissa. Esimerkiksi tuulen puuttuessa suurten kaupunkien keskustassa sen pitoisuus kymmenkertaistuu. Pintakerrosten hiilidioksidipitoisuuden vuorokausivaihtelut ovat säännöllisiä kasvien fotosynteesin rytmiin liittyviä ja kausittaisia, jotka johtuvat elävien organismien, pääasiassa maaperän mikroskooppisen populaation, hengitysintensiteetin muutoksista. Lisääntynyt ilman kyllästyminen hiilidioksidilla tapahtuu vulkaanisen toiminnan vyöhykkeillä, lämpölähteiden ja muiden tämän kaasun maanalaisten ulostulojen lähellä. Alhainen hiilidioksidipitoisuus estää fotosynteesiprosessia. Sisäolosuhteissa fotosynteesin nopeutta voidaan lisätä lisäämällä hiilidioksidipitoisuutta; tätä käytetään kasvihuoneissa ja kasvihuoneissa.

Ilman typpi on useimmille maaympäristön asukkaille inerttiä kaasua, mutta useilla mikro-organismeilla (kyhmybakteerit, Azotobakteerit, klostridit, sinilevät jne.) on kyky sitoa sitä ja ottaa se osaksi biologiseen kiertokulkuun.

Paikalliset epäpuhtaudet, jotka pääsevät ilmaan, voivat myös vaikuttaa merkittävästi eläviin organismeihin. Tämä koskee erityisesti myrkyllisiä kaasumaisia ​​aineita - metaania, rikkioksidia (IV), hiilimonoksidia (II), typpioksidia (IV), rikkivetyä, klooriyhdisteitä sekä ilmaa saastuttavia pöly-, noki- jne. hiukkasia. teollisuusalueilla. Ilmakehän pääasiallinen nykyaikainen kemiallisen ja fysikaalisen saastumisen lähde on antropogeeninen: eri teollisuusyritysten ja kuljetusten työ, maaperän eroosio jne. Esimerkiksi rikkioksidi (SO 2) on myrkyllistä kasveille jopa 150-kertaisena pitoisuutena. tuhannesosasta miljoonasosaan ilman tilavuudesta .. Jotkut kasvilajit ovat erityisen herkkiä S02:lle ja toimivat herkänä indikaattorina sen kertymisestä ilmaan (esimerkiksi jäkälät.

Matala ilman tiheys määrittää sen alhaisen nostovoiman ja merkityksettömän kantokyvyn. Ilman asukkailla on oltava oma tukijärjestelmä, joka tukee kehoa: kasvit - erilaisia ​​mekaanisia kudoksia, eläimiä - kiinteä tai, paljon harvemmin, hydrostaattinen luuranko. Lisäksi kaikki ilmaympäristön asukkaat ovat tiiviisti yhteydessä maan pintaan, mikä palvelee heitä kiinnittymisessä ja tukena. Elämä riippuvassa tilassa ilmassa on mahdotonta. On totta, että monia mikro-organismeja ja eläimiä, kasvien itiöitä, siemeniä ja siitepölyä esiintyy säännöllisesti ilmassa ja niitä kuljettavat ilmavirrat (anemokoria), monet eläimet pystyvät lentämään aktiivisesti, mutta kaikissa näissä lajeissa niiden elinkaaren päätehtävä - lisääntyminen - suoritetaan maan pinnalla. Suurimmalle osalle heistä ilmassa oleminen liittyy vain uudelleensijoittamiseen tai saaliin etsimiseen.

Tuuli Sillä on rajoittava vaikutus organismien toimintaan ja tasaiseen jakautumiseen. Tuuli voi jopa muuttaa kasvien ulkonäköä, erityisesti sellaisissa elinympäristöissä, kuten alppivyöhykkeillä, joilla muut tekijät ovat rajoittavia. Avoimissa vuoristoympäristöissä tuuli rajoittaa kasvien kasvua, jolloin kasvit taipuvat tuulen puolelle. Lisäksi tuuli lisää haihtumista alhaisissa kosteusolosuhteissa. Suuri merkitys on myrskyt, vaikka heidän toimintansa on puhtaasti paikallista. Hurrikaanit, samoin kuin tavalliset tuulet, pystyvät kuljettamaan eläimiä ja kasveja pitkiä matkoja ja siten muuttamaan yhteisöjen koostumusta.

Paine Ilmeisesti se ei ole suoraa toimintaa rajoittava tekijä, vaan se liittyy suoraan säähän ja ilmastoon, joilla on suora rajoittava vaikutus. Ilman alhainen tiheys aiheuttaa suhteellisen alhaisen paineen maassa. Normaalisti se on 760 mm Hg, Art. Kun korkeus nousee, paine laskee. 5800 metrin korkeudessa se on vain puolet normaalista. Matala paine voi rajoittaa lajien leviämistä vuoristossa. Useimpien selkärankaisten elämän yläraja on noin 6000 m. Paineen aleneminen johtaa hapen saannin vähenemiseen ja eläinten kuivumiseen hengitystiheyden lisääntymisen vuoksi. Suunnilleen samat ovat edistymisen rajat korkeampien kasvien vuorille. Hieman sitkeämpiä ovat niveljalkaiset (jousihännät, punkit, hämähäkit), joita voi tavata jäätiköillä kasvillisuuden rajan yläpuolella.

Yleensä kaikki maan organismit ovat paljon stenobaattisempia kuin vesieläimet.

Luento 3 LUONTOPAIKKA JA NIIDEN OMINAISUUDET (2h)

1. Vesiympäristö

2. Maa-ilman elinympäristö

3. Maaperä elinympäristönä

4. Keho elinympäristönä

Historiallisen kehityksen aikana elävät organismit ovat vallanneet neljä elinympäristöä. Ensimmäinen on vesi. Elämä syntyi ja kehittyi vedessä miljoonia vuosia. Toinen - maa-ilma - maalla ja ilmakehässä kasvit ja eläimet nousivat ja sopeutuivat nopeasti uusiin olosuhteisiin. Vähitellen muuttaen ylempää maan kerrosta - litosfääriä, he loivat kolmannen elinympäristön - maaperän, ja heistä tuli neljäs elinympäristö.

Vesiympäristö - hydrosfääri

Hydrobiontien ekologiset ryhmät. Lämpimimmät meret ja valtameret (40 000 eläinlajia) erottuvat suurimmasta monimuotoisuudesta päiväntasaajan ja tropiikkojen alueella; pohjoisessa ja etelässä merien kasvisto ja eläimistö ehtyvät satoja kertoja. Mitä tulee eliöiden jakautumiseen suoraan mereen, niiden pääosa on keskittynyt pintakerroksiin (epipelagiaalinen) ja sublitoraalivyöhykkeelle. Liikkumis- ja tietyissä kerroksissa oleskelutavasta riippuen meren elämä jaetaan kolmeen ekologiseen ryhmään: nekton, plankton ja pohjaeliöstö.

Nekton(nektos - kelluva) - aktiivisesti liikkuvat suuret eläimet, jotka voivat voittaa pitkiä matkoja ja voimakkaita virtauksia: kalat, kalmari, hylje-eläin, valaat. Makeissa vesistöissä nektoniin kuuluu myös sammakkoeläimiä ja monia hyönteisiä.

Plankton(planktos - vaeltava, kohoava) - joukko kasveja (kasviplanktoni: piilevät, vihreät ja sinivihreät (vain makea vesi) levät, kasvien siimat, peridiini jne.) ja pieniä eläinorganismeja (eläinplanktoni: pienet äyriäiset, isommista - pteropods nilviäiset, meduusat, ctenoforit, jotkut madot), jotka elävät eri syvyyksissä, mutta eivät kykene aktiivisesti liikkumaan ja vastustamaan virtoja. Planktonin koostumus sisältää myös eläinten toukkia, jotka muodostavat erityisen ryhmän - neustonin. Tämä on passiivisesti kelluva "tilapäinen" ylimmän vesikerroksen populaatio, jota edustavat erilaiset toukkavaiheessa olevat eläimet (kymmenjalkaiset, naaras- ja hampajalaiset, piikkinahkaiset, monisarkaiset, kalat, nilviäiset jne.). Kasvaessaan toukat siirtyvät pelagelan alempiin kerroksiin. Neustonin yläpuolella on pleuston - nämä ovat organismeja, joissa kehon yläosa kasvaa veden yläpuolella ja alaosa vedessä (duckweed - Lemma, sifonoforit jne.). Planktonilla on tärkeä rooli biosfäärin troofisissa suhteissa on ravintoa monille vesieliöille, mukaan lukien paalivalaiden (Myatcoceti) pääruoka.

Bentos(bentos - syvyys) - pohjahydrobiontit. Edustettuina pääasiassa kiinnittyneinä tai hitaasti liikkuvina eläiminä (pohjaeläimet: foramineforit, kalat, sienet, coelenteraatit, madot, käsijalkaiset, askidiaanit jne.), useammin matalassa vedessä. Kasveja (pohjaeliöstö: piilevät, vihreät, ruskeat, punalevät, bakteerit) pääsee pohjaeliöstöön myös matalassa vedessä. Syvyydellä, jossa ei ole valoa, pohjaeliöstö puuttuu. Rannikoilla kukkivat zoster- ja rupiakasvit. Pohjan kiviset alueet ovat rikkaimpia pohjaeliöstöstä.

Järvissä pohjaeliöstö on vähemmän runsasta ja monimuotoisempaa kuin meressä. Sen muodostavat alkueläimet (ripset, vesikirput), iilimatot, nilviäiset, hyönteisten toukat jne. Järvien pohjaeliöstön muodostavat vapaasti uivat piilevät, vihreät ja sinilevät; ruskeat ja punalevät puuttuvat.

Järvien juurtuvat rannikon kasvit muodostavat selkeitä vyöhykkeitä, joiden lajikoostumus ja ulkonäkö ovat maa-vesirajavyöhykkeen ympäristöolosuhteiden mukaisia. Vedessä kasvaa lähellä rantaa - kasveja, jotka ovat puoliksi upotettuja veteen (nuolenkärki, kalla, ruoko, kissa, sarat, trikoot, ruoko). Ne korvataan hydatofyyteillä - kasveilla, jotka ovat upotettuja veteen, mutta kelluvilla lehdillä (lootus, ankkaruoho, munapalot, chilim, takla) ja - edelleen - täysin veden alla (rikkakasvit, elodea, hara). Hydatofyyttejä ovat myös pinnalla kelluvat kasvit (ankkaruoho).

Vesiympäristön suuri tiheys määrää elämää tukevien tekijöiden erityiskoostumuksen ja muutoksen luonteen. Jotkut niistä ovat samoja kuin maalla - lämpö, ​​valo, toiset ovat spesifisiä: vedenpaine (syvyyden kasvaessa 1 atm jokaista 10 metriä kohti), happipitoisuus, suolakoostumus, happamuus. Väliaineen suuresta tiheydestä johtuen lämpö- ja valoarvot muuttuvat paljon nopeammin korkeusgradientin myötä kuin maalla.

Lämpöjärjestelmä. Vesiympäristölle on ominaista pienempi lämmöntuotto, koska merkittävä osa siitä heijastuu, ja yhtä merkittävä osa kuluu haihduttamiseen. Maan lämpötilojen dynamiikan mukaisesti veden lämpötilassa on vähemmän päivittäisiä ja vuodenaikojen lämpötilojen vaihteluita. Lisäksi vesimuodostumat tasoittavat merkittävästi rannikkoalueiden ilmakehän lämpötilojen kulkua. Jääkuoren puuttuessa meri kylmänä vuodenaikana lämmittää viereisiä maa-alueita, kesällä sillä on viilentävä ja kosteuttava vaikutus.

Veden lämpötila-alue Maailmanmerellä on 38° (-2 - +36°C), makeassa vedessä -26° (-0,9 - +25°C). Veden lämpötila laskee jyrkästi syvyyden myötä. 50 metriin asti havaitaan päivittäisiä lämpötilan vaihteluita, jopa 400 - kausiluontoisia, syvemmällä se muuttuu vakioksi, laskee + 1-3 ° С (arktisella alueella se on lähellä 0 ° С). Koska altaiden lämpötila on suhteellisen vakaa, niiden asukkaille on ominaista stenotermia. Pieniin lämpötilan vaihteluihin suuntaan tai toiseen liittyy merkittäviä muutoksia vesiekosysteemeissä.

Esimerkkejä: "biologinen räjähdys" Volgan suistossa Kaspianmeren tason laskun vuoksi - lootuspeikkojen (Nelumba kaspium) kasvu, Etelä-Primoryessa - callan oxbow-jokien (Komarovka, Ilistaya jne.) umpeenkasvu. ), jonka rannoilta hakattiin ja poltettiin puumaista kasvillisuutta.

Ylemmän ja alemman kerroksen erilaisesta lämpenemisasteesta johtuen vuoden aikana, laskusuhdanteiden, virtausten ja myrskyjen vuoksi vesikerrosten sekoittuminen tapahtuu jatkuvasti. Veden sekoittumisen rooli vesieliöille (hydrobionteille) on poikkeuksellisen suuri, koska Samalla hapen ja ravinteiden jakautuminen säiliöiden sisällä tasoittuu, mikä mahdollistaa aineenvaihduntaprosessit organismien ja ympäristön välillä.

Lauhkeiden leveysasteiden seisovissa vesistöissä (järvissä) tapahtuu pystysuoraa sekoittumista keväällä ja syksyllä ja näinä vuodenaikoina lämpötila koko vesistössä tasaantuu, ts. tulee homotermia. Kesällä ja talvella ylempien kerrosten lämmityksen tai jäähdytyksen jyrkän lisääntymisen seurauksena veden sekoittuminen pysähtyy. Tätä ilmiötä kutsutaan lämpötiladikotomiaksi, ja tilapäistä pysähtyneisyyttä kutsutaan stagnaatioksi (kesä tai talvi). Kesällä kevyemmät lämpimät kerrokset jäävät pinnalle ja sijaitsevat voimakkaiden kylmien yläpuolella (kuva 3). Talvella päinvastoin pohjakerroksessa on lämpimämpää vettä, koska suoraan jään alla pintaveden lämpötila on alle +4°C ja veden fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista johtuen niistä tulee kevyempiä kuin vedessä, jonka lämpötila on yli + 4°C. Pysähtymisjaksojen aikana erottuu selvästi kolme kerrosta: ylempi kerros (epilimnion), jossa on voimakkaimmat vuodenaikojen vaihtelut veden lämpötilassa, keskikerros (metalimnion tai termokliini), jossa on jyrkkä lämpötilan nousu, ja lähellä pohjaa. kerros (hypolimnion), jossa lämpötila vaihtelee vähän vuoden aikana. Pysähdysjaksojen aikana vesipatsaan muodostuu hapenpuutetta - kesällä pohjaosassa ja talvella yläosassa, minkä seurauksena kalat kuolevat usein talvella.

Valotila. Valon intensiteetti vedessä heikkenee suuresti johtuen sen heijastuksesta pinnasta ja itse vedessä tapahtuvasta absorptiosta. Tämä vaikuttaa suuresti fotosynteettisten kasvien kehitykseen. Mitä vähemmän läpinäkyvä vesi on, sitä enemmän valoa imeytyy. Veden läpinäkyvyyttä rajoittavat mineraalisuspensiot ja plankton. Se vähenee pienten eliöiden nopean kehityksen myötä kesällä, ja lauhkeilla ja pohjoisilla leveysasteilla se vähenee myös talvella, kun jääpeite on muodostunut ja peitetty ylhäältä lumella.

Valtamerissä, joissa vesi on hyvin läpinäkyvää, 1 % valosäteilystä tunkeutuu 140 metrin syvyyteen, ja pienissä 2 metrin syvyydessä olevissa järvissä vain prosentin kymmenesosat. Spektrin eri osien säteet absorboituvat veteen eri tavalla, punaiset säteet absorboituvat ensin. Syvyyden myötä se tummeutuu, ja veden väri muuttuu ensin vihreäksi, sitten siniseksi, siniseksi ja lopulta siniviolettiksi, muuttuen täydelliseksi pimeydeksi. Vastaavasti hydrobiontit muuttavat myös väriä mukautuen paitsi valon koostumukseen, myös sen puutteeseen - kromaattiseen mukautumiseen. Vaaleilla vyöhykkeillä, matalissa vesissä, hallitsevat viherlevät (Chlorophyta), joiden klorofylli imee punaisia ​​säteitä, ja syvyydellä ne korvataan ruskealla (Phaephyta) ja sitten punaisella (Rhodophyta). Pohjaeliöstö puuttuu suurista syvyyksistä.

Kasvit ovat sopeutuneet valon puutteeseen kehittämällä suuria kromatoforeja, jotka tarjoavat alhaisen fotosynteesin kompensointipisteen sekä lisäämällä assimiloituvien elinten pinta-alaa (lehtien pintaindeksi). Syvänmeren leville ovat tyypillisiä voimakkaasti leikatut lehdet, lehtiterät ovat ohuita, läpikuultavia. Puoliksi upotetuille ja kelluville kasveille on ominaista heterofylly - veden yläpuolella olevat lehdet ovat samat kuin maakasveilla, niillä on kokonainen levy, stomataalinen laite on kehittynyt ja vedessä lehdet ovat erittäin ohuita, koostuvat kapeat filiformiset lohkot.

Heterofyllia: kapselit, lumpeet, nuolenpää, chilim (vesikastanja).

Eläimet, kuten kasvit, muuttavat luonnollisesti väriään syvyyden myötä. Ylemmissä kerroksissa ne on värjätty kirkkaasti eri väreillä, hämärässä (meribassi, korallit, äyriäiset) on maalattu väreillä punaisella sävyllä - on helpompi piilottaa vihollisilta. Syvänmeren lajit ovat vailla pigmenttejä.

Maasta poikkeaville vesiympäristölle ominaisia ​​ominaisuuksia ovat tiheys, liikkuvuus, happamuus, kyky liuottaa kaasuja ja suoloja. Kaikkiin näihin olosuhteisiin hydrobiontit ovat historiallisesti kehittäneet sopivia mukautuksia.

2. Maa-ilman elinympäristö

Evoluution aikana tämä ympäristö hallittiin myöhemmin kuin vesi. Sen erikoisuus piilee siinä, että se on kaasumainen, joten sille on ominaista alhainen kosteus, tiheys ja paine, korkea happipitoisuus. Evoluution aikana elävät organismit ovat kehittäneet tarvittavat anatomiset, morfologiset, fysiologiset, käyttäytymis- ja muut mukautukset.

Maa-ilmaympäristössä eläimet liikkuvat maaperän tai ilman kautta (linnut, hyönteiset) ja kasvit juurtuvat maaperään. Tässä suhteessa eläimille kehittyi keuhkoja ja henkitorveja, kun taas kasveille stomataalinen laite, ts. elimiä, joiden avulla maapallon asukkaat imevät happea suoraan ilmasta. Luustoelimet, jotka tarjoavat itsenäisen liikkumisen maalla ja tukevat kehoa kaikilla sen elimillä olosuhteissa, joissa väliaineen tiheys on alhainen, tuhansia kertoja vähemmän kuin vesi, ovat saaneet voimakkaan kehityksen. Maa-ilmaympäristön ekologiset tekijät eroavat muista elinympäristöistä suurella valovoimakkuudella, ilman lämpötilan ja kosteuden merkittävillä vaihteluilla, kaikkien tekijöiden korrelaatiolla maantieteellisen sijainnin kanssa, vuodenaikojen ja vuorokaudenajan vaihteluilla. Niiden vaikutus eliöihin liittyy erottamattomasti ilman liikkeeseen ja sijaintiin meriin ja valtameriin nähden ja on hyvin erilainen kuin vesiympäristöön kohdistuva vaikutus (taulukko 1).

Ilman ja veden eliöiden elinolosuhteet

(D. F. Mordukhai-Boltovskyn mukaan, 1974)

ilmaympäristö

vesiympäristö

Kosteus	Erittäin tärkeä (usein pulasta)	Ei ole (aina liikaa)
Tiheys	Vähäinen (paitsi maaperä)	Suuri verrattuna sen rooliin ilman asukkaille
Paine	Lähes ei ole	Suuri (voi saavuttaa 1000 ilmakehää)
Lämpötila	Merkittävä (vaihtelee erittäin laajoissa rajoissa - -80 - + 100 ° С ja enemmän)	Vähemmän kuin arvo ilman asukkaille (vaihtelee paljon vähemmän, yleensä -2 - + 40 ° C)
Happi	Pieni (enimmäkseen ylimääräinen)	Välttämätön (usein pulasta)
kiintoaineen	merkityksetön; ei käytetä ruokaan (pääasiassa mineraali)	Tärkeä (ravintolähde, erityisesti orgaaninen aines)
Liuottimet ympäristössä	Jossain määrin (oleellista vain maaperän liuoksissa)	Tärkeää (tietyssä määrässä tarvitaan)

Maaeläimet ja -kasvit ovat kehittäneet omat, yhtä alkuperäiset sopeutumisensa haitallisiin ympäristötekijöihin: kehon ja sen sisäosien monimutkaiseen rakenteeseen, elinkaarien taajuuteen ja rytmiin, lämmönsäätelymekanismiin jne. Eläinten määrätietoinen liikkuvuus on kehittynyt ravinnon etsimisessä. , tuulen levittämät kasvien itiöt, siemenet ja siitepöly sekä kasvit ja eläimet, joiden elämä on täysin yhteydessä ilmaympäristöön. Poikkeuksellisen läheinen toiminnallinen, resurssi- ja mekaaninen suhde maaperään on muodostunut.

Monet mukautuksista, joita olemme käsitelleet edellä esimerkkeinä abioottisten ympäristötekijöiden karakterisoinnissa. Siksi ei ole järkevää toistaa nyt, koska palaamme niihin käytännön harjoituksissa

Maa-ilmaympäristölle on ominaista valtava valikoima elinoloja, ekologisia markkinarakoja ja niissä asuvia organismeja. On huomattava, että eliöillä on ensisijainen rooli maa-ilma-elämän olosuhteiden ja ennen kaikkea ilmakehän kaasukoostumuksen muokkaamisessa. Lähes kaikki maapallon ilmakehän happi on biogeenistä alkuperää.

Maa-ilma-ympäristön pääpiirteitä ovat ympäristötekijöiden muutosten suuri amplitudi, ympäristön heterogeenisuus, painovoiman vaikutus ja alhainen ilman tiheys. Tietylle luonnolliselle vyöhykkeelle ominaisten fysiografisten ja ilmastollisten tekijöiden kompleksi johtaa organismien morfofysiologisten sopeutumisten evolutiiviseen muodostumiseen elämään näissä olosuhteissa, erilaisissa elämänmuodoissa.

Ilmakehän ilma Ilmalle on ominaista alhainen ja vaihteleva kosteus. Tämä seikka rajoitti (rajoitti) suurelta osin mahdollisuuksia hallita maa-ilmaympäristöä ja ohjasi myös vesi-suola-aineenvaihdunnan ja hengityselinten rakenteen kehitystä.

Ilman koostumus. Yksi maanpäällisen (ilman) elinympäristön tärkeimmistä abioottisista tekijöistä on ilman koostumus, luonnollinen kaasuseos, joka on kehittynyt Maan evoluution aikana. Ilman koostumus nykyaikaisessa ilmakehässä on dynaamisen tasapainon tilassa, joka riippuu elävien organismien elintärkeästä toiminnasta ja geokemiallisista ilmiöistä globaalissa mittakaavassa.

Ilmalla, jossa ei ole kosteutta ja suspendoituneita hiukkasia, on lähes sama koostumus merenpinnan tasolla kaikilla alueilla maapallolla sekä koko päivän ja vuoden eri aikoina. Ilman koostumus oli kuitenkin erilainen planeetan olemassaolon eri aikakausina. Hiilidioksidi- ja happipitoisuuksien uskotaan muuttuneen voimakkaimmin (kuva 3.7). Hapen ja hiilidioksidin rooli esitetään yksityiskohtaisesti kohdassa Sec. 2.2.

Typpi, jota ilmakehän ilmassa on suurin määrä, kaasumaisessa tilassa suurimmalle osalle organismeista, erityisesti eläimistä, on neutraalia. Ainoastaan ​​useille mikro-organismeille (kyhmybakteerit, Azotobakteerit, sinilevät jne.) ilman typpi toimii elintärkeänä aktiivisuustekijänä. Nämä mikro-organismit omaksuvat molekylaarista typpeä, ja kuolleiden ja mineralisoitumisen jälkeen ne tarjoavat korkeammille kasveille tämän kemiallisen alkuaineen käytettävissä olevia muotoja.

Muiden kaasumaisten aineiden tai aerosolien (ilmassa suspendoituneiden kiinteiden tai nestemäisten hiukkasten) läsnäolo ilmassa merkittävinä määrinä muuttaa tavanomaisia ​​ympäristöolosuhteita, vaikuttaa eläviin organismeihin.

2.2. Maan organismien sopeutuminen ympäristöön

Aeroplankton (anemokoria).

Kasvit: tuulipölytys, varren rakenne, lehtilevyjen muodot, kukintotyypit, väri, koko.

Puiden lippumuotojen muodostuminen. juurijärjestelmä.

Eläimet: hengitys, kehon muoto, iho, käyttäytymisreaktiot.

Maaperä väliaineena

Maaperä on elävien organismien toiminnan tulos. Maa-ilmaympäristössä elävät organismit johtivat maaperän syntymiseen ainutlaatuisena elinympäristönä. Maaperä on monimutkainen järjestelmä, joka sisältää kiinteän faasin (mineraalihiukkaset), nestefaasin (maaperän kosteus) ja kaasufaasin. Näiden kolmen vaiheen suhde määrää maaperän ominaisuudet elinympäristönä.

Tärkeä maaperän ominaisuus on myös tietyn määrän orgaanista ainetta. Se muodostuu organismien kuoleman seurauksena ja on osa niiden eritteitä (eritteitä).

Maaperän elinympäristön olosuhteet määräävät maaperän sellaiset ominaisuudet kuin sen ilmastus (eli ilman kyllästyminen), kosteus (kosteuden läsnäolo), lämpökapasiteetti ja lämpötilanne (päivittäinen, vuodenaikojen, ympärivuotinen lämpötilan vaihtelu). Lämpötila on maa-ilmaympäristöön verrattuna konservatiivisempi, etenkin suurilla syvyyksillä. Yleensä maaperälle on ominaista melko vakaat elinolosuhteet.

Pystysuuntaiset erot ovat ominaisia ​​myös muille maaperän ominaisuuksille, esimerkiksi valon tunkeutuminen riippuu luonnollisesti syvyydestä.

Monet kirjoittajat panevat merkille maaperän elinympäristön väliaseman vesi- ja maa-ilmaympäristöjen välillä. Maaperässä organismit, jotka hengittävät sekä vettä että ilmaa, ovat mahdollisia. Valon tunkeutumisen pystygradientti maaperässä on vielä selvempi kuin vedessä. Mikro-organismeja löytyy koko maaperän paksuudelta, ja kasvit (pääasiassa juurijärjestelmät) liittyvät ulkohorisontteihin.

Maaperän eliöille on ominaista tietyt elimet ja liiketyypit (nisäkkäiden raajojen kaivaminen; kyky muuttaa kehon paksuutta; erikoistuneiden pääkapseleiden esiintyminen joissakin lajeissa); kehon muodot (pyöristetty, suden muotoinen, madon muotoinen); kestävät ja joustavat kannet; silmien pieneneminen ja pigmenttien häviäminen. Maaperän asukkaiden keskuudessa saprofagia on laajalti kehittynyt - syö muiden eläinten ruumiita, mätäneviä jäänteitä jne.

Maaperän koostumus. Maaperä on maankuoren pinnalla oleva ainekerros. Se on kivien fysikaalisen, kemiallisen ja biologisen muuttumisen tuote (kuva 3.8) ja on kolmifaasinen väliaine, joka sisältää kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia ​​komponentteja, jotka ovat seuraavissa suhteissa (%):

mineraalipohja yleensä 50-60 % kokonaiskoostumuksesta

orgaanista ainetta .......................... 10 asti

vesi................................................ ..... 25-35

ilmaa................................................ .15-25

Tässä tapauksessa maaperää pidetään muiden abioottisten tekijöiden joukossa, vaikka itse asiassa se on tärkein linkki ympäristön abioottisten ja bioottisten tekijöiden välillä.

Mineraalinen epäorgaaninen koostumus p noin h-in s. Luonnonympäristön kemiallisten ja fysikaalisten tekijöiden vaikutuksen alainen kivi tuhoutuu vähitellen. Tuloksena olevat osat vaihtelevat kooltaan - lohkareista ja kivistä suuriin hiekkajyviin ja pienimpiin savihiukkasiin. Maaperän mekaaniset ja kemialliset ominaisuudet riippuvat pääasiassa hienosta maaperästä (hiukkaset alle 2 mm), jotka yleensä jaetaan koosta 8 (mikroneina) mukaan seuraaviin järjestelmiin:

hiekka................................................ 5 = 60-2000

liete (kutsutaan joskus "pölyksi") 5 = 2-60

savi.. ".............................................. 8 vähemmän kuin 2

Maaperän rakenne määräytyy siinä olevan hiekan, liete- ja saven suhteellisella pitoisuudella ja sitä havainnollistaa yleensä kaavio - "maaperän rakennekolmio" (kuva 3.9).

Maaperän rakenteen merkitys käy selväksi vertaamalla puhtaan hiekan ja saven ominaisuuksia. "Ihanteelliseksi" maaperäksi katsotaan koostumus, joka sisältää yhtä suuret määrät savea ja hiekkaa yhdessä keskikokoisten hiukkasten kanssa. Tässä tapauksessa muodostuu huokoinen rakeinen rakenne. Vastaavat maaperät ovat ns loams. Niillä on kahden äärimmäisen maaperätyypin edut ilman haittoja. Suurin osa mineraalikomponenteista on edustettuna maaperässä kiderakenteina. Hiekka ja liete koostuvat pääasiassa inertistä mineraalista - kvartsista (SiO 2), ns piidioksidi.

Savimineraaleja löytyy enimmäkseen pienimpien litteiden, usein kuusikulmainen kiteiden muodossa, jotka koostuvat alumiinihydroksidi- tai alumiinioksidikerroksista (A1 2 O 3) ja silikaattikerroksista (silikaatti-ionien yhdisteet SiO ^ ", joissa on esim. kationeja , alumiini A1 3+ tai rauta Fe 3+ , Fe 2+). Kiteiden ominaispinta on erittäin suuri ja on 5-800 m 2 / 1 g savea, mikä edistää veden ja ravinteiden pidättymistä maaperää.

Yleisesti uskotaan, että yli 50 % maaperän mineraalikoostumuksesta on piidioksidia (SiO 2), 1-25 % - alumiinioksidia (A1 2 O 3), 1-10 % - rautaoksideja (Fe 3 O 4) , 0,1-5 % - magnesium-, kalium-, fosfori-, kalsiumoksidit (MgO, K 2 O, P 2 O 3, CaO). Maataloudessa maaperät jaetaan raskaisiin (savi) ja kevyeen (hiekka), mikä heijastaa maaperän viljelyyn tarvittavaa työtä maatalousvälineillä. Joukko maaperän mineraalikoostumuksen lisäominaisuuksia esitetään kohdassa Sec. 7.2.4.

Maaperän sitoman veden kokonaismäärä koostuu gravitaatiovedestä, fysikaalisesti sitoutuneesta, kapillaari-, kemiallisesti sidotusta ja höyrymäisestä vedestä (kuva 3.10).

painovoima vesi voi valua vapaasti alas maaperän läpi ja saavuttaa pohjaveden tason, mikä johtaa eri ravinteiden huuhtoutumiseen.

Fyysisesti sidottu (hygroskooppinen) vesi adsorboitunut maapartikkeleihin ohuen, tiiviisti sidotun kalvon muodossa. Sen määrä riippuu kiinteiden hiukkasten pitoisuudesta. Savimaissa tällaista vettä on paljon enemmän (noin 15 % maaperän painosta) kuin hiekkamaissa (noin 0,5 %). Hygroskooppinen vesi on vähiten kasvien saatavilla. kapillaarivettä pintajännitysvoimien vuoksi pysyy maapartikkeleiden ympärillä. Kapillaaristen huokosten tai tubulusten läsnäollessa kapillaarivesi voi nousta pohjavedestä ylöspäin ja sillä on keskeinen rooli kasvien säännöllisessä kosteuden saannissa. Savi sisältää enemmän kapillaarivettä kuin hiekka.

Kemiallisesti sitoutunut vesi ja höyry käytännössä saavuttamattomissa kasvien juuristolle.

Ilmakehän ilman koostumukseen verrattuna eliöiden hengityksestä johtuen happipitoisuus laskee syvyyden myötä (jopa 10 %) ja hiilidioksidipitoisuus kasvaa (jopa 19 %). Maaperän ilman koostumus vaihtelee suuresti vuoden ja päivän aikana. Siitä huolimatta maaperän ilmaa päivitetään ja täydennetään jatkuvasti ilmakehän ilman kustannuksella.

Maaperän kastuminen saa aikaan ilman, että vesi syrjäyttää ja olosuhteet muuttuvat anaerobiseksi. Koska mikro-organismit ja kasvien juuret vapauttavat edelleen CO 2 , joka muodostaa veden kanssa H 2 CO 3 , humuksen uusiutuminen hidastuu ja humushapot kerääntyvät. Kaikki tämä lisää maaperän happamuutta, mikä yhdessä hapen vähenemisen kanssa vaikuttaa haitallisesti maaperän mikro-organismeihin. Pitkät anaerobiset olosuhteet johtavat kasvien kuolemaan.

Raudan pelkistetty muoto (Fe 2+) antaa kasteleville maille ominaisen harmaasävyn, kun taas hapettunut muoto (Fe 3+) värjää maan keltaiseksi, punaiseksi ja ruskeaksi.

Maaperän eliöstö.

Eläimet yhdistetään ekologisiin ryhmiin sen mukaan, kuinka paljon yhteys maaperään on elinympäristönä:

Geobiontit- maaperän asukkaat, jotka on jaettu:

risobiontit - juuriin liittyvät eläimet;

saprobiontit - hajoavan orgaanisen aineen asukkaat;

koprobiontit - selkärangattomat - lannan asukkaat;

botrobiontit - reikien asukkaat;

planofiilit ovat eläimiä, jotka liikkuvat usein.

Geofiilit- eläimet, osa kehityssyklistä tapahtuu välttämättä maaperässä. (heinäsirkat, kuituhyttyset, joukko kovakuoriaisia, valkosirkkoja)

geokseenit– Eläimet vierailevat maaperässä tilapäistä suojaa, suojaa.

Maaperässä elävät eläimet käyttävät sitä eri tavoin. Pienet - alkueläimet, rotifers, gastrociliates - elävät vesikalvossa, joka ympäröi maaperän hiukkasia. se geohydrobiontit. Ne ovat pieniä, litistettyjä tai pitkänomaisia. Ne hengittävät veteen liuennutta happea, ilman kosteutta, niille on ominaista tunnottomuus, tunnottomuus ja koteloiden muodostuminen. Loput asukkaista hengittävät happea ilmassa - tämä on geoatmobionts.

Maaperän eläimet jaetaan koon mukaan ryhmiin:

nanofauna - eläimet, joiden koko on enintään 0,2 mm; mikrofauna - eläimet 0,1-1,0 mm kokoiset maaperän mikro-organismit, bakteerit, sienet, alkueläimet (mikrovarastot)

mesofauna - suurempi kuin 1,0 mm; ; sukkulamadot, pienet hyönteisten toukat, punkit, jousihännät.

Makrofauna - 2-20 mm hyönteisten toukat, tuhatjalkaiset, enchitreidit, lierot.

megafauna - selkärankaiset: kaivinkoneet.

Eläimet kuoppivat.

Maaperän tyypillisimpiä asukkaita ovat: alkueläimet, sukkulamadot, lierot, enchitreidit, paljaat etanat ja muut kotijalkaiset, punkit ja hämähäkit, tuhatjalkaiset (kaksijalkaiset ja häpyjalkaiset), hyönteiset - aikuiset ja niiden toukat (jousihännät, kaksipyrstö, harjas) -pyrstö-, kaksi-, kaksi-, kolmi-, kelta-, valkosipuli, jne.). Pedobiontit ovat kehittäneet erilaisia ​​sopeutuksia maaperässä asumiseen, sekä ulkorakenteeseen että sisäisesti.

Liike. Geohydrobionteilla on samat mukautukset liikkumiseen kuin vesissä elävillä asukkailla. Geoatmobiontit liikkuvat luonnollisia kaivoja pitkin ja tekevät omat kulkunsa. Pieneläinten liikkuminen kaivoissa ei eroa liikkeestä alustan pinnalla. Poraajien elämäntavan haittana on niiden korkea herkkyys alustan kuivumiselle, riippuvuus maaperän fysikaalisista ominaisuuksista. Tiheässä ja kivisessä maaperässä niiden määrä on pieni. Samanlainen liiketapa on ominaista pienille niveljalkaisille. Eläimet asettavat käytävät joko työntämällä erilleen maahiukkasia (madot, kaksihaaratoukat) tai murskaamalla maata (tyypillistä monien hyönteislajien toukille). Toisen ryhmän eläimillä on usein laitteet maaperän haravointiin.

Morfofysiologiset sopeutumiset maaperässä asumiseen ovat: pigmentin ja näön menetys syvän maaperän asukkailla; epikutikkelin puuttuminen tai sen esiintyminen tietyissä kehon osissa; monille (kastematoille, enchitreideille) epätaloudellinen järjestelmä aineenvaihduntatuotteiden poistamiseksi kehosta; erilaiset ulkoisen ja sisäisen lannoituksen muunnelmat useilla asukkailla; matoille - hengitys koko kehon pinnalla.

Ekologiset sopeutumiset ilmenevät sopivimpien elinolojen valinnassa. Luontotyyppien valinta tapahtuu pystysuuntaisilla vaelluksilla maaperän profiilia pitkin ja elinympäristöjä vaihtaen.

Maa-ilma-ympäristö (Kuva 7.2). Jo tämän median nimi todistaa sen heterogeenisyydestä. Jotkut sen asukkaista ovat sopeutuneet vain maanpäälliseen liikkeeseen - he ryömivät, juoksevat, hyppäävät, kiipeävät nojaten maan pinnalle tai kasveille. Muut eläimet voivat myös liikkua ilmassa - lentää. Siksi maa-ilmaympäristön asukkaiden liikeelimet ovat erilaisia. Liikkuu jo maassa kehon lihasten työn ansiosta, pantteri, hevonen, apina käyttävät tähän kaikkia neljää raajaa, hämähäkki - kahdeksan ja kyyhkynen ja kotka - vain kahta takaosaa. Heillä on eturaajat - siivet - mukautettu lentämään.

Maaeläimiä suojaavat kuivumiselta tiheät ruumiinosat: kitiinipeite hyönteisillä, suomu liskoilla, kuoret maanilviäisillä, iho nisäkkäillä. Maaeläinten hengityselimet ovat piilossa kehon sisällä, mikä estää veden haihtumisen niiden ohuiden pintojen kautta. materiaalia sivustolta

Lauhkean leveysasteen maaeläimet pakotetaan sopeutumaan merkittäviin lämpötilan vaihteluihin. He pakenevat lämmöltä koloissa, puiden varjossa. Nisäkkäät jäähdyttävät kehoaan haihduttamalla vettä suun epiteelin kautta (koira) tai hikoilemalla (ihminen). Kylmän sään lähestyessä eläinten turkki paksuuntuu, ne keräävät rasvavarastoja ihon alle. Talvella osa niistä, kuten murmelit ja siilit, nukkuu talvehtimassa, mikä auttaa niitä selviytymään ruuan puutteesta. Talven nälkää paetessaan jotkut linnut (kurmut, kottaraiset) lentävät pois lämpimämpiin ilmastoihin.

Tällä sivulla materiaalia aiheista:

• Maailman elinympäristö abstrakti

• Maanpäälliset eläimet, kuvaus

• Maa-ilmaeläinkuva

• Tanki verkossa lento- ja maa-asukkaat

• Udmurtian maa-ilman elinympäristön eläimet

Kysymyksiä tästä tuotteesta: