Наземно-воздушная среда жизни.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 10Следующая ⇒

Самая сложная по экологическим условиям. Жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высоком уровне организации и растений, и животных. Наиболее важным фактором жизни пребывающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Наружный воздух у поверхности земли содержит по обьему: 78, 08% азота; 20, 95% кислорода; 0, 94% инертных газов и 0, 03% углекислого газа. На высоте 5 км содержание кислорода остается тем же, а азота увеличивается до 78, 89%. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых природной воздушной среде

Световой режим. Всем живым организмам для осуществления процессов жизнедеятельности необходима энергия поступающая извне. Основным источником которой является солнечная радиация. Для солнечного излучения характерно наличие разных участков спектра: видимый, УФ, ИК. Среди УФЛ до поверхности Земли доходят только длинноволновые, а коротковолновые губительные для всего живого, практически полностью поглощаются озоновым экраном.

Видимый свет имеет разное экологическое значение. Зеленым растениям свет нужен для образования хлорофилла и формирования гранальной структуры хлоропластов, он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, активизирует ряд ферментов, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, влияет на деление клеток, ростовые процессы и развитие растений и т.д. Самое большое значение имеет свет в процессе фотосинтеза, с чем связаны основные адаптации у растений по отношению к свету.

Выделяют три группы растений: 1) светолюбивые; 2) тенелюбивые; 3) теневыносливые.

Свет для животных является необходимым условием видения, зрительной ориентации в пространстве. На больших глубинах в качестве источника зрительной информации организмы используют биолюминесценцию (свет, испускаемый живыми существами). Биолюминесценция имеет в жизни животных в основном сигнальное значение (ориентация в стае, привлечение особей другого пола, подманивание жертв, маскировка).

Температурный режим. Границы существования жизни – это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков, в среднем от 0° до +50°С, однако ряд организмов обладает ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температуре тела, выходящей за эти пределы. Температурные границы намного раздвигаются, если учесть выносливость видов в латентном состоянии. Споры некоторых бактерий выдерживают нагревание до 180°С, ряд организмов после обезвоживания выносят температуры, близкие к абсолютному нулю.

От температуры окружающей среды зависит температура организмов и скорость всех химических реакций обмена веществ. Виды, предпочитающие холод – креофилы (до -8.. -10 °С). Виды, предпочитающие высокие температуры – термофилы . Способы приспособления организмов, позволяющие регулировать обмен веществ при изменениях температуры: различные биохимические перестройки, поддержание температуры тела на более стабильном уровне чем температура окружающей среды. Организмы жизнедеятельность и активность, которых зависит от тепла поступающего из вне, а температура тела от внешних температур называются пойкилотермными. Высокоорганизованные животные способные поддерживать постоянную оптимальную температуру тела не зависимо о температуры среды - гомойотермные.

Основные пути адаптации к температурным изменениям среды у растений – это биохимические, физиологические и некоторые морфологические перестройки.

Во всем многообразии приспособления живых организмов к неблагоприятным температурным условиям можно выделить 3 основных пути: 1) активный – усиление сопротивляемости в развитии регуляторных процессов, позволяет осуществить все жизненные функции организма, не смотря на отклонение температуры от оптимума; 2) пассивный – подчинение жизненных функций организма ходу внешних температур; выражается в некотором снижении уровня обмена, замедлении темпов роста и развития, что позволяет экономнее тратить ресурсы; 3) избегание неблагоприятных температурных воздействий – выражается в выработке таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии развития завершаются в самые благоприятные периоды; для животных избегание неблагоприятных температур выражается в различных формах поведения.

Правило Аллена: в холодном климате животное имеет более короткие, выступающие части тела (уши, хвосты, ласты и т.д.).

Правило Бергмана: на севере животные имеют более крупные размеры.

Биоклиматический закон Хопкинса: фенологические явления запаздывают на 4 дня при перемещении на 1градус широты, на 5градусов долготы (с запада на восток), на 100 метров вверх в горы.

Влажность. Дефицит влаги - существенная особенность наземно - воздушной среды. Адаптации: у растений – мощная корневая система, водонепроницаемые покровы, регулирование испарения через устьица; у животных – поведенческие, морфологические и физиологические. Для организма важно сохранить воду. От влажности зависит скорость потери воды. Чем выше относительная влажность воздуха – тем меньше воды теряет организм. Абсолютная влажность – масса водяного пара в 1 м³ воздуха (Р). Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимальной при данной температуре (r).

Водообеспечение наземных организмов зависит от режима выпадения осадков, наличия водоемов, запасов почвенной влаги, близости грунтовых вод и т.п. дефицит влажности приводит к возникновению адаптаций у живых организмов.

У животных выделяют три способа регуляции водного баланса: поведенческие, морфологические и физиологические.

К поведенческим относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т.д.

К морфологическим способам относятся разные образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины, ороговевшие покровы рептилий и т.д.

Физиологические приспособления – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала.

У растений выделяют следующие приспособления: увеличение активности поверхности корневой системы, возникновение эфемерных корней, поглощение воды всей поверхностью тела, возникновение воздушных корней, уменьшение транспирации, видоизменение листьев, отсутствие центральной вакуоли, наличие воскового налета.

По способности переносить недостаток воды растения можно разделить на:

- ксерофиты (растения с высокой выносливостью);

- мезофиты (растения со средней выносливостью);

- гидрофиты (с низкой выносливостью, приспособленные к избытку воды).

Выделяют три основных пути адаптации: 1) активное противостояние; 2) пассивное подчинение водному режиму; 3) избегание условий с недостатком влаги.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и опорность. Обитатели наземно-воздушной среды обладают собственной опорной системой, поддерживающей тело.

Малая плотность воздуха обуславливает низкую сопротивляемость передвижению. Летают наземные животные за счет мускульных усилий, некоторые – за счет воздушных течений. В жизни наземных животных большую роль играют ветры, рельеф, погода и климат.

Газовый состав воздуха в приземном слое атмосферы довольно однороден (азот-78, кислород-21, аргон-0, 9, углекислый газ- 0, 03%). Большое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов.

Кислород выделяют зеленые растения в результате фотосинтеза, а поглощают его все живые растения при дыхании. Также кислород используется при сжигании горючего в двигателях, в топках тепловых электростанций, это дополнительное расходование кислорода может нарушить равновесие его цикла. Пока биосфера справляется с вмешательством человека в цикл кислорода: его потери компенсируются зелеными растениями. При дальнейшем уменьшении площади лесов и сжигании все большего количества топлива содержание кислорода в атмосфере начнет уменьшаться.

Углекислый газ – важнейший ресурс для растений, необходимый для фотосинтеза. Низкое содержание СО₂ тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, увеличив концентрацию углекислого газа. Однако, излишнее количество СО₂ приводит к травлению растений. Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Закономерны суточные изменения содержания углекислоты в приземных слоях, связанные с ритмом фотосинтеза растений, и сезонные, обусловленные изменением интенсивности дыхания живых организмов. Повышенное насыщение воздуха СО₂ возникает в зонах центра города при отсутствии ветра, в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходах этого газа. В атмосфере постоянно происходит обмен диоксида углерода. Кроме растений этот газ поглощается и водой океана, а образующиеся соединения откладываются на его дне.

Почва как среда жизни

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей.

Твердая часть - это минеральные и органические частицы. Они составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса. Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.

Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, - вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.

Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, незанятые водой. Почвенный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты и др.), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные организмы могут жить только на корнях. Всех обитателей делят на 4 группы:

1. Микрофауна – 5-100мкм (простейшие, коловратки, нематоды);

2. Мезофауна – 2-3мм (клещи, первичнобескрылые насекомые, многоножки);

3. Макрофауна – 2-20мм (личинки насекомых, дождевые черви);

4. Мегафауна - крупные землерои, в основном из числа млекопитающих.

Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, сера, железо и др.) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, цинк и др.), которые растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет химический состав почвы.

Из физических свойств почвы наибольшее значение имеет влагоемкость, водопроницаемость, скважность.

Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием климата, жизнедеятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства. Неправильная эксплуатация может привести к нарушению почвенного покрова - к эрозии почвы (разрушению водой и ветром), засолению, заболачиванию ее. Соленость может иметь значение в наземных местообитаниях. Если испаряется больше воды, чем поступает с осадками, почвы могут засоляться. Повышение солености почвы приводит к изменению осмотического давления в корнях растений. Наука, изучающая почву, называется почвоведением.

Условия жизни в почве во многом определяются климатическими факторами, важнейшим из которых является температура. Однако по мере погружения в почву колебания температуры становятся все менее заметными; быстро затухают суточные колебания, а по мере увеличения глубины сглаживаются и сезонные различия температур.

Не менее важна увлажненность почвы. Влага в почве присутствует в различных состояниях:

1) связанная - удерживается поверхностью почвенных частиц;

2) капиллярная - занимает мелкие поры;

3) гравитационная - заполняет более крупные пустоты;

4) парообразная - содержится в почвенном воздухе.

Содержание воды неодинаково в разных почвах и в разное время.

Другая особенность почвы состоит в том, что даже на небольшой глубине в ней царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву содержание в ней кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, черви, членистоногие и даже крупные животные, прокладывающие ходы и строящие убежища.

По ряду экологических особенностей почва является промежуточной средой между водной и наземной. С водной средой ее сближают температурный режим, пониженное содержание кислорода, повышенная влажность, присутствие солей и органических веществ. С воздушной средой почву сближают наличие воздуха, угроза иссушения в верхних горизонтах, довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒