محیط زمین-هوا از نظر شرایط محیطی پیچیده ترین است. زندگی در زمین مستلزم سازگاری هایی بود که معلوم شد فقط با سطح سازماندهی کافی از گیاهان و حیوانات امکان پذیر است.

4.2.1. هوا به عنوان یک عامل محیطی برای موجودات زمینی

چگالی کم هوا نیروی بالابر کم و تحرک کم هوا را تعیین می کند. ساکنان هوا باید سیستم حمایتی خود را داشته باشند که از بدن پشتیبانی می کند: گیاهان - با انواع بافت های مکانیکی، حیوانات - با اسکلت جامد یا، بسیار کمتر، هیدرواستاتیک. علاوه بر این، همه ساکنان هوا از نزدیک با سطح زمین در ارتباط هستند، که آنها را برای اتصال و پشتیبانی می کند. زندگی معلق در هوا غیرممکن است.

درست است، بسیاری از میکروارگانیسم‌ها و حیوانات، هاگ‌ها، دانه‌ها، میوه‌ها و گرده‌های گیاهان به طور منظم در هوا وجود دارند و توسط جریان‌های هوا حمل می‌شوند (شکل 43)، بسیاری از حیوانات قادر به پرواز فعال هستند، اما در همه این گونه‌ها وظیفه اصلی است. چرخه زندگی آنها - تولید مثل - در سطح زمین انجام می شود. برای اکثر آنها ماندن در هوا فقط با استقرار یا جستجوی طعمه همراه است.

برنج. 43. توزیع بندپایان پلانکتون هوایی بر اساس ارتفاع (طبق گفته داجو، 1975)

چگالی کم هوا باعث مقاومت کم در برابر حرکت می شود. بنابراین، در طول سیر تکامل، بسیاری از حیوانات زمینی از مزایای اکولوژیکی این خاصیت محیط هوا استفاده کردند و توانایی پرواز را به دست آوردند. 75 درصد از گونه های همه جانوران زمینی، عمدتاً حشرات و پرندگان، قادر به پرواز فعال هستند، اما پرنده ها در میان پستانداران و خزندگان نیز یافت می شوند. حیوانات زمینی عمدتاً با کمک تلاش های عضلانی پرواز می کنند، اما برخی نیز می توانند با استفاده از جریان هوا سر بخورند.

به لطف تحرک هوا و حرکات عمودی و افقی توده های هوای موجود در لایه های زیرین جو، پرواز غیرفعال تعدادی از موجودات امکان پذیر است.

آنموفیلی – قدیمی ترین راهگرده افشانی گیاهان همه ژیمنوسپرم ها توسط باد گرده افشانی می شوند و در میان گل نباتی، گیاهان آنموفیل تقریباً 10 درصد از همه گونه ها را تشکیل می دهند.

کم‌وفیلی در خانواده‌های راش، توس، گردو، سنجد، کنف، گزنه، کاسورینا، غاز، جگر، غلات، نخل و بسیاری دیگر مشاهده می‌شود. گیاهان گرده افشانی شده با باد تعدادی سازگاری دارند که خواص آیرودینامیکی گرده آنها را بهبود می بخشد، همچنین ویژگی های مورفولوژیکی و بیولوژیکی که کارایی گرده افشانی را تضمین می کند.

زندگی بسیاری از گیاهان کاملاً به باد وابسته است و پراکندگی با کمک آن اتفاق می افتد. چنین وابستگی مضاعفی در صنوبر، کاج، صنوبر، توس، نارون، خاکستر، چمن پنبه ای، کتیل، ساکساول، دژوزگون و غیره مشاهده می شود.

گونه های زیادی توسعه یافته اند انیموکوری- نشست با استفاده از جریان هوا. انیموکوری مشخصه هاگ ها، دانه ها و میوه های گیاهان، کیست های تک یاخته ای، حشرات کوچک، عنکبوت ها و غیره است. آئروپلانکتون با قیاس با ساکنان پلانکتون محیط آبی. انطباق های ویژه برای پرواز غیرفعال عبارتند از: اندازه های بدن بسیار کوچک، افزایش سطح آن به دلیل رشد، تشریح قوی، سطح نسبی بزرگ بال ها، استفاده از تار و غیره (شکل 44). دانه‌ها و میوه‌های ناهموار گیاهان نیز دارای اندازه‌های بسیار کوچک (مثلاً دانه‌های ارکیده) یا انواع زائده‌های بال مانند و چتر نجات هستند که توانایی برنامه‌ریزی آنها را افزایش می‌دهد (شکل 45).

برنج. 44. سازگاری برای حمل و نقل توسط جریان هوا در حشرات:

1 - پشه Cardiocrepis brevirostris؛

2 – پشه صفراوی Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia Nordmannianae؛

5 – لارو شب پره کولی Lymantria dispar

برنج. 45. سازگاری با انتقال باد در میوه ها و دانه های گیاهان:

1 – لیندن Tilia intermedia;

2 – افرا Acer monspessulanum;

3 – توس Betula pendula;

4 – چمن پنبه ای Eiophorum؛

5 – قاصدک Taraxacum officinale;

6 – cattail Typha scuttbeworhii

در پراکندگی میکروارگانیسم ها، جانوران و گیاهان، جریان های هوای همرفت عمودی و بادهای ضعیف نقش اصلی را ایفا می کنند. بادهای شدید، طوفان ها و طوفان ها نیز اثرات زیست محیطی قابل توجهی بر موجودات زمینی دارند.

چگالی کم هوا باعث ایجاد فشار نسبتاً کم در زمین می شود. به طور معمول 760 میلی متر جیوه است. هنر با افزایش ارتفاع، فشار کاهش می یابد. در ارتفاع 5800 متری فقط نصف نرمال است. فشار کم ممکن است پراکنش گونه ها را در کوهستان محدود کند. برای اکثر مهره داران، حد بالای زندگی حدود 6000 متر است. حدود پیشروی در کوهستان تقریباً یکسان است گیاهان بالاتر. بندپایان (دم بهار، کنه، عنکبوت) تا حدودی مقاوم‌تر هستند که در یخچال‌های طبیعی بالای خط پوشش گیاهی یافت می‌شوند.

به طور کلی، همه موجودات خشکی بسیار بیشتر از موجودات آبی تنوباتیک هستند، زیرا نوسانات فشار طبیعی در محیط آنها به بخش هایی از جو می رسد و حتی برای پرندگانی که به ارتفاعات زیاد می روند، از 1/3 نرمال تجاوز نمی کند.

ترکیب گاز هواعلاوه بر خواص فیزیکی هوا، خواص شیمیایی آن نیز برای وجود موجودات زمینی بسیار مهم است. ترکیب گاز هوا در لایه سطحی جو از نظر محتوای اجزای اصلی کاملاً یکنواخت است (نیتروژن - 78.1٪ ، اکسیژن - 21.0 ، آرگون - 0.9 ، دی اکسید کربن– 0.035 درصد حجمی) به دلیل ظرفیت انتشار بالای گازها و اختلاط مداوم توسط جریان های همرفتی و باد. با این حال، ناخالصی های مختلف ذرات گازی، قطره-مایع و جامد (غبار) که از منابع محلی وارد اتمسفر می شوند، می توانند اهمیت زیست محیطی قابل توجهی داشته باشند.

محتوای بالای اکسیژن به افزایش متابولیسم در موجودات زمینی در مقایسه با آبزیان اولیه کمک کرده است. در یک محیط زمینی، بر اساس راندمان بالای فرآیندهای اکسیداتیو در بدن، هومیوترمی حیوانی به وجود آمد. اکسیژن به دلیل محتوای دائمی بالای آن در هوا، عامل محدود کننده زندگی در محیط زمینی نیست. فقط در مکانها و در شرایط خاص، کمبود موقت ایجاد می شود، به عنوان مثال در تجمع بقایای گیاهی در حال تجزیه، ذخایر غلات، آرد و غیره.

محتوای دی اکسید کربن می تواند در مناطق خاصی از لایه سطحی هوا در محدوده نسبتاً قابل توجهی متفاوت باشد. به عنوان مثال، در نبود باد در مرکز شهرهای بزرگ، غلظت آن ده ها برابر افزایش می یابد. تغییرات روزانه منظم در محتوای دی اکسید کربن در لایه های سطحی مرتبط با ریتم فتوسنتز گیاهان وجود دارد. فصلی ناشی از تغییرات در شدت تنفس موجودات زنده، عمدتاً جمعیت میکروسکوپی خاک است. افزایش اشباع هوا با دی اکسید کربن در مناطق فعالیت آتشفشانی، نزدیک چشمه های حرارتی و سایر خروجی های زیرزمینی این گاز رخ می دهد. در غلظت های بالا، دی اکسید کربن سمی است. در طبیعت، چنین غلظت هایی نادر است.

در طبیعت منبع اصلی دی اکسید کربن به اصطلاح تنفس خاک است. میکروارگانیسم های خاک و حیوانات بسیار شدید تنفس می کنند. دی اکسید کربن از خاک به اتمسفر پخش می شود، به خصوص در هنگام باران شدیدا. در خاکهای نسبتاً مرطوب، گرما خوب و غنی از بقایای آلی فراوان است. به عنوان مثال، خاک یک جنگل راش از 15 تا 22 کیلوگرم در هکتار CO 2 منتشر می کند و خاک شنی بارور نشده تنها 2 کیلوگرم در هکتار تولید می کند.

در شرایط مدرن، فعالیت انسان در سوزاندن ذخایر سوخت فسیلی به منبع قدرتمندی برای ورود مقادیر اضافی CO2 به جو تبدیل شده است.

نیتروژن هوا برای اکثر ساکنان محیط زمین یک گاز بی اثر است، اما تعدادی از موجودات پروکاریوتی (باکتری های ندول، ازتوباکتر، کلستریدیا، جلبک های سبز آبی و غیره) توانایی اتصال آن را دارند و در چرخه بیولوژیکی درگیر می کنند.

برنج. 46. دامنه کوهی با پوشش گیاهی تخریب شده به دلیل انتشار دی اکسید گوگرد از شرکت های صنعتی اطراف

ورود آلاینده های محلی به هوا نیز می تواند به طور قابل توجهی بر موجودات زنده تأثیر بگذارد. این امر به ویژه در مورد مواد گازی سمی - متان، اکسید گوگرد، مونوکسید کربن، اکسید نیتروژن، سولفید هیدروژن، ترکیبات کلر، و همچنین ذرات گرد و غبار، دوده و غیره که هوا را در مناطق صنعتی آلوده می کنند، صدق می کند. پایه ای منبع مدرنآلودگی شیمیایی و فیزیکی اتمسفر، انسان زایی: کار شرکت های مختلف صنعتی و حمل و نقل، فرسایش خاک و غیره. مثلاً اکسید گوگرد (SO 2) حتی در غلظت های یک پنجاه هزارم تا یک میلیونم برای گیاهان سمی است. حجم هوا در اطراف مراکز صنعتی که جو را با این گاز آلوده می کنند، تقریباً تمام پوشش های گیاهی می میرند (شکل 46). برخی از گونه های گیاهی به طور خاص به SO 2 حساس هستند و به عنوان شاخص حساس تجمع آن در هوا عمل می کنند. به عنوان مثال، بسیاری از گلسنگ ها حتی با وجود اثری از اکسید گوگرد در جو اطراف می میرند. وجود آنها در جنگل های اطراف شهرهای بزرگ نشان دهنده خلوص هوای بالاست. مقاومت گیاهان در برابر ناخالصی های موجود در هوا هنگام انتخاب گونه برای محوطه سازی در مناطق پرجمعیت در نظر گرفته می شود. حساس به دود، به عنوان مثال، صنوبر معمولی و کاج، افرا، آهک، توس. مقاوم ترین آنها عبارتند از: توجا، صنوبر کانادایی، افرای آمریکایی، سنجد و برخی دیگر.

4.2.2. خاک و تسکین. ویژگی های آب و هوا و آب و هوای محیط زمین-هوا

عوامل محیطی ادافیکخواص خاک و زمین نیز بر شرایط زندگی موجودات زمینی، در درجه اول گیاهان، تأثیر می گذارد. خصوصیات سطح زمین که تأثیرات اکولوژیکی بر ساکنان آن دارد، مجموعاً نامیده می شوند عوامل محیطی ادافیک (از یونانی "ادافوس" - پایه، خاک).

ماهیت سیستم ریشه گیاه به رژیم گرمابی، هوادهی، ترکیب، ترکیب و ساختار خاک بستگی دارد. به عنوان مثال، سیستم های ریشه گونه های درختی (توس، کاج اروپایی) در مناطقی با منجمد دائمی در اعماق کم قرار دارند و به طور گسترده پخش می شوند. در جاهایی که منجمد دائمی وجود ندارد، سیستم ریشه همین گیاهان کمتر گسترش یافته و عمیق تر نفوذ می کنند. در بسیاری از گیاهان استپی، ریشه ها می توانند همزمان از اعماق زیاد به آب برسند، آنها همچنین دارای ریشه های سطحی زیادی در افق خاک غنی از هوموس هستند، جایی که گیاهان عناصر غذایی معدنی را جذب می کنند. در خاک غرقابی و کم هوادهی در حرا، بسیاری از گونه ها دارای ریشه های تنفسی خاصی هستند - پنوماتوفورها.

تعدادی از گروه های اکولوژیکی گیاهان را می توان در رابطه با خواص مختلف خاک متمایز کرد.

بنابراین، با توجه به واکنش به اسیدیته خاک، آنها را تشخیص می دهند: 1) اسید دوستگونه ها - رشد می کنند خاک های اسیدیبا pH کمتر از 6.7 (گیاهان باتلاق اسفاگنوم، چمن سفید)؛ 2) نوتروفیلیک –جذب به سمت خاک هایی با pH 6.7-7.0 (بیشتر گیاهان کشت شده). 3) بازوفیلیک- رشد در pH بیش از 7.0 (mordovnik، شقایق جنگلی)؛ 4) بي تفاوت -می تواند در خاک هایی با مقادیر pH مختلف رشد کند (سوسن دره، فسکیو گوسفند).

در رابطه با ترکیب ناخالص خاک عبارتند از: 1) الیگوتروفیکگیاهانی که به مقدار کمی از عناصر خاکستر راضی هستند (کاج اسکاتلندی)؛ 2) اوتروفیک،آنهایی که به مقدار زیادی عناصر خاکستر نیاز دارند (بلوط، انگور فرنگی معمولی، علف های هرز چند ساله). 3) مزوتروف،نیاز به مقدار متوسطی از عناصر خاکستر (صنوبر معمولی).

نیتروفیل ها– گیاهانی که خاک های غنی از نیتروژن را ترجیح می دهند (گزنه).

گیاهان خاک های شور یک گروه را تشکیل می دهند هالوفیت ها(سولروس، سرسازان، کوکپک).

برخی از گونه های گیاهی به بسترهای مختلفی محدود می شوند: پتروفیت هاروی خاک های سنگی رشد می کنند و پساموفیت هاساکن ماسه های متحرک

زمین و ماهیت خاک بر حرکت خاص حیوانات تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، صمغ ها، شترمرغ ها، انگل ها زندگی می کنند فضای باز، برای افزایش فشار در هنگام دویدن سریع نیاز به زمین محکمی دارد. در مارمولک هایی که بر روی شن های متحرک زندگی می کنند، انگشتان پا با حاشیه ای از فلس های شاخی پوشیده شده اند که باعث افزایش سطح حمایت می شود (شکل 47). برای ساکنان زمینی که چاله ها را حفر می کنند، خاک های متراکم نامطلوب هستند. ماهیت خاک در برخی موارد بر توزیع جانوران خشکی‌زی تأثیر می‌گذارد که لانه‌هایی را حفر می‌کنند، برای فرار از گرما یا شکارچیان در خاک فرو می‌روند، یا در خاک تخم می‌گذارند و غیره.

برنج. 47. مارمولک پنکه ای - ساکن شن های صحرا: الف - مارمولک پنکه ای; ب – پای مارمولک

ویژگی های آب و هواشرایط زندگی در محیط زمین-هوا پیچیده است، علاوه بر این، تغییرات آب و هواآب و هوا - این حالت دائماً در حال تغییر جو در سطح زمین تا ارتفاع تقریباً 20 کیلومتری (مرز تروپوسفر) است. تغییرات آب و هوا در یک تغییر ثابت در ترکیب عوامل محیطی مانند دما و رطوبت، ابری، بارندگی، قدرت و جهت باد و غیره ظاهر می شود. نوسانات، که به طور قابل توجهی شرایط موجودات زمینی را پیچیده می کند. آب و هوا به میزان بسیار کمتری و فقط بر روی جمعیت لایه های سطحی بر زندگی ساکنان آبزی تأثیر می گذارد.

آب و هوای منطقه.رژیم آب و هوایی طولانی مدت مشخص می کند آب و هوای منطقه مفهوم اقلیم نه تنها مقادیر متوسط ​​پدیده های هواشناسی، بلکه چرخه سالانه و روزانه آنها، انحرافات از آن و فراوانی آنها را نیز شامل می شود. آب و هوا بر اساس شرایط جغرافیایی منطقه تعیین می شود.

تنوع منطقه ای آب و هوا با عمل بادهای موسمی، توزیع طوفان ها و پادسیکلون ها، تأثیر رشته کوه ها بر حرکت توده های هوا، درجه فاصله از اقیانوس (قاره) و بسیاری از عوامل محلی دیگر پیچیده است. در کوه ها یک پهنه بندی آب و هوایی وجود دارد که بسیار شبیه تغییر مناطق از عرض های جغرافیایی کم به عرض های جغرافیایی زیاد است. همه اینها تنوع فوق العاده ای از شرایط زندگی در خشکی ایجاد می کند.

برای اکثر موجودات زمینی، به ویژه موجودات کوچک، آب و هوای منطقه مهم نیست، بلکه شرایط زیستگاه بلافصل آنها اهمیت دارد. اغلب عناصر محیطی محلی (تسکین، قرار گرفتن در معرض، پوشش گیاهی و غیره) رژیم دما، رطوبت، نور، حرکت هوا را در یک منطقه خاص به گونه ای تغییر می دهند که به طور قابل توجهی با شرایط آب و هوایی منطقه متفاوت است. چنین تغییرات آب و هوایی محلی که در لایه سطحی هوا ایجاد می شوند نامیده می شوند میکرو اقلیم هر منطقه دارای ریزاقلیم های بسیار متنوعی است. ریزاقلیم نواحی خودسرانه کوچک را می توان شناسایی کرد. به عنوان مثال، رژیم خاصی در تاج گل ها ایجاد می شود که توسط حشرات ساکن آنجا استفاده می شود. تفاوت در دما، رطوبت هوا و قدرت باد به طور گسترده ای در فضای باز و در جنگل ها، در توده های چمن و روی مناطق خالی از خاک، در دامنه های نوردهی شمالی و جنوبی، و غیره شناخته شده است. یک میکرو اقلیم پایدار خاص در گودال ها، لانه ها، گودال ها رخ می دهد. ، غارها و سایر مکان های بسته.

ته نشینی.علاوه بر تامین آب و ایجاد ذخایر رطوبتی می توانند نقش های اکولوژیکی دیگری نیز ایفا کنند. بنابراین، بارندگی شدید یا تگرگ گاهی اوقات تأثیر مکانیکی بر گیاهان یا حیوانات می گذارد.

نقش اکولوژیکی پوشش برف به ویژه متنوع است. نوسانات دمای روزانه تنها تا 25 سانتی متر به عمق برف نفوذ می کند، دما تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. با یخبندان 20-30 درجه سانتیگراد زیر یک لایه برف 30-40 سانتی متری، دما فقط کمی زیر صفر است. پوشش عمیق برف از جوانه های تجدید و محافظت از قسمت های سبز گیاهان در برابر یخ زدگی محافظت می کند. بسیاری از گونه ها بدون ریختن شاخ و برگ زیر برف می روند، به عنوان مثال، علف های مودار، Veronica officinalis، علف های سم دار و غیره.

برنج. 48. طرح مطالعه تله متری رژیم دمایی باقرقره فندق واقع در یک برف چاله (طبق گفته A.V. Andreev، A.V. Krechmar، 1976)

حیوانات کوچک خشکی نیز در زمستان زندگی می کنند تصویر فعالزندگی، گالری های کاملی از معابر را در زیر برف و در ضخامت آن قرار می دهد. تعدادی از گونه هایی که از پوشش گیاهی پوشیده از برف تغذیه می کنند حتی با تولید مثل زمستانی مشخص می شوند، که به عنوان مثال در موش های لمینگ، چوب و موش های زرد گلو، تعدادی موش، موش های آبی و غیره مشاهده می شود. ، باقرقره سیاه، کبک تاندرا - نقب زدن در برف برای شب (شکل 48).

پوشش برف زمستانی، دستیابی به غذا را برای حیوانات بزرگ دشوار می کند. بسیاری از حیوانات صحرایی (گوزن شمالی، گراز وحشی، گاو مشک) در زمستان به طور انحصاری از پوشش گیاهی پوشیده از برف تغذیه می کنند و پوشش عمیق برف و به ویژه پوسته سخت روی سطح آن که در شرایط یخبندان ایجاد می شود، آنها را محکوم به گرسنگی می کند. در جریان دامداری عشایری در روسیه قبل از انقلاب، فاجعه بزرگی در مناطق جنوبی رخ داد. جوت - مرگ و میر دسته جمعی دام در نتیجه شرایط یخبندان، محرومیت حیوانات از غذا. حرکت روی برف عمیق نیز برای حیوانات دشوار است. برای مثال، روباه‌ها در زمستان‌های برفی، مناطقی را در جنگل زیر درختان صنوبر متراکم ترجیح می‌دهند، جایی که لایه برف نازک‌تر است، و تقریباً هرگز به سمت جنگل‌های باز و لبه‌های جنگل نمی‌روند. عمق برف ممکن است توزیع جغرافیایی گونه ها را محدود کند. به عنوان مثال، گوزن واقعی به مناطقی که ضخامت برف در زمستان بیش از 40-50 سانتی متر است، به شمال نفوذ نمی کند.

سفیدی پوشش برف حیوانات تیره رنگ را نشان می دهد. انتخاب استتار برای مطابقت با رنگ پس‌زمینه ظاهراً نقش عمده‌ای در بروز تغییرات رنگ فصلی در کبک پترمیگان و تاندرا، خرگوش کوهی، ارمنی، راسو و روباه قطبی داشته است. در جزایر فرمانده، همراه با روباه های سفید، روباه های آبی زیادی وجود دارد. طبق مشاهدات جانورشناسان، دومی ها عمدتاً در نزدیکی صخره های تیره و نوار موج سواری بدون یخ می مانند، در حالی که سفیدپوستان مناطقی با پوشش برفی را ترجیح می دهند.

محیط زمین-هوا با ویژگی های شرایط اکولوژیکی مشخص می شود که سازگاری های خاصی را در گیاهان و حیوانات خشکی ایجاد کرده است که در انواع سازگاری های مورفولوژیکی، تشریحی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و رفتاری منعکس می شود.

چگالی کم هوای اتمسفر حفظ شکل بدن را دشوار می کند، به همین دلیل است که گیاهان و حیوانات شکل گرفته اند. سیستم پشتیبانی. در گیاهان، اینها بافتهای مکانیکی (فیبرهای چوبی و چوبی) هستند که در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی مقاومت می کنند: باد، باران، پوشش برف. حالت تنش دیواره سلولی (تورگور) که در اثر تجمع مایع با فشار اسمزی بالا در واکوئل سلول‌ها ایجاد می‌شود، خاصیت ارتجاعی برگ‌ها، ساقه‌های چمن و گل‌ها را تعیین می‌کند. در حیوانات، پشتیبانی از بدن توسط اسکلت هیدرولیکی (در کرم‌های گرد)، اسکلت بیرونی (در حشرات) و اسکلت داخلی (در پستانداران) انجام می‌شود.

تراکم کم محیط حرکت حیوانات را تسهیل می کند. بسیاری از گونه های زمینی قادر به پرواز (فعال یا سر خوردن) هستند - پرندگان و حشرات، همچنین نمایندگان پستانداران، دوزیستان و خزندگان نیز وجود دارند. پرواز با حرکت و جستجوی طعمه همراه است پرواز فعال به دلیل اصلاح اندام های جلویی و عضلات سینه ای توسعه یافته امکان پذیر است. در حیوانات در حال سر خوردن چین های پوستی بین اندام های جلویی و عقبی ایجاد شده است که کشیده شده و نقش چتر نجات را بازی می کند.

تحرک زیاد توده‌های هوا، قدیمی‌ترین روش گرده‌افشانی گیاهان با باد (آنموفیلی) را شکل داده است که مشخصه بسیاری از گیاهان است. نوار وسطو پراکندگی توسط باد. این گروه زیست محیطی از موجودات (آئروپلانکتون) به دلیل مساحت سطح نسبی بزرگ خود به دلیل چترها، بال ها، برجستگی ها و حتی تارها یا به دلیل اندازه بسیار کوچک خود سازگار شدند.

فشار اتمسفر پایین که معمولاً 760 میلی متر است سیاره تیر(یا 101325 Pa)، افت فشار کوچک، حساسیت به افت فشار شدید را در تقریباً تمام ساکنان زمین ایجاد کرده است. حد بالایی زندگی برای اکثر مهره داران حدود 6000 متر است. کاهش فشار اتمسفر با افزایش ارتفاع از سطح دریا باعث کاهش حلالیت اکسیژن در خون می شود. این امر سرعت تنفس را افزایش می دهد و در نتیجه تنفس مکرر منجر به کم آبی بدن می شود. این وابستگی ساده فقط برای گونه های کمیاب پرندگان و برخی از بی مهرگان معمولی نیست.

ترکیب گاز محیط زمین-هوا با محتوای بالای اکسیژن (بیش از 20 برابر بیشتر از محیط آبی) مشخص می شود. این به حیوانات اجازه می دهد تا سرعت متابولیسم بسیار بالایی داشته باشند. بنابراین، تنها در خشکی می تواند هومیوترمی (توانایی حفظ دمای ثابت بدن، عمدتاً به دلیل انرژی داخلی) ایجاد شود.

اهمیت دما در زندگی موجودات با تأثیر آن بر سرعت واکنش های بیوشیمیایی تعیین می شود. افزایش دما (تا 60 درجه سانتیگراد) محیطباعث دناتوره شدن پروتئین ها در موجودات می شود. کاهش شدید دما منجر به کاهش سرعت متابولیسم و ​​به عنوان یک شرایط بحرانی، انجماد آب در سلول ها می شود (کریستال های یخ در سلول ها یکپارچگی ساختارهای درون سلولی را نقض می کنند). اساساً، در خشکی، موجودات زنده فقط می توانند در محدوده 0 تا 50 درجه وجود داشته باشند، زیرا این دماها با وقوع فرآیندهای اساسی زندگی سازگار هستند. با این حال، هر گونه دارای مقدار دمای کشنده بالا و پایین، ارزش سرکوب دما و دمای مطلوب است.

جاندارانی که حیات و فعالیت آنها به گرمای خارجی بستگی دارد (میکروارگانیسم ها، قارچ ها، گیاهان، بی مهرگان، سیکلوستوم ها، ماهی ها، دوزیستان، خزندگان) پویکیلوترم نامیده می شوند. از جمله آن‌ها استنوترم‌ها (کرایوفیل‌ها - سازگار با تفاوت‌های کوچک در دماهای پایین و گرما دوست - سازگار با تفاوت‌های کوچک در دمای بالا) و یوریترم‌ها، که می‌توانند در دامنه دمایی زیاد وجود داشته باشند. سازگاری برای تحمل دماهای پایین که امکان تنظیم متابولیسم را برای مدت طولانی فراهم می کند، در موجودات به دو صورت انجام می شود: الف) توانایی دستخوش تغییرات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی - تجمع ضد یخ، که نقطه انجماد مایعات را کاهش می دهد. سلول ها و بافت ها و بنابراین از تشکیل یخ جلوگیری می کند. تغییر در مجموعه، غلظت و فعالیت آنزیم ها، تغییر؛ ب) تحمل انجماد (مقاومت در برابر سرما) توقف موقت حالت فعال (هیپوبیوز یا کریپتوبیوز) یا تجمع گلیسرول، سوربیتول، مانیتول در سلول ها است که از تبلور مایع جلوگیری می کند.

Eurytherms توانایی خوبی برای انتقال به حالت نهفته با انحرافات دمایی قابل توجه از مقدار بهینه. پس از سرکوب سرما، موجودات در یک دمای معین متابولیسم طبیعی را بازیابی می‌کنند و این مقدار دمایی آستانه دمایی برای رشد یا صفر بیولوژیکی رشد نامیده می‌شود.

اساس تغییرات فصلی در گونه‌های یوریترمیک، که گسترده هستند، سازگاری (تغییر درجه حرارت بهینه) است، زمانی که برخی از ژن‌ها غیرفعال می‌شوند و برخی دیگر روشن می‌شوند و مسئول جایگزینی برخی از آنزیم‌ها توسط برخی دیگر هستند. این پدیده در بخش های مختلفدامنه.

در گیاهان، گرمای متابولیک بسیار ناچیز است، بنابراین وجود آنها با دمای هوا در زیستگاه تعیین می شود. گیاهان برای تحمل نوسانات نسبتاً زیاد دما سازگار هستند. نکته اصلی در این مورد تعرق است که هنگام گرم شدن بیش از حد سطح برگها را خنک می کند. کاهش تیغه برگ، تحرک برگ، بلوغ، پوشش مومی شکل. گیاهان با استفاده از فرم رشد (کوتوله، رشد بالشتک، داربست) و رنگ با شرایط سرد سازگار می شوند. همه اینها به تنظیم حرارت فیزیکی مربوط می شود. تنظیم حرارت فیزیولوژیکی ریزش برگ ها، مرگ قسمت زمین، انتقال آب آزاد به حالت محدود، تجمع ضد یخ و غیره است.

حیوانات پوکیلوترمیک امکان تنظیم حرارت تبخیری مرتبط با حرکت آنها در فضا (دوزیستان، خزندگان) را دارند. آنها بیشترین را انتخاب می کنند شرایط بهینه، در هنگام انقباض عضلانی یا لرزش عضلانی گرمای داخلی (درون زا) زیادی تولید می کنند (در حین حرکت عضلات را گرم می کنند). حیوانات سازگاری رفتاری دارند (حالت، پناهگاه، لانه، لانه).

حیوانات هومیوترمیک (پرندگان و پستانداران) دمای بدن ثابتی دارند و کمی به دمای محیط وابسته هستند. آنها با سازگاری مبتنی بر افزایش شدید فرآیندهای اکسیداتیو در نتیجه کمال سیستم عصبی، گردش خون، تنفسی و سایر اندام ها مشخص می شوند. آنها تنظیم حرارت بیوشیمیایی دارند (هنگامی که دمای هوا کاهش می یابد، متابولیسم لیپیدها افزایش می یابد؛ فرآیندهای اکسیداتیو به ویژه در عضلات اسکلتی افزایش می یابد؛ بافت چربی قهوه ای تخصصی وجود دارد که در آن تمام انرژی شیمیایی آزاد شده به تشکیل ATP و گرم کردن بدن می رود. حجم غذای مصرفی افزایش می یابد). اما چنین تنظیم حرارتی محدودیت های اقلیمی دارد (در زمستان، در شرایط قطبی، در تابستان در مناطق گرمسیری و استوایی بی سود است).

تنظیم حرارت فیزیکی برای محیط زیست مفید است (انقباض رفلکس و انبساط عروق خونی در پوست، اثر عایق حرارتی خز و پر، تبادل حرارتی خلاف جریان)، زیرا با حفظ گرما در بدن انجام می شود (Chernova, Bylova, 2004).

تنظیم گرما رفتاری هومیوترم ها با تنوع مشخص می شود: تغییر در وضعیت بدن، جستجو برای سرپناه، ساختن لانه های پیچیده، لانه، مهاجرت، رفتار گروهی و غیره.

مهمترین عامل محیطی برای موجودات، نور است. فرآیندهایی که تحت تأثیر نور رخ می دهند عبارتند از: فتوسنتز (1-5٪ از نور فرودی استفاده می شود)، تعرق (75٪ از نور فرودی برای تبخیر آب استفاده می شود)، هماهنگ سازی عملکردهای حیاتی، حرکت، بینایی، سنتز. از ویتامین ها

مورفولوژی گیاه و ساختار جوامع گیاهی به گونه ای سازماندهی شده اند که به بهترین نحو انرژی خورشیدی را جذب کنند. سطح دریافت کننده نور گیاهان روی کره زمین 4 برابر بزرگتر از سطح سیاره است (آکیمووا، هاسکین، 2000). برای موجودات زنده، طول موج مهم است، زیرا پرتوهای با طول های مختلف اهمیت بیولوژیکی متفاوتی دارند: تابش مادون قرمز (780 - 400 نانومتر) روی مراکز حرارتی تأثیر می گذارد. سیستم عصبیتنظیم فرآیندهای اکسیداتیو، واکنش‌های حرکتی و غیره، پرتوهای فرابنفش (60 تا 390 نانومتر) که بر روی بافت‌های پوششی اثر می‌گذارند، تولید ویتامین‌های مختلف را افزایش می‌دهند، رشد و تولید مثل سلول را تحریک می‌کنند.

نور مرئی از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا ... کیفیت نور برای گیاهان مهم است. در طیف پرتوها، تابش فعال فتوسنتزی (PAR) متمایز می شود. طول موج این طیف در محدوده 380-710 (370-720 نانومتر) قرار دارد.

دینامیک فصلی روشنایی با الگوهای نجومی، ریتم آب و هوایی فصلی یک منطقه معین مرتبط است و در عرض های جغرافیایی مختلف به طور متفاوت بیان می شود. برای طبقات پایین تر، این الگوها نیز بر روی وضعیت فنولوژیکی پوشش گیاهی قرار می گیرند. ریتم روزانه تغییرات در روشنایی از اهمیت بالایی برخوردار است. سیر تابش با تغییر وضعیت جو، ابری و غیره مختل می شود (گوریشینا، 1979).

این گیاه بدنی مات است که تا حدی نور را منعکس، جذب و منتقل می کند. در سلول ها و بافت های برگ ها تشکیلات مختلفی وجود دارد که جذب و انتقال نور را تضمین می کند برای افزایش بهره وری گیاه، سطح کل و تعداد عناصر فتوسنتزی افزایش می یابد که با چیدمان چند طبقه برگ ها روی گیاه حاصل می شود. ; آرایش لایه ای گیاهان در جامعه

در رابطه با شدت روشنایی، سه گروه متمایز می شوند: نور دوست، سایه دوست، مقاوم در برابر سایه، که در سازگاری های آناتومیکی و مورفولوژیکی متفاوت هستند. گیاهان نور دوستبرگها - کوچکتر، متحرک، بلوغ، دارای پوشش مومی، کوتیکول ضخیم، آخالهای کریستالی و غیره در گیاهان سایه دوست هستند - برگها بزرگ هستند، کلروپلاستها بزرگ و متعدد هستند. سازگاری های فیزیولوژیکی (مقادیر مختلف جبران نور).

پاسخ به طول روز (مدت زمان روشنایی) پریودیسم نوری نامیده می شود. در گیاهان، فرآیندهای مهمی مانند گلدهی، تشکیل بذر، رشد، انتقال به حالت خواب و ریزش برگ با تغییرات فصلی در طول روز و دما مرتبط است. برای شکوفه دادن برخی گیاهان به طول روز بیش از 14 ساعت نیاز است، برای برخی دیگر 7 ساعت کافی است و برخی دیگر بدون توجه به طول روز شکوفا می شوند.

برای حیوانات، نور ارزش اطلاعاتی دارد. اول از همه، بر اساس فعالیت روزانه، حیوانات به روز، کرپوسکولار و شبگرد تقسیم می شوند. اندامی که به حرکت در فضا کمک می کند چشم ها هستند. ارگانیسم های مختلف دید استریوسکوپی متفاوتی دارند - یک فرد دید کلی 180 درجه دارد - استریوسکوپی-140 درجه، خرگوش دید کلی 360 درجه دارد، دید کلیشه ای 20 درجه است. دید دوچشمی عمدتاً مشخصه حیوانات درنده (گربه سانان و پرندگان) است. علاوه بر این، واکنش به نور، فوتوتاکسی (حرکت به سمت نور) را تعیین می کند.

تولید مثل، ناوبری (جهت یابی به موقعیت خورشید)، بیولومینسانس. نور سیگنالی برای جذب افراد جنس مخالف است.

مهمترین عامل محیطی در زندگی موجودات زمینی آب است. حفظ یکپارچگی ساختاری سلول ها، بافت ها و کل ارگانیسم ضروری است، زیرا بخش اصلی پروتوپلاسم سلول ها، بافت ها، آب گیاهان و حیوانات است. به لطف آب، واکنش های بیوشیمیایی، تامین مواد مغذی، تبادل گاز، دفع و غیره انجام می شود. محتوای آب در بدن گیاهان و حیوانات بسیار زیاد است (در برگ های علف - 83-86٪، برگ درختان - 79). -82٪، تنه درختان 40-55٪، در بدن حشرات - 46-92٪، دوزیستان - تا 93٪، پستانداران - 62-83٪.

وجود در محیط زمین-هوا مشکل مهمی را برای موجودات زنده در حفظ آب در بدن ایجاد می کند. بنابراین، شکل و عملکرد گیاهان و جانوران زمین برای محافظت در برابر خشک شدن سازگار است. در زندگی گیاهان، تامین آب، هدایت و تعرق آن، تعادل آب مهم است (Walter, 1031, 1937, Shafer, 1956). تغییرات در تعادل آب به بهترین وجه توسط قدرت مکش ریشه ها منعکس می شود.

یک گیاه می تواند آب را از خاک جذب کند تا زمانی که نیروی مکش ریشه بتواند با نیروی مکش خاک رقابت کند. بسیار شاخه دار ریشه سیستمسطح وسیعی از تماس قسمت جاذب ریشه را با محلول های خاک فراهم می کند. طول کل ریشه ها می تواند به 60 کیلومتر برسد. قدرت مکش ریشه ها بسته به آب و هوا و خواص محیطی متفاوت است. هر چه سطح مکش ریشه ها بزرگتر باشد، آب بیشتری جذب می شود.

با توجه به تنظیم تعادل آب، گیاهان به پویکیلوهیدریک (جلبک، خزه، سرخس، برخی گیاهان گلدار) و هوموهیدریک (بیشترین گیاهان عالی) تقسیم می شوند.

در رابطه با رژیم آب، گروه های اکولوژیکی گیاهان متمایز می شوند.

1. هیگروفیت ها گیاهان خشکی زی هستند که در زیستگاه های مرطوب با رطوبت زیاد هوا و تامین آب خاک زندگی می کنند. ویژگی های بارز هیگروفیت ها ریشه های ضخیم و ضعیف، حفره های هوادار در بافت ها و روزنه های باز است.

2. مزوفیت ها - گیاهان زیستگاه های نسبتا مرطوب. توانایی آنها برای تحمل خاک و خشکی جوی محدود است. را می توان در زیستگاه های خشک یافت - در یک دوره کوتاه به سرعت در حال توسعه است. با سیستم ریشه ای به خوبی توسعه یافته با موهای ریشه متعدد و تنظیم شدت تعرق مشخص می شود.

3. Xerophytes - گیاهان زیستگاه های خشک. اینها گیاهان مقاوم به خشکی، گیاهان خشک هستند. گزروفیت های استپی می توانند تا 25٪ آب را بدون آسیب از دست بدهند، خشکی های بیابانی - تا 50٪ از آب موجود در آنها (برای مقایسه، مزوفیت های جنگلی با از دست دادن 1٪ از آب موجود در برگ ها پژمرده می شوند). با توجه به ماهیت سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی که حیات فعال این گیاهان را در شرایط کمبود رطوبت تضمین می کند، گزروفیت ها به ساکولنت ها تقسیم می شوند (دارای برگ ها و ساقه های گوشتی و شاداب هستند، قادر به جمع آوری مقادیر زیادی آب در بافت‌های آنها نیروی مکیدن کمی ایجاد می‌کنند و رطوبت حاصل از بارش را جذب می‌کنند) و اسکلروفیت‌ها (گیاهانی با ظاهر خشک که به شدت رطوبت را تبخیر می‌کنند، دارای برگ‌های باریک و کوچکی هستند که گاهی به شکل لوله‌ای پیچ می‌خورند، می‌توانند در برابر کم آبی شدید، نیروی مکنده مقاومت کنند. ریشه ها می توانند تا چند ده اتمسفر باشند).

در گروه های مختلف جانوران، در فرآیند سازگاری با شرایط وجود زمین، نکته اصلی جلوگیری از هدررفت آب بود. حیوانات آب را از راه های مختلف دریافت می کنند - از طریق نوشیدن، با غذای آبدار، در نتیجه متابولیسم (به دلیل اکسیداسیون و تجزیه چربی ها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها). برخی از حیوانات می توانند آب را از طریق پوشش های بستر مرطوب یا هوا جذب کنند. از دست دادن آب در نتیجه تبخیر از پوشش، تبخیر از غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی، دفع ادرار و بقایای مواد غذایی هضم نشده رخ می دهد. حیواناتی که آب را از طریق آشامیدن دریافت می کنند به محل آب (پستانداران بزرگ، بسیاری از پرندگان) بستگی دارد.

یک عامل مهمبرای حیوانات رطوبت هوا است، زیرا این شاخص میزان تبخیر از سطح بدن را تعیین می کند. به همین دلیل است که ساختار پوشش بدن برای تعادل آب بدن حیوان مهم است. در حشرات، کاهش تبخیر آب از سطح بدن توسط یک کوتیکول تقریبا غیرقابل نفوذ و اندام‌های دفعی تخصصی (توبول‌های Malpighian)، که یک محصول متابولیکی تقریبا نامحلول ترشح می‌کنند، و اسپیراک‌ها که از دست دادن آب از طریق سیستم تبادل گاز را کاهش می‌دهند، تضمین می‌شود. نای و نای.

در دوزیستان، قسمت عمده آب از طریق پوست نفوذ پذیر وارد بدن می شود. نفوذپذیری پوست توسط هورمونی که از غده هیپوفیز خلفی ترشح می شود تنظیم می شود. دوزیستان مقادیر بسیار زیادی ادرار رقیق دفع می کنند که برای مایعات بدن هیپوتونیک است. در شرایط خشک، دوزیستان می توانند از دست دادن آب از طریق ادرار را کاهش دهند. علاوه بر این، این حیوانات می توانند آب را در خود جمع کنند مثانهو فضاهای لنفاوی زیر جلدی.

خزندگان سازگاری های زیادی در سطوح مختلف دارند - مورفولوژیکی (از دست دادن آب توسط پوست کراتینه شده جلوگیری می شود)، فیزیولوژیکی (ریه های واقع در داخل بدن که از دست دادن آب را کاهش می دهد)، بیوشیمیایی (اسید اوریک در بافت ها تشکیل می شود که بدون مقدار زیادی دفع می شود). از دست دادن رطوبت، بافت ها می توانند غلظت نمک های افزایش یافته را تا 50٪ تحمل کنند.

در پرندگان، سرعت تبخیر کم است (پوست نسبتاً در برابر آب نفوذ ناپذیر است، غدد عرق یا پر وجود ندارد). پرندگان هنگام تنفس به دلیل تهویه زیاد در ریه ها و دمای بالای بدن، آب خود را از دست می دهند (تا 35 درصد وزن بدن در روز). پرندگان فرآیندی برای بازجذب آب از مقداری آب موجود در ادرار و مدفوع خود دارند. برخی از پرندگان دریایی (پنگوئن ها، گنت ها، باکلان ها، آلباتروس ها) که ماهی می خورند و آب دریا می نوشند، دارای غدد نمکی هستند که در کاسه چشم قرار دارند و به کمک آن املاح اضافی از بدن خارج می شود.

در پستانداران، اندام های دفع و تنظیم اسمزی کلیه های جفتی و پیچیده هستند که با خون تامین می شوند و ترکیب خون را تنظیم می کنند. این امر ترکیب ثابتی از مایع درون سلولی و بینابینی را تضمین می کند. فشار اسمزی نسبتاً پایدار خون به دلیل تعادل بین تامین آب از طریق نوشیدن و از دست دادن آب از طریق هوای بازدم، عرق، مدفوع و ادرار حفظ می‌شود. مسئول تنظیم دقیق فشار اسمزی، هورمون آنتی دیورتیک (ADH) است که از لوب خلفی غده هیپوفیز ترشح می شود.

در میان حیوانات، گروه هایی وجود دارد: هیگروفیل ها، که در آنها مکانیسم های تنظیم متابولیسم آب ضعیف است یا به طور کلی وجود ندارد (اینها حیوانات رطوبت دوست هستند که به رطوبت محیطی بالایی نیاز دارند - دم بهار، شپش چوب، پشه، سایر بندپایان، نرم تنان زمینی و دوزیستان). ; گزروفیل ها که مکانیسم های خوبی برای تنظیم متابولیسم آب و سازگاری با حفظ آب در بدن دارند و در شرایط خشک زندگی می کنند. مزوفیل هایی که در شرایط رطوبت متوسط ​​زندگی می کنند.

یک عامل محیطی غیرمستقیم در محیط زمین-هوا، امداد است. همه اشکال تسکین بر توزیع گیاهان و حیوانات از طریق تغییر در رژیم گرمابی یا رطوبت خاک-زمین تأثیر می گذارد.

در کوه ها در ارتفاعات مختلف از سطح دریا، شرایط آب و هوایی تغییر می کند و در نتیجه پهنه بندی ارتفاعی ایجاد می شود. انزوای جغرافیایی در کوه ها به شکل گیری اندمیک ها و حفظ گونه های باقیمانده از گیاهان و جانوران کمک می کند. دشت های سیلابی رودخانه حرکت به سمت شمال گروه های جنوبی گیاهان و جانوران را تسهیل می کند. قرار گرفتن در معرض دامنه ها از اهمیت بالایی برخوردار است که شرایطی را برای گسترش جوامع گرما دوست به سمت شمال در امتداد دامنه های جنوبی و جوامع سرد دوست به سمت جنوب در امتداد دامنه های شمالی ("قاعده مقدماتی" ، V.V. Alekhina) ایجاد می کند. .

خاک فقط در محیط زمین-هوا وجود دارد و در نتیجه برهمکنش سن قلمرو، سنگ مادر، آب و هوا، نقش برجسته، گیاهان و جانوران و فعالیت های انسانی تشکیل می شود. اهمیت اکولوژیکی دارد ترکیب مکانیکی(اندازه ذرات معدنی)، ترکیب شیمیایی (PH محلول آبی)، شوری خاک، غنای خاک. ویژگی‌های خاک نیز بر روی موجودات زنده به عنوان عوامل غیرمستقیم عمل می‌کند، رژیم حرارتی-هیدروولوژیکی را تغییر می‌دهد، باعث می‌شود گیاهان (در درجه اول) با پویایی این شرایط سازگار شوند و بر تمایز فضایی موجودات تأثیر بگذارند.

زیستگاه هوای زمینی

محیط های اساسی زندگی

محیط آبی

محیط زیست آبزیان (هیدروسفر) 71 درصد مساحت را به خود اختصاص داده است کره زمین. بیش از 98 درصد آب در دریاها و اقیانوس ها، 1.24 درصد یخ های مناطق قطبی، 0.45 درصد آب شیرین رودخانه ها، دریاچه ها و باتلاق ها متمرکز است.

دو منطقه زیست محیطی در اقیانوس های جهان وجود دارد:

ستون آب - دریایی، و پایین - بنتال.

محیط آبی خانه تقریباً 150000 گونه جانوری یا حدود 7% از تعداد کل آنها و 10000 گونه گیاهی - 8% است. موارد زیر متمایز می شوند: گروه های اکولوژیکی موجودات آبزی Pelagial - ساکنان موجوداتی هستند که به نکتون و پلانکتون تقسیم می شوند.

نکتون (nektos - شناور) -این مجموعه ای از حیوانات دریایی است که به طور فعال در حال حرکت هستند که ارتباط مستقیمی با پایین ندارند. اینها عمدتاً حیوانات بزرگی هستند که می توانند بر مسافت های طولانی و جریان های قوی آب غلبه کنند. آنها با شکل بدن ساده و اندام های حرکتی توسعه یافته مشخص می شوند (ماهی، ماهی مرکب، سنجاق ها، نهنگ ها، در آب های شیرین، علاوه بر ماهی، نکتون ها شامل دوزیستان و حشرات فعال هستند).

پلانکتون (سرگردان، شناور) -این مجموعه ای از موجودات دریایی است که توانایی حرکات فعال سریع را ندارند. آنها به فیتوپلانکتون ها و زئوپلانکتون ها (سخت پوستان کوچک، تک یاخته ها - روزن داران، رادیولارها؛ چتر دریایی، پتروپودها) تقسیم می شوند. فیتوپلانکتون - دیاتوم ها و جلبک های سبز.

نیوستون- مجموعه ای از موجودات که در لایه سطحی آب در مرز با هوا ساکن هستند. اینها لاروهای دهپایان، بارناکل ها، غلاف های کوچک، گاستروپودها و دوکفه ای ها، خارپوستان و ماهی ها هستند. با عبور از مرحله لاروی، لایه سطحی را که به عنوان پناهگاه آنها بود، ترک می کنند و برای زندگی در ناحیه کف یا پلاژیک حرکت می کنند.

پلیستون –این مجموعه ای از موجودات است که بخشی از بدن آنها بالای سطح آب است و دیگری در آب - علف اردک، سیفونوفورها.

بنتوس (عمق) -مجموعه ای از موجودات زنده که در کف آب ها زندگی می کنند. به فیتوبنتوس ها و زئوبنتوس ها تقسیم می شود. فیتوبنتوس ها - جلبک ها - دیاتوم ها، سبز، قهوه ای، قرمز و باکتری ها؛ در سواحل گیاهان گلدار- زوسترا، روپیه. Zoobenthos - روزن داران، اسفنج ها، کوئلنترات، کرم ها، نرم تنان، ماهی.

در زندگی موجودات آبزی، حرکت عمودی رژیم های آب، چگالی، دما، نور، نمک، گاز (میزان اکسیژن و دی اکسید کربن) و غلظت یون های هیدروژن (pH) نقش مهمی ایفا می کند.

درجه حرارت : در آب، اولاً با هجوم گرمای کمتر و ثانیاً با پایداری بیشتر نسبت به خشکی متفاوت است. بخشی از انرژی حرارتی که به سطح آب می رسد منعکس می شود، در حالی که بخشی از آن صرف تبخیر می شود. تبخیر آب از سطح مخازن که حدود 2263.8 ژول بر گرم مصرف می کند، از گرم شدن بیش از حد لایه های زیرین جلوگیری می کند و تشکیل یخ که گرمای همجوشی (333.48 ژول بر گرم) را آزاد می کند، خنک شدن آنها را کند می کند. تغییرات دما در آب های جاری به دنبال تغییرات آن در هوای اطراف است که در دامنه کوچکتر متفاوت است.

در دریاچه ها و حوضچه های عرض های جغرافیایی معتدل، رژیم حرارتی توسط یک پدیده فیزیکی شناخته شده تعیین می شود - آب دارای حداکثر چگالی در 4 درجه سانتیگراد است. آب موجود در آنها به وضوح به سه لایه تقسیم می شود:

1. epilimnion- لایه بالایی که دمای آن نوسانات شدید فصلی را تجربه می کند.

2. متالیمنیون- لایه انتقالی پرش دما، اختلاف دمای شدید وجود دارد.

3. هیپولیمنیون- لایه ای در اعماق دریا که به انتهای آن می رسد، جایی که دما در طول سال کمی تغییر می کند.

در تابستان گرم ترین لایه های آب در سطح و سردترین لایه ها در پایین قرار دارند. به این نوع توزیع دمای لایه به لایه در مخزن گفته می شود طبقه بندی مستقیمدر زمستان با کاهش دما، طبقه بندی معکوس: لایه سطحی دمایی نزدیک به 0 درجه سانتیگراد دارد، در قسمت پایین دمای آن حدود 4 درجه سانتیگراد است که با حداکثر چگالی آن مطابقت دارد. بنابراین، دما با افزایش عمق افزایش می یابد. این پدیده نامیده می شود دوگانگی دما،در اکثر دریاچه های منطقه معتدل در تابستان و زمستان مشاهده می شود. در نتیجه دوگانگی دما، گردش عمودی مختل می شود - دوره ای از رکود موقت شروع می شود - رکود.

در بهار، آب های سطحی به دلیل گرم شدن تا 4 درجه سانتی گراد، متراکم تر می شوند و عمیق تر می شوند و آب گرم تری از اعماق بالا می آید تا جای خود را بگیرد. در نتیجه چنین گردش عمودی، همترمی در مخزن رخ می دهد، یعنی. برای مدتی دمای کل جرم آب برابر می شود. با افزایش بیشتر دما، لایه های بالایی کمتر و کمتر متراکم می شوند و دیگر فرو نمی روند - رکود تابستانی. در پاییز، لایه سطحی سرد می‌شود، متراکم‌تر می‌شود و عمیق‌تر می‌شود و جابه‌جا می‌شود. آب گرم. این قبل از شروع هموترمی پاییزی رخ می دهد. هنگامی که آب های سطحی کمتر از 4 درجه سانتیگراد سرد می شوند، چگالی کمتری پیدا می کنند و دوباره روی سطح باقی می مانند. در نتیجه گردش آب متوقف می شود و رکود زمستانی رخ می دهد.

آب قابل توجه است تراکم(800 برابر) برتر از هوا) و ویسکوزیته که دربه طور متوسط، در ستون آب، به ازای هر 10 متر عمق، فشار 1 اتمسفر افزایش می یابد. این ویژگی ها بر گیاهان تأثیر می گذارد زیرا بافت مکانیکی آنها بسیار ضعیف رشد می کند یا اصلاً رشد نمی کند، بنابراین ساقه آنها بسیار کشسان است و به راحتی خم می شود. اکثر گیاهان دریاییشناوری ذاتی و توانایی معلق شدن در ستون آب در بسیاری از حیوانات آبزی، پوشش با مخاط روغن کاری می شود، که اصطکاک را هنگام حرکت کاهش می دهد و بدن شکلی روان به خود می گیرد. بسیاری از ساکنان نسبتاً تنوباتیک و محدود به اعماق خاصی هستند.

شفافیت و حالت نور.این به ویژه بر توزیع گیاهان تأثیر می گذارد: در آب های گل آلود آنها فقط در لایه سطحی زندگی می کنند. رژیم نور نیز با کاهش طبیعی نور با عمق به دلیل جذب آب تعیین می شود نور خورشید. در همان زمان، پرتوهای با طول موج های مختلف به طور متفاوتی جذب می شوند: قرمزها سریع ترین جذب می شوند، در حالی که پرتوهای سبز-آبی تا اعماق قابل توجهی نفوذ می کنند. رنگ محیط تغییر می کند، به تدریج از سبز به سبز، آبی، نیلی، آبی-بنفش تغییر می کند و تاریکی دائمی جایگزین می شود. بر این اساس، با عمق، جلبک های سبز با جلبک های قهوه ای و قرمز جایگزین می شوند که رنگدانه های آنها برای گرفتن پرتوهای خورشیدی با طول موج های مختلف سازگار است. رنگ حیوانات نیز به طور طبیعی با عمق تغییر می کند. که در لایه های سطحیدر آب ها حیواناتی با رنگ های روشن و متنوع زندگی می کنند، در حالی که گونه های اعماق دریا فاقد رنگدانه هستند. زیستگاه گرگ و میش توسط حیواناتی که با رنگ های قرمز رنگ آمیزی شده اند، زندگی می کنند، که به آنها کمک می کند تا از دشمنان پنهان شوند، زیرا رنگ قرمز در پرتوهای آبی-بنفش سیاه تلقی می شود.

جذب نور در آب قوی تر است، شفافیت آن کمتر است. شفافیت با عمق بسیار زیاد مشخص می شود، جایی که یک دیسک Secchi مخصوص پایین (دیسک سفید با قطر 20 سانتی متر) هنوز قابل مشاهده است. از این رو، مرزهای مناطق فتوسنتز در آب های مختلف بسیار متفاوت است. در بیشتر آب های تمیزمنطقه فتوسنتز به عمق 200 متر می رسد.

شوری آب.آب یک حلال عالی برای بسیاری از ترکیبات معدنی است. در نتیجه، مخازن طبیعی دارای ترکیب شیمیایی خاصی هستند. بالاترین ارزشدارای سولفات، کربنات، کلرید. مقدار نمک های محلول در هر 1 لیتر آب در بدنه های آب شیرین از 0.5 گرم تجاوز نمی کند، در دریاها و اقیانوس ها - 35 گرم گیاهان و حیوانات آب شیرین در یک محیط هیپوتونیک زندگی می کنند. محیطی که در آن غلظت مواد محلول کمتر از مایعات و بافت های بدن است. به دلیل اختلاف فشار اسمزی خارج و داخل بدن، آب به طور مداوم به داخل بدن نفوذ می کند و هیدروبیونت های آب شیرین مجبور به حذف شدید آن می شوند. در این راستا، فرآیندهای تنظیم اسمزی آنها به خوبی بیان شده است. در تک یاخته ها، این امر با کار واکوئل های دفعی، در موجودات چند سلولی - با حذف آب از طریق سیستم دفع به دست می آید. به طور معمول گونه های دریایی و معمولاً آب شیرین تغییرات قابل توجهی در شوری آب - موجودات استنوهالین - را تحمل نمی کنند. Eurygalline - سوف ماهی پیک آب شیرین، ماهی ماهی، پایک، از دریا - خانواده کفال.

حالت گازگازهای اصلی در محیط آبی اکسیژن و دی اکسید کربن هستند.

اکسیژن- مهمترین عامل محیطی. از هوا وارد آب می شود و در طی فتوسنتز توسط گیاهان آزاد می شود. محتوای آن در آب با دما نسبت معکوس دارد، با کاهش دما، حلالیت اکسیژن در آب (و همچنین سایر گازها) افزایش می یابد. در لایه های پر از حیوانات و باکتری ها، کمبود اکسیژن ممکن است به دلیل افزایش مصرف اکسیژن رخ دهد. بنابراین، در اقیانوس های جهان، اعماق غنی از حیات از 50 تا 1000 متر با بدتر شدن شدید هوادهی مشخص می شود. این 7-10 برابر کمتر از آب های سطحی است که توسط فیتوپلانکتون ها زندگی می کنند. در نزدیکی کف مخازن، شرایط می تواند نزدیک به بی هوازی باشد.

دی اکسید کربن -در آب حدود 35 برابر بهتر از اکسیژن حل می شود و غلظت آن در آب 700 برابر بیشتر از جو است. فتوسنتز گیاهان آبزی را فراهم می کند و در تشکیل تشکیلات اسکلتی آهکی حیوانات بی مهرگان شرکت می کند.

غلظت یون هیدروژن (pH)- استخرهای آب شیرین با pH = 3.7-4.7 اسیدی، 6.95-7.3 - خنثی، با pH 7.8 - قلیایی در نظر گرفته می شوند. در آب شیرین، pH حتی نوسانات روزانه را تجربه می کند. آب دریا قلیایی تر است و pH آن بسیار کمتر از آب شیرین تغییر می کند. pH با عمق کاهش می یابد. غلظت یون های هیدروژن نقش زیادی در توزیع موجودات آبزی دارد.

زیستگاه هوای زمینی

یکی از ویژگی های محیط زمین-هوای زندگی این است که موجودات زنده در اینجا توسط یک محیط گازی احاطه شده اند که با رطوبت، چگالی و فشار کم و محتوای اکسیژن بالا مشخص می شود. به طور معمول حیوانات در این محیط روی خاک ( بستر سخت ) حرکت می کنند و گیاهان در آن ریشه می زنند.

در محیط زمین-هوا، عوامل محیطی عامل تعدادی ویژگی مشخصه دارند: شدت نور بالاتر در مقایسه با سایر محیط ها، نوسانات قابل توجه دما، تغییرات رطوبت بسته به موقعیت جغرافیایی، فصل و زمان روز. تأثیر عوامل ذکر شده در بالا به طور جدایی ناپذیری با حرکت توده های هوا - باد مرتبط است.

در فرآیند تکامل، موجودات زنده محیط زمین-هوا سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی مشخصی را ایجاد کرده اند.

اجازه دهید ویژگی های تاثیر عوامل محیطی اساسی بر گیاهان و جانوران در محیط زمین-هوا را در نظر بگیریم.

هوا.هوا به عنوان یک عامل محیطی با یک ترکیب ثابت مشخص می شود - اکسیژن موجود در آن معمولاً حدود 21٪ است، دی اکسید کربن 0.03٪.

چگالی هوا کمنیروی بالابر کم و پشتیبانی ناچیز آن را تعیین می کند. همه ساکنان هوا از نزدیک با سطح زمین در ارتباط هستند که برای اتصال و پشتیبانی از آنها استفاده می کند. چگالی محیط هوا در هنگام حرکت موجودات در سطح زمین مقاومت بالایی در برابر آنها ایجاد نمی کند، اما حرکت عمودی را دشوار می کند. برای بیشتر موجودات زنده ماندن در هوا فقط با استقرار یا جستجوی طعمه همراه است.

نیروی بالابر کم هوا حداکثر جرم و اندازه موجودات زمینی را تعیین می کند. بزرگترین حیواناتی که روی سطح زمین زندگی می کنند از غول های محیط آبی کوچکتر هستند. پستانداران بزرگ (به اندازه و جرم یک نهنگ مدرن) نمی توانند در خشکی زندگی کنند، زیرا با وزن خود له می شوند.

چگالی کم هوا مقاومت کمی در برابر حرکت ایجاد می کند. مزایای اکولوژیکی این ویژگی محیط هوا توسط بسیاری از حیوانات خشکی در طول تکامل مورد استفاده قرار گرفت و توانایی پرواز را به دست آورد. 75 درصد از گونه های همه جانوران زمینی، عمدتاً حشرات و پرندگان، قادر به پرواز فعال هستند، اما پرنده ها در میان پستانداران و خزندگان نیز یافت می شوند.

به لطف تحرک هوا و حرکات عمودی و افقی توده های هوای موجود در لایه های زیرین جو، پرواز غیرفعال تعدادی از موجودات امکان پذیر است. بسیاری از گونه ها با کمک جریان های هوا، پراکندگی را توسعه داده اند. انیموکوری مشخصه هاگ ها، دانه ها و میوه های گیاهان، کیست های تک یاخته ای، حشرات کوچک، عنکبوت ها و غیره است. ارگانیسم هایی که به طور غیرفعال توسط جریان هوا منتقل می شوند، در مجموع با قیاس با ساکنان پلانکتون محیط آبی، آئروپلانکتون نامیده می شوند.

نقش اکولوژیکی اصلی حرکات افقی هوا (بادها) غیرمستقیم در تقویت و تضعیف تأثیر عوامل محیطی مهم مانند دما و رطوبت بر موجودات زمینی است. بادها باعث افزایش ترشح رطوبت و گرما از حیوانات و گیاهان می شود.

ترکیب گاز هوادر لایه زمینی هوا کاملاً همگن است (اکسیژن - 20.9٪ ، نیتروژن - 78.1٪ ، گازهای بی اثر - 1٪ ، دی اکسید کربن - 0.03٪ حجمی) به دلیل انتشار زیاد و اختلاط مداوم آن توسط همرفت و جریان باد. با این حال، ناخالصی های مختلف ذرات گازی، قطره-مایع و جامد (غبار) که از منابع محلی وارد اتمسفر می شوند، می توانند اهمیت زیست محیطی قابل توجهی داشته باشند.

محتوای بالای اکسیژن به افزایش متابولیسم در موجودات زمینی کمک کرد و هومیوترمی حیوانی بر اساس راندمان بالای فرآیندهای اکسیداتیو به وجود آمد. اکسیژن به دلیل محتوای دائمی بالای آن در هوا، عامل محدود کننده زندگی در محیط زمینی نیست. فقط در مکانها و در شرایط خاص، کمبود موقت ایجاد می شود، به عنوان مثال در تجمع بقایای گیاهی در حال تجزیه، ذخایر غلات، آرد و غیره.

عوامل ادافیکخواص خاک و زمین نیز بر شرایط زندگی موجودات زمینی، در درجه اول گیاهان، تأثیر می گذارد. به خصوصیاتی که سطح زمین بر ساکنان آن تأثیر اکولوژیکی می گذارد، عوامل محیطی ادافیک می گویند.

ماهیت سیستم ریشه گیاه به رژیم گرمابی، هوادهی، ترکیب، ترکیب و ساختار خاک بستگی دارد. به عنوان مثال، سیستم های ریشه گونه های درختی (توس، کاج اروپایی) در مناطقی با منجمد دائمی در اعماق کم قرار دارند و به طور گسترده پخش می شوند. در جاهایی که منجمد دائمی وجود ندارد، سیستم ریشه همین گیاهان کمتر گسترش یافته و عمیق تر نفوذ می کنند. در بسیاری از گیاهان استپی، ریشه ها می توانند همزمان از اعماق زیاد به آب برسند، آنها همچنین دارای ریشه های سطحی زیادی در افق خاک غنی از هوموس هستند، جایی که گیاهان عناصر غذایی معدنی را جذب می کنند.

زمین و ماهیت خاک بر حرکت خاص حیوانات تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، صمغ‌ها، شترمرغ‌ها و بوستاردهایی که در فضاهای باز زندگی می‌کنند، برای تقویت دافعه هنگام دویدن سریع، به زمین سخت نیاز دارند. در مارمولک هایی که روی شن های متحرک زندگی می کنند، انگشتان پا با حاشیه ای از فلس های شاخی لبه دارند که سطح تکیه گاه را افزایش می دهد. برای ساکنان زمینی که چاله ها را حفر می کنند، خاک های متراکم نامطلوب هستند. ماهیت خاک در برخی موارد بر توزیع جانوران خشکی‌زی تأثیر می‌گذارد که لانه‌هایی را حفر می‌کنند، برای فرار از گرما یا شکارچیان در خاک فرو می‌روند، یا در خاک تخم می‌گذارند و غیره.

ویژگی های آب و هوا و آب و هوا.شرایط زندگی در محیط زمین-هوا نیز با تغییرات آب و هوایی پیچیده است. آب و هوا، تغییر مداوم جو در سطح زمین، تا ارتفاع تقریباً 20 کیلومتری (مرز تروپوسفر) است. تغییرپذیری آب و هوا در یک تغییر ثابت در ترکیب عوامل محیطی مانند دما و رطوبت هوا، ابری، بارندگی، شدت و جهت باد و غیره ظاهر می شود. تغییرات آب و هوا، همراه با تناوب منظم آنها در چرخه سالانه، با نوسانات غیر دوره ای مشخص می شود، که به طور قابل توجهی شرایط را برای وجود موجودات زمینی پیچیده می کند. آب و هوا به میزان بسیار کمتری و فقط بر روی جمعیت لایه های سطحی بر زندگی ساکنان آبزی تأثیر می گذارد.

آب و هوای منطقه.رژیم آب و هوای طولانی مدت مشخصه آب و هوای منطقه است. مفهوم اقلیم نه تنها مقادیر متوسط ​​پدیده های هواشناسی، بلکه چرخه سالانه و روزانه آنها، انحرافات از آن و فراوانی آنها را نیز شامل می شود. آب و هوا بر اساس شرایط جغرافیایی منطقه تعیین می شود.

تنوع منطقه ای آب و هوا به دلیل عمل بادهای موسمی، توزیع طوفان ها و پادسیکلون ها، تأثیر رشته کوه ها بر حرکت توده های هوا، درجه فاصله از اقیانوس و بسیاری از عوامل محلی دیگر پیچیده است.

برای اکثر موجودات زمینی، به ویژه موجودات کوچک، آب و هوای منطقه مهم نیست، بلکه شرایط زیستگاه بلافصل آنها اهمیت دارد. اغلب، عناصر محیطی محلی (تسکین، پوشش گیاهی و غیره) رژیم دما، رطوبت، نور، حرکت هوا را در یک منطقه خاص به گونه ای تغییر می دهند که به طور قابل توجهی با آن متفاوت است. شرایط آب و هواییزمین چنین تغییرات آب و هوایی محلی که در لایه سطحی هوا ایجاد می شود، میکروکلیم نامیده می شود. هر منطقه دارای ریزاقلیم های بسیار متنوعی است. ریزاقلیم نواحی خودسرانه کوچک را می توان شناسایی کرد. به عنوان مثال، رژیم خاصی در تاج گل ها ایجاد می شود که توسط ساکنان ساکن آنجا استفاده می شود. یک میکرو اقلیم پایدار خاص در حفره ها، لانه ها، حفره ها، غارها و سایر مکان های بسته رخ می دهد.

ته نشینی.علاوه بر تامین آب و ایجاد ذخایر رطوبتی می توانند نقش های اکولوژیکی دیگری نیز ایفا کنند. بنابراین، بارندگی شدید یا تگرگ گاهی اوقات تأثیر مکانیکی بر گیاهان یا حیوانات می گذارد.

نقش اکولوژیکی پوشش برف به ویژه متنوع است. نوسانات دمای روزانه تنها تا 25 سانتی متر به عمق برف نفوذ می کند، دما تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. با یخبندان -20-30 درجه سانتیگراد زیر یک لایه برف 30-40 سانتی متری، دما فقط کمی زیر صفر است. پوشش عمیق برف از جوانه های تجدید و محافظت از قسمت های سبز گیاهان در برابر یخ زدگی محافظت می کند. بسیاری از گونه ها بدون ریختن شاخ و برگ زیر برف می روند، به عنوان مثال، علف های مودار، Veronica officinalis و غیره.

حیوانات کوچک خشکی در زمستان سبک زندگی فعالی دارند و گالری های کاملی از تونل ها را زیر برف و ضخامت آن می سازند. تعدادی از گونه هایی که از پوشش گیاهی پوشیده از برف تغذیه می کنند حتی با تولید مثل زمستانی مشخص می شوند، که به عنوان مثال در موش های لمینگ، چوب و موش های زرد گلو، تعدادی موش، موش های آبی و غیره مشاهده می شود. ، باقرقره سیاه ، کبک تاندرا - برای شب در برف نقب بزنید.

پوشش برف زمستانی، دستیابی به غذا را برای حیوانات بزرگ دشوار می کند. بسیاری از حیوانات صحرایی (گوزن شمالی، گراز وحشی، گاو مشک) در زمستان به طور انحصاری از پوشش گیاهی پوشیده از برف تغذیه می کنند و پوشش عمیق برف و به ویژه پوسته سخت روی سطح آن که در شرایط یخبندان ایجاد می شود، آنها را محکوم به گرسنگی می کند. عمق برف ممکن است توزیع جغرافیایی گونه ها را محدود کند. به عنوان مثال، گوزن واقعی به مناطقی که ضخامت برف در زمستان بیش از 40-50 سانتی متر است، به شمال نفوذ نمی کند.

حالت نور.میزان تشعشعاتی که به سطح زمین می رسد با توجه به عرض جغرافیایی منطقه، طول روز، شفافیت جو و زاویه تابش پرتوهای خورشید تعیین می شود. در شرایط مختلف آب و هوایی، 70-42 درصد از ثابت خورشیدی به سطح زمین می رسد. روشنایی در سطح زمین بسیار متفاوت است. همه چیز به ارتفاع خورشید در بالای افق یا زاویه تابش پرتوهای خورشید، طول روز و شرایط آب و هوایی و شفافیت جو بستگی دارد. شدت نور نیز بسته به فصل و زمان روز در نوسان است. در مناطق خاصی از زمین، کیفیت نور نیز نابرابر است، به عنوان مثال، نسبت پرتوهای موج بلند (قرمز) و موج کوتاه (آبی و فرابنفش). شناخته شده است که پرتوهای موج کوتاه بیشتر از پرتوهای موج بلند توسط جو جذب و پراکنده می شوند.

در سیر تکامل، این محیط دیرتر از محیط آبی توسعه یافت. ویژگی آن گازی بودن آن است، بنابراین با رطوبت، چگالی و فشار کم و محتوای اکسیژن بالا مشخص می شود. در سیر تکامل، موجودات زنده سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره لازم را ایجاد کرده اند.

حیوانات در محیط زمین-هوا روی خاک یا از طریق هوا حرکت می کنند (پرندگان، حشرات) و گیاهان در خاک ریشه می گیرند. در این راستا، حیوانات ریه و نای را توسعه دادند و گیاهان دستگاه روزنه ای، یعنی. اندام هایی که ساکنان خشکی سیاره با آنها اکسیژن را مستقیماً از هوا جذب می کنند. اندام های اسکلتی به شدت توسعه یافته اند و از استقلال حرکت در خشکی اطمینان می دهند و بدن را با تمام اندام هایش در شرایط چگالی محیطی ناچیز، هزاران بار کمتر از آب، پشتیبانی می کنند. عوامل اکولوژیکی در محیط زمین-هوا در شدت نور زیاد، نوسانات قابل توجه دما و رطوبت هوا، همبستگی همه عوامل با موقعیت جغرافیایی، تغییر فصول و زمان روز با سایر زیستگاه ها متفاوت است. اثرات آنها بر موجودات به طور جدایی ناپذیری با حرکت هوا و موقعیت نسبت به دریاها و اقیانوس ها مرتبط است و با تأثیرات موجود در محیط آبی بسیار متفاوت است (جدول 1).

جدول 5

شرایط زیستگاه موجودات هوا و آب

(به گفته D.F. Mordukhai-Boltovsky، 1974)

حیوانات و گیاهان زمینی سازگاری های خود را با عوامل محیطی نامطلوب توسعه داده اند: ساختار پیچیده بدن و پوشش آن، تناوب و ریتم چرخه های زندگی، مکانیسم های تنظیم حرارت و غیره. تحرک هدفمند حیوانات در جستجوی غذا. هاگ‌ها، دانه‌ها و گرده‌ها و همچنین گیاهان و حیواناتی که زندگی آنها کاملاً با هوا مرتبط است، ایجاد شده است. یک رابطه عملکردی، منابع و مکانیکی بسیار نزدیک با خاک شکل گرفته است.

بسیاری از سازگاری ها در بالا به عنوان نمونه هایی در توصیف عوامل محیطی غیر زنده مورد بحث قرار گرفتند. بنابراین، اکنون دیگر تکرار نمی شود، زیرا در کلاس های عملی به آنها باز خواهیم گشت.

خاک به عنوان زیستگاه

زمین تنها سیاره ای است که دارای خاک (اداسفر، پدوسفر) است - یک پوسته خاص و بالای زمین. این پوسته در زمان قابل پیش بینی تاریخی شکل گرفته است - این همان سن زندگی زمینی در این سیاره است. برای اولین بار، M.V به سوال در مورد منشاء خاک پاسخ داد. لومونوسوف ("روی لایه های زمین"): "...خاک از پوسیدگی اجسام جانوران و گیاهان ... در طول زمان..." و دانشمند بزرگ روسی شما. شما. دوکوچایف (1899: 16) اولین کسی بود که خاک را یک جسم طبیعی مستقل نامید و ثابت کرد که خاک «... همان جسم طبیعی مستقل طبیعی است که هر گیاه، هر حیوان، هر ماده معدنی... نتیجه، یک تابع است. از مجموع فعالیت متقابل آب و هوای یک منطقه معین، موجودات گیاهی و جانوری آن، توپوگرافی و سن کشور...، در نهایت، زیر خاک، یعنی سنگ های مادر زمینی... همه این عوامل خاک ساز، در اصل. از نظر اندازه کاملاً هم ارز هستند و در تشکیل خاک معمولی نقش مساوی دارند...»

و خاك شناس معروف مدرن N.A. کاچینسکی (خاک، خواص و زندگی آن، 1975) تعریف زیر را از خاک ارائه می دهد: "خاک باید به عنوان تمام لایه های سطحی سنگ ها درک شود که تحت تأثیر مشترک آب و هوا (نور، گرما، هوا، آب) پردازش و تغییر می کند. موجودات گیاهی و جانوری».

عناصر ساختمانی اصلی خاک عبارتند از: پایه معدنی، مواد آلی، هوا و آب.

پایه معدنی (اسکلت)(50-60 درصد کل خاک) یک ماده معدنی است که در نتیجه سنگ کوه زیرین (مادر، خاک ساز) در نتیجه هوازدگی آن ایجاد می شود. اندازه ذرات اسکلتی از تخته سنگ و سنگ تا دانه های ریز ماسه و ذرات گل متغیر است. خواص فیزیکوشیمیایی خاک عمدتاً با ترکیب سنگهای خاک ساز تعیین می شود.

نفوذپذیری و تخلخل خاک که گردش آب و هوا را تضمین می کند به نسبت رس و ماسه در خاک و اندازه قطعات بستگی دارد. در آب و هوای معتدل، اگر خاک از مقادیر مساوی خاک رس و ماسه تشکیل شده باشد، ایده آل است. لوم را نشان می دهد. در این حالت، خاک ها در معرض خطر غرقاب شدن یا خشک شدن نیستند. هر دو به یک اندازه برای گیاهان و حیوانات مخرب هستند.

مواد آلی- تا 10 درصد خاک از زیست توده مرده (توده گیاهی - بستر برگها، شاخه ها و ریشه ها، تنه های مرده، کهنه های چمن، ارگانیسم های جانوران مرده) تشکیل شده است، خرد شده و توسط میکروارگانیسم ها و گروه های خاصی از خاک به هوموس تبدیل می شود. حیوانات و گیاهان عناصر ساده تری که در نتیجه تجزیه مواد آلی تشکیل شده اند دوباره توسط گیاهان جذب شده و در چرخه بیولوژیکی نقش دارند.

هوا(15-25٪) در خاک در حفره ها - منافذ، بین ذرات آلی و معدنی وجود دارد. در غیاب (خاک های رسی سنگین) یا پر شدن منافذ با آب (در هنگام سیل، ذوب شدن یخ های دائمی)، هوادهی در خاک بدتر شده و شرایط بی هوازی ایجاد می شود. در چنین شرایطی، فرآیندهای فیزیولوژیکی موجوداتی که اکسیژن مصرف می کنند - هوازی - مهار می شود و تجزیه مواد آلی کند است. به تدریج جمع می شوند و ذغال سنگ نارس را تشکیل می دهند. ذخایر بزرگ ذغال سنگ نارس برای باتلاق ها، جنگل های باتلاقی و جوامع تندرا معمول است. تجمع ذغال سنگ نارس به ویژه در مناطق شمالی، که در آن سردی و غرقابی خاک ها به یکدیگر وابسته بوده و مکمل یکدیگر هستند.

اب(25-30٪) در خاک با 4 نوع نشان داده می شود: گرانشی، رطوبت (محور)، مویرگی و بخار.

گرانشی- آب متحرک که فضاهای وسیعی را بین ذرات خاک اشغال می کند، تحت وزن خود تا سطح تراوش می کند. آب های زیرزمینی. به راحتی توسط گیاهان جذب می شود.

هیگروسکوپیک یا مرتبط- در اطراف ذرات کلوئیدی (رس، کوارتز) خاک جذب می شود و به دلیل پیوندهای هیدروژنی به شکل یک لایه نازک حفظ می شود. وقتی از دست آنها آزاد شد درجه حرارت بالا(102-105 درجه سانتیگراد). برای گیاهان غیر قابل دسترس است و تبخیر نمی شود. در خاک های رسی تا 15٪ از این آب وجود دارد، در خاک های شنی - 5٪.

مویرگی- در اطراف ذرات خاک توسط کشش سطحی نگهداری می شود. از طریق منافذ و کانال های باریک - مویرگ ها، از سطح آب های زیرزمینی بالا می رود یا از حفره ها با آب گرانشی جدا می شود. بهتر نگه دارید خاک های رسی، به راحتی تبخیر می شود. گیاهان به راحتی آن را جذب می کنند.

مشخصات کلیدر سیر تکامل، محیط زمین-هوا خیلی دیرتر از محیط آبی تسلط یافت. زندگی در خشکی مستلزم سازگاری هایی بود که تنها با سازماندهی نسبتاً بالایی هم در گیاهان و هم در حیوانات امکان پذیر شد. یکی از ویژگی های محیط زمین-هوای زندگی این است که موجوداتی که در اینجا زندگی می کنند توسط هوا و یک محیط گازی احاطه شده اند که با رطوبت، چگالی و فشار کم و محتوای اکسیژن بالا مشخص می شود. به طور معمول حیوانات در این محیط روی خاک ( بستر سخت ) حرکت می کنند و گیاهان در آن ریشه می زنند.

در محیط زمین-هوا، عوامل محیطی عامل تعدادی ویژگی مشخص دارند: شدت نور بالاتر در مقایسه با سایر محیط ها، نوسانات قابل توجه دما، تغییرات رطوبت بسته به موقعیت جغرافیایی، فصل و زمان روز (جدول 3).

جدول 3

شرایط زندگی برای موجودات در محیط هوا و آب (به گفته D.F. Mordukhai-Boltovsky، 1974)

تأثیر عوامل فوق به طور جدایی ناپذیر با حرکت توده های هوا - باد مرتبط است. در فرآیند تکامل، موجودات زنده محیط زمین-هوا سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره را ایجاد کرده اند. به عنوان مثال، اندام هایی ظاهر شده اند که جذب مستقیم اکسیژن اتمسفر را در طول تنفس فراهم می کنند (ریه ها و نای حیوانات، روزنه گیاهان). تشکیلات اسکلتی (اسکلت حیوانات، بافت های مکانیکی و حمایت کننده گیاهان) رشد قوی داشته اند که از بدن در شرایط کم تراکم محیطی حمایت می کنند. سازگاری‌هایی برای محافظت در برابر عوامل نامطلوب، مانند تناوب و ریتم چرخه‌های زندگی، ساختار پیچیده پوشش، مکانیسم‌های تنظیم حرارت و غیره ایجاد شده‌اند. ارتباط نزدیک با خاک (اندام‌های حیوان، ریشه‌های گیاه) ایجاد شده است. تحرک حیوانات در جستجوی غذا توسعه یافته است و جریان های هوا دانه ها، میوه ها و گرده های گیاهان، حیوانات پرنده ظاهر شده اند.

اجازه دهید ویژگی های تاثیر عوامل محیطی اساسی بر گیاهان و جانوران در محیط زمین-هوای زندگی را در نظر بگیریم.

چگالی هوا کمنیروی بالابر کم و بحث ناچیز آن را تعیین می کند. همه ساکنان هوا از نزدیک با سطح زمین در ارتباط هستند که برای اتصال و پشتیبانی از آنها استفاده می کند. چگالی هوا هنگام حرکت در امتداد سطح زمین مقاومت بالایی برای بدن ایجاد نمی کند، اما حرکت عمودی را دشوار می کند. برای بیشتر موجودات زنده ماندن در هوا فقط با استقرار یا جستجوی طعمه همراه است.

نیروی بالابر کم هوا حداکثر جرم و اندازه موجودات زمینی را تعیین می کند. بزرگترین حیوانات روی سطح زمین از غول های محیط آبی کوچکتر هستند. پستانداران بزرگ (به اندازه و جرم یک نهنگ امروزی) نمی توانند در خشکی زندگی کنند، زیرا با وزن خود له می شوند. دایناسورهای غول پیکر مزوزوئیک سبک زندگی نیمه آبی داشتند. مثال دیگر: گیاهان بلند و راست چوب قرمز (Sequoja sempervirens) که به 100 متر می رسند، دارای چوب نگهدارنده قوی هستند، در حالی که در تالی جلبک قهوه ای غول پیکر Macrocystis، که تا 50 متر رشد می کند، عناصر مکانیکی فقط بسیار ضعیف در هسته جدا شده اند. بخشی از تالوس

چگالی کم هوا مقاومت کمی در برابر حرکت ایجاد می کند. مزایای اکولوژیکی این ویژگی محیط هوا توسط بسیاری از حیوانات خشکی در طول تکامل مورد استفاده قرار گرفت و توانایی پرواز را به دست آورد. 75 درصد از تمام گونه های جانوران خشکی قادر به پرواز فعال هستند. اینها بیشتر حشرات و پرندگان هستند، اما پستانداران و خزندگان نیز وجود دارند. حیوانات خشکی عمدتاً با کمک تلاش های عضلانی پرواز می کنند. برخی از حیوانات می توانند با استفاده از جریان هوا سر بخورند.

با توجه به تحرک هوا که در لایه های زیرین جو وجود دارد، حرکت عمودی و افقی توده های هوا، پرواز غیرفعال انواع خاصی از موجودات ممکن است، توسعه یافته است. ناهنجاری --پراکندگی توسط جریان هوا ارگانیسم هایی که به طور غیرفعال توسط جریان های هوا منتقل می شوند در مجموع نامیده می شوند آئروپلانکتون،با قیاس با ساکنان پلانکتون محیط آبی. برای پرواز غیرفعال در امتداد N.M. چرنوا، A.M. ارگانیسم های Bylova (1988) سازگاری های ویژه ای دارند - اندازه بدن کوچک، افزایش سطح آن به دلیل رشد، تکه تکه شدن قوی، سطح نسبی بزرگ بال ها، استفاده از تار و غیره.

دانه‌ها و میوه‌های بی‌نظیر گیاهان نیز دارای اندازه‌های بسیار کوچک (مثلاً دانه‌های علف آتشین) یا زائده‌های مختلف بال‌شکل (maple Acer pseudoplatanum) و چتر نجات (قاصدک Taraxacum officinale) هستند.

گیاهان گرده افشانی شده با باد دارای تعدادی سازگاری هستند که خواص آیرودینامیکی گرده را بهبود می بخشد. پوشش گل آنها معمولاً کاهش می یابد و بساک ها به هیچ وجه از باد محافظت نمی شوند.

در پراکندگی گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم ها، جریان هوای معمولی عمودی و بادهای ضعیف نقش اصلی را ایفا می کنند. طوفان ها و طوفان ها نیز تأثیر زیست محیطی قابل توجهی بر موجودات زمینی دارند. غالباً بادهای شدید، به ویژه در یک جهت، شاخه ها و تنه درختان را به سمت بادگیر خم کرده و باعث تشکیل تاج هایی به شکل پرچم می شود.

در مناطقی که بادهای شدید دائما می وزد، ترکیب گونه ای حیوانات پرنده کوچک معمولا ضعیف است، زیرا آنها قادر به مقاومت در برابر جریان های هوایی قدرتمند نیستند. بنابراین، زنبور عسلفقط با قدرت باد تا 7 - 8 متر بر ثانیه پرواز می کند و شته ها - با بادهای بسیار ضعیف که از 2.2 متر بر ثانیه تجاوز نمی کند. حیوانات در این مکان ها پوشش های متراکمی ایجاد می کنند که بدن را از خنک شدن و از دست دادن رطوبت محافظت می کند. در جزایر اقیانوسی با بادهای شدید مداوم، پرندگان و به ویژه حشرات غالب هستند، با از دست دادن توانایی پرواز، آنها فاقد بال هستند، زیرا کسانی که قادر به بلند شدن در هوا هستند توسط باد به دریا منفجر می شوند و می میرند.

باد باعث تغییر در شدت تعرق در گیاهان می شود و به ویژه در هنگام بادهای خشک که هوا را خشک می کند و می تواند منجر به مرگ گیاهان شود، مشخص می شود. نقش اکولوژیکی اصلی حرکات افقی هوا (بادها) غیر مستقیم است و شامل تقویت یا تضعیف تأثیر عوامل محیطی مهم مانند دما و رطوبت بر موجودات زمینی است. بادها باعث افزایش ترشح رطوبت و گرما از حیوانات و گیاهان می شود.

وقتی باد وجود دارد تحمل گرما آسانتر و یخبندان دشوارتر است و خشک شدن و سرد شدن موجودات سریعتر اتفاق می افتد.

موجودات زمینی در شرایط فشار نسبتا کم وجود دارند که ناشی از چگالی کم هوا است. به طور کلی، موجودات خشکی بیش از موجودات آبی تنوباتیک هستند، زیرا نوسانات فشار طبیعی در محیط آنها به کسری از جو می رسد و برای آنهایی که به ارتفاعات بالا می روند، به عنوان مثال، پرندگان، از 1/3 نرمال تجاوز نمی کند.

ترکیب گاز هواهمانطور که قبلاً گفته شد، در لایه زمینی جو کاملاً همگن است (اکسیژن - 20.9٪، نیتروژن - 78.1٪، گازها - 1٪، دی اکسید کربن - 0.03٪ حجمی) به دلیل ظرفیت انتشار بالا و ثابت آن. اختلاط توسط جریان های همرفت و باد. در عین حال، ناخالصی های مختلف گاز، قطرات مایع، ذرات گرد و غبار (جامد) که از منابع محلی وارد اتمسفر می شوند، اغلب اهمیت زیست محیطی قابل توجهی دارند.

اکسیژن به دلیل محتوای دائمی بالای آن در هوا، عامل محدود کننده زندگی در محیط زمینی نیست. محتوای بالای اکسیژن به افزایش متابولیسم در موجودات زمینی کمک کرد و هومیوترمی حیوانی بر اساس راندمان بالای فرآیندهای اکسیداتیو به وجود آمد. فقط در مکان ها، تحت شرایط خاص، کمبود اکسیژن موقت ایجاد می شود، به عنوان مثال، در تجزیه بقایای گیاهی، ذخایر غلات، آرد و غیره.

در مناطق خاصی از لایه هوای سطحی، محتوای دی اکسید کربن می تواند در محدوده های نسبتاً قابل توجهی تغییر کند. بنابراین در صورت نبود باد در مراکز صنعتی و شهرهای بزرگ، غلظت آن ده برابر می شود.

تغییرات روزانه منظم در محتوای دی اکسید کربن در لایه های زمین وجود دارد که توسط ریتم فتوسنتز گیاه تعیین می شود (شکل 17).

برنج. 17. تغییرات روزانه پروفایل عمودیغلظت CO 2 در هوای جنگل (از W. Larcher, 1978)

با استفاده از مثال تغییرات روزانه در پروفایل عمودی غلظت CO 2 در هوای جنگل، نشان داده شده است که در طول روز، در سطح تاج درختان، دی اکسید کربن صرف فتوسنتز می شود و در غیاب باد، یک منطقه ضعیف است. در CO 2 (305 ppm) در اینجا تشکیل می شود که CO از جو و خاک (تنفس خاک) وارد می شود. در شب، یک طبقه بندی هوای پایدار با افزایش غلظت CO 2 در لایه خاک ایجاد می شود. نوسانات فصلی دی اکسید کربن با تغییر در میزان تنفس موجودات زنده، عمدتا میکروارگانیسم های خاک، همراه است.

در غلظت های بالا، دی اکسید کربن سمی است، اما چنین غلظت هایی در طبیعت نادر است. محتوای کم CO 2 روند فتوسنتز را مهار می کند. برای افزایش سرعت فتوسنتز در گلخانه ها و گرمخانه ها (در شرایط زمین بسته)، غلظت دی اکسید کربن اغلب به طور مصنوعی افزایش می یابد.

برای اکثر ساکنان محیط خشکی، نیتروژن هوا یک گاز بی اثر است، اما میکروارگانیسم هایی مانند باکتری های ندول، ازتوباکتری ها و کلستریدیاها توانایی اتصال آن را دارند و در چرخه بیولوژیکی درگیر می کنند.

منبع اصلی مدرن فیزیکی و آلودگی شیمیاییجو انسان زا است: شرکت های صنعتی و حمل و نقل، فرسایش خاک، و غیره. بنابراین، دی اکسید گوگرد برای گیاهان در غلظت هایی از یک پنجاه هزارم تا یک میلیونم حجم هوا سمی است. گلسنگ ها زمانی می میرند که اثری از دی اکسید گوگرد در محیط وجود داشته باشد. بنابراین، گیاهانی که به طور خاص به SO 2 حساس هستند اغلب به عنوان شاخص محتوای آن در هوا استفاده می شود. صنوبر و کاج معمولی، افرا، نمدار و توس به دود حساس هستند.

حالت نور.میزان تشعشعاتی که به سطح زمین می رسد با توجه به عرض جغرافیایی منطقه، طول روز، شفافیت جو و زاویه تابش پرتوهای خورشید تعیین می شود. در شرایط مختلف آب و هوایی، 70-42 درصد از ثابت خورشیدی به سطح زمین می رسد. عبور از جو تابش خورشیدینه تنها از نظر کمی، بلکه در ترکیب نیز دستخوش تعدادی تغییرات می شود. تشعشعات موج کوتاه توسط محافظ ازن و اکسیژن موجود در هوا جذب می شود. پرتوهای مادون قرمز در جو توسط بخار آب و دی اکسید کربن جذب می شوند. بقیه به صورت تابش مستقیم یا پراکنده به سطح زمین می رسد.

ترکیب تابش مستقیم و پراکنده خورشید از 7 تا 7 اینچ از کل تابش را تشکیل می دهد، در حالی که در روزهای ابری تابش پراکنده 100٪ است. در عرض های جغرافیایی بالا، تابش پراکنده غالب است، در حالی که در مناطق استوایی، تابش مستقیم غالب است. تابش پراکنده حاوی 80٪ پرتوهای زرد قرمز در ظهر است، تابش مستقیم - از 30 تا 40٪. در روشنی روزهای آفتابیتابش خورشیدی که به سطح زمین می رسد از 45٪ نور مرئی (380 - 720 نانومتر) و 45٪ تابش مادون قرمز تشکیل شده است. فقط 10 درصد از آن می آید اشعه ماوراء بنفش. رژیم تشعشع به طور قابل توجهی تحت تأثیر گرد و غبار اتمسفر است. به دلیل آلودگی آن، در برخی شهرها ممکن است میزان روشنایی 15 درصد یا کمتر از روشنایی خارج از شهر باشد.

روشنایی در سطح زمین بسیار متفاوت است. همه چیز به ارتفاع خورشید در بالای افق یا زاویه تابش پرتوهای خورشید، طول روز و شرایط آب و هوایی و شفافیت جو بستگی دارد (شکل 18).

برنج. 18. توزیع تابش خورشید بسته به ارتفاع خورشید در بالای افق (A 1 - زیاد، A 2 - کم)

بسته به فصل و زمان روز، شدت نور نیز در نوسان است. در مناطق خاصی از زمین، کیفیت نور نیز نابرابر است، به عنوان مثال، نسبت پرتوهای موج بلند (قرمز) و موج کوتاه (آبی و فرابنفش). شناخته شده است که پرتوهای موج کوتاه بیشتر از پرتوهای موج بلند توسط جو جذب و پراکنده می شوند. بنابراین در مناطق کوهستانی همیشه تابش خورشیدی موج کوتاه بیشتری وجود دارد.

درختان، درختچه ها و محصولات زراعی منطقه را سایه می اندازند و ریزاقلیم خاصی ایجاد می کنند و تشعشعات ضعیف کننده ای ایجاد می کنند (شکل 19).

برنج. 19.

الف - در یک جنگل کاج کمیاب؛ ب - در محصولات ذرت از تشعشعات فعال فتوسنتزی ورودی، 12-6٪ (R) از سطح کاشت منعکس می شود.

بنابراین، در زیستگاه های مختلف نه تنها شدت تابش متفاوت است، بلکه ترکیب طیفی آن، مدت زمان روشنایی گیاهان، توزیع مکانی و زمانی نور با شدت های مختلف و غیره نیز متفاوت است. بر این اساس، سازگاری موجودات با زندگی در یک محیط های زمینی تحت یک رژیم نوری نیز متنوع هستند. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، در رابطه با نور سه گروه اصلی از گیاهان وجود دارد: نور دوست(هلیوفیت ها) سایه دوست(Sciophytes) و مقاوم در برابر سایهگیاهان نور دوست و سایه دوست در موقعیت بهینه اکولوژیکی خود متفاوت هستند.

در گیاهان نور دوست در ناحیه نور کامل خورشید قرار دارد. سایه های قوی بر روی آنها تأثیر منفی می گذارد. اینها گیاهان مناطق باز یا چمن های استپی و چمنزاری با نور خوب (لایه بالایی توده چمن)، گلسنگ های سنگی، گیاهان علفی اوایل بهار جنگل های برگریز، بیشتر هستند. گیاهان کشت شده زمین بازو علف های هرز و غیره. گیاهان سایه دوست در مناطق کم نور بهینه هستند و نمی توانند نور شدید را تحمل کنند. اینها عمدتاً لایه‌های سایه‌دار پایین‌تر جوامع گیاهی پیچیده هستند، که در آن سایه‌زنی نتیجه «شنود» نور توسط گیاهان بلندتر و ساکنان آن است. این شامل بسیاری از گیاهان داخلی و گلخانه ای است. در بیشتر موارد، اینها از پوشش علفی یا فلور اپی فیت جنگل های استوایی می آیند.

منحنی اکولوژیکی رابطه با نور در گیاهان مقاوم به سایه تا حدودی نامتقارن است، زیرا آنها در نور کامل بهتر رشد می کنند و رشد می کنند، اما به خوبی با نور کم سازگار می شوند. آنها یک گروه رایج و بسیار انعطاف پذیر از گیاهان در محیط های خشکی هستند.

گیاهان موجود در محیط زمین-هوا سازگاری هایی با آن ایجاد کرده اند شرایط مختلفرژیم نور: تشریحی-مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و غیره.

یک مثال واضح از سازگاری های آناتومیکی و مورفولوژیکی، تغییر ظاهر در شرایط مختلف نور است، به عنوان مثال، اندازه نابرابر تیغه های برگ در گیاهان مربوط به موقعیت سیستماتیک، اما زندگی در نورهای مختلف (زنگ علفزار - Campanula patula و جنگل - C. تراشلیوم، بنفشه مزرعه - Viola arvensis، رشد در مزارع، علفزارها، لبه‌های جنگل و بنفشه‌های جنگلی - V. mirabilis)، شکل. 20.

برنج. 20. توزیع اندازه برگها بسته به شرایط رویشگاه گیاه: از مرطوب تا خشک و از سایه تا آفتابی

توجه داشته باشید.منطقه سایه دار با شرایط حاکم در طبیعت مطابقت دارد

در شرایط نور زیاد و کمبود، آرایش فضایی تیغه های برگ در گیاهان به طور قابل توجهی متفاوت است. در گیاهان هلیوفیت، برگها جهت کاهش هجوم تشعشعات در "خطرناک ترین" ساعات روز در نظر گرفته شده اند. تیغه های برگ به صورت عمودی یا با زاویه زیادی نسبت به صفحه افقی قرار دارند، بنابراین در طول روز برگ ها عمدتاً پرتوهای لغزنده دریافت می کنند (شکل 21).

این امر به ویژه در بسیاری از گیاهان استپی مشخص است. یک سازگاری جالب برای تضعیف تابش دریافتی در گیاهان به اصطلاح "قطب نما" (کاهوی وحشی - Lactuca serriola و غیره) است. برگهای کاهوی وحشی در یک صفحه قرار دارند و جهت آن از شمال به جنوب است و در ظهر ورود تشعشع به سطح برگ حداقل است.

در گیاهان مقاوم به سایه، برگها به گونه ای چیده شده اند که حداکثر تابش تابشی را دریافت کنند.

برنج. 21.

1،2 - برگهایی با زوایای مختلف تمایل. S 1، S 2 - تابش مستقیم به آنها می رسد. Stot - کل مصرف آن به گیاه

اغلب، گیاهان مقاوم در برابر سایه قادر به حرکات محافظتی هستند: تغییر موقعیت تیغه های برگ هنگام قرار گرفتن در معرض نور قوی. مناطق پوشش چمن با برگ های اگزالیس چین خورده به طور نسبی با محل شعله های بزرگ خورشید منطبق است. تعدادی از ویژگی های تطبیقی ​​را می توان در ساختار برگ به عنوان گیرنده اصلی تابش خورشیدی مشاهده کرد. به عنوان مثال، در بسیاری از هلیوفیت ها، سطح برگ به انعکاس نور خورشید (براق - در لورل، پوشیده شده با یک پوشش مودار سبک - در کاکتوس، سرخوشی) یا تضعیف اثر آنها (کوتیکول ضخیم، بلوغ متراکم) کمک می کند. ساختار داخلی برگ با رشد قدرتمند بافت پالیزید و وجود تعداد زیادی کلروپلاست کوچک و سبک مشخص می شود (شکل 22).

یکی از واکنش های حفاظتی کلروپلاست ها در برابر نور اضافی، توانایی آنها در تغییر جهت و حرکت در داخل سلول است که به وضوح در گیاهان سبک بیان می شود.

در نور روشن، کلروپلاست ها یک موقعیت دیواری در سلول را اشغال می کنند و به یک "لبه" در جهت پرتوها تبدیل می شوند. در نور کم، آنها به صورت پراکنده در سلول پخش می شوند یا در قسمت پایینی آن تجمع می یابند.

برنج. 22.

1 - سرخدار؛ 2- کاج اروپایی؛ 3 - سم; 4 - کلوچه بهاره (به گفته T.K. Goryshina, E.G. Spring, 1978)

سازگاری های فیزیولوژیکیگیاهان در شرایط نوری محیط زمین-هوا عملکردهای حیاتی مختلفی را پوشش می دهند. مشخص شده است که در گیاهان نور دوست، فرآیندهای رشد در مقایسه با گیاهان سایه دار حساسیت بیشتری نسبت به کمبود نور نشان می دهند. در نتیجه، افزایش ساقه‌ها افزایش می‌یابد که به گیاهان کمک می‌کند تا به نور نفوذ کنند و به لایه‌های بالایی جوامع گیاهی برسند.

سازگاری های فیزیولوژیکی اصلی با نور در ناحیه فتوسنتز نهفته است. به طور کلی، تغییر در فتوسنتز بسته به شدت نور با "منحنی نور فتوسنتز" بیان می شود. پارامترهای زیر از اهمیت اکولوژیکی برخوردار هستند (شکل 23).

• 1. نقطه تلاقی منحنی با محور ارتین (شکل 23، آ)مربوط به بزرگی و جهت تبادل گاز در گیاهان در تاریکی کامل است: فتوسنتز وجود ندارد، تنفس صورت می گیرد (نه جذب، بلکه آزاد شدن CO 2)، بنابراین نقطه ای را در زیر محور x قرار دهید.
• 2. نقطه تلاقی منحنی نور با محور آبسیسا (شکل 23، ب)"نقطه جبران" را مشخص می کند، به عنوان مثال، شدت نوری که در آن فتوسنتز (جذب CO 2) تنفس را متعادل می کند (رهاسازی CO2).
• 3. شدت فتوسنتز با افزایش نور فقط تا حد معینی افزایش می یابد، سپس ثابت می ماند - منحنی نور فتوسنتز به "فلات اشباع" می رسد.

برنج. 23.

الف - نمودار کلی؛ B -- منحنی برای گیاهان نور دوست (1) و مقاوم در برابر سایه (2).

در شکل 23، منطقه عطف به طور معمول با یک منحنی صاف تعیین می شود که شکست آن مربوط به یک نقطه است. V.تابش نقطه c بر روی محور x (نقطه d) شدت نور "اشباع" را مشخص می کند، یعنی مقداری که بالاتر از آن نور دیگر شدت فتوسنتز را افزایش نمی دهد. برآمدگی بر روی محور ارتین (نقطه د)مربوط به بالاترین شدت فتوسنتز برای یک گونه معین در یک محیط زمین-هوای معین است.

4. یک مشخصه مهم منحنی نور، زاویه شیب (a) به آبسیسا است که نشان دهنده درجه افزایش فتوسنتز با افزایش تابش (در منطقه با شدت نور نسبتا کم) است.

گیاهان در پاسخ به نور پویایی فصلی از خود نشان می دهند. بنابراین، در جگر مودار (Carex pilosa) در اوایل بهاردر جنگل، برگ های تازه ظهور شده دارای یک فلات اشباع نور فتوسنتز در 20-25 هزار لوکس با سایه تابستانی در همان گونه هستند، منحنی های وابستگی فتوسنتز به نور مطابق با پارامترهای "سایه" می شوند. برگها توانایی استفاده مؤثرتر از نور ضعیف را به دست می آورند، همین برگها پس از زمستان گذرانی در زیر سایه بان یک جنگل بهاری بدون برگ، دوباره ویژگی های "سبک" فتوسنتز را نشان می دهند.

یک شکل منحصر به فرد سازگاری فیزیولوژیکی در هنگام کمبود شدید نور، از دست دادن توانایی گیاه برای فتوسنتز و انتقال به تغذیه هتروتروف با مواد آلی آماده است. گاهی اوقات چنین انتقالی به دلیل از دست دادن کلروفیل توسط گیاهان، به عنوان مثال، ارکیده های سایه دار غیر قابل برگشت می شود. جنگل های صنوبر(Goodyera repens، Weottia nidus avis)، whirligig (Monotropa hypopity). آنها از مواد آلی مرده به دست آمده از درختان و سایر گیاهان زندگی می کنند. این روشتغذیه را ساپروفیت می گویند و گیاهان را ساپروفیت ها

برای اکثریت قریب به اتفاق حیوانات خشکی‌زی با فعالیت شبانه روزی، بینایی یکی از روش‌های جهت‌یابی است. مهمبرای جستجوی طعمه بسیاری از گونه های جانوری نیز دارای دید رنگی هستند. در این راستا، حیوانات، به ویژه قربانیان، ویژگی های سازگاری را توسعه دادند. اینها شامل رنگ‌های محافظ، استتار و هشداردهنده، شباهت محافظ، تقلید و غیره است. ظهور گل‌های رنگارنگ گیاهان عالی نیز با ویژگی‌های دستگاه بینایی گرده‌افشان و در نهایت با رژیم نوری محیط همراه است.

حالت آب.کمبود رطوبت یکی از مهمترین آنهاست ویژگی های ضروریمحیط زمین-هوای زندگی تکامل موجودات زمینی از طریق سازگاری با به دست آوردن و حفظ رطوبت صورت گرفت. رژیم های رطوبت محیط در خشکی متفاوت است - از اشباع کامل و ثابت هوا با بخار آب، که در آن چندین هزار میلی متر بارندگی در سال می بارد (مناطق آب و هوای استوایی و موسمی - گرمسیری) تا عدم وجود تقریباً کامل آنها در خشکی. هوای بیابان ها بنابراین در بیابان های گرمسیری میانگین بارندگی سالانه کمتر از 100 میلی متر در سال است و در عین حال هر سال باران نمی بارد.

میزان بارندگی سالانه همیشه امکان ارزیابی ذخیره آب موجودات را فراهم نمی کند، زیرا همین مقدار می تواند آب و هوای بیابانی (در مناطق نیمه گرمسیری) و بسیار مرطوب (در قطب شمال) را مشخص کند. نسبت بارندگی و تبخیر (کل تبخیر سالانه از سطح آب آزاد) نقش مهمی ایفا می کند که در آن نیز یکسان نیست. مناطق مختلفکره زمین مناطقی که این مقدار از میزان بارندگی سالانه بیشتر باشد نامیده می شود خشک(خشک، خشک). به عنوان مثال، در اینجا، گیاهان در بیشتر فصل رشد، کمبود رطوبت را تجربه می کنند. به مناطقی که گیاهان در آنها رطوبت دارند گفته می شود مرطوب،یا مرطوب مناطق انتقال اغلب شناسایی می شوند - نیمه خشک(نیمه خشک).

وابستگی پوشش گیاهی به میانگین بارندگی و دما سالانه در شکل 1 نشان داده شده است. 24.

برنج. 24.

1- جنگل استوایی؛ 2- جنگل برگریز؛ 3 - استپ؛ 4 - صحرا; 5- جنگل سوزنی برگ؛ 6- تاندراهای قطبی و کوهستانی

تامین آب موجودات زمینی به رژیم بارش، وجود مخازن، ذخایر رطوبتی خاک، نزدیکی آب های زیرزمینی و غیره بستگی دارد.

در شکل 25 از چپ به راست انتقال از جلبک های پایینی را نشان می دهد که در آب با سلول های بدون واکوئل زندگی می کنند به جلبک های زمینی poikilohydric اولیه، تشکیل واکوئل ها در سبز آبی و چاروفیت ها، انتقال از تالوفیت ها با واکوئل به کورموفیت های هومویودریک (توزیع خزه ها - هیدروفیت ها). هنوز محدود به زیستگاه هایی با هوای با رطوبت بالا است، در زیستگاه های خشک خزه ها پویکیلوهیدریک ثانویه می شوند. در بین سرخس ها و گلدان ها (اما نه در میان اسپرم ها) اشکال پویکیلوهیدریک ثانویه نیز وجود دارد. بیشتر گیاهان برگی به دلیل وجود محافظ کوتیکولی در برابر تعرق و واکوئل شدن قوی سلول هایشان هومیوهیدریک هستند. لازم به ذکر است که خشکی دوستی حیوانات و گیاهان فقط مختص محیط زمین-هوا است.

برنج. 2

نزولات جوی (باران، تگرگ، برف) علاوه بر تامین آب و ایجاد ذخایر رطوبتی، اغلب نقش زیست محیطی دیگری نیز ایفا می کند. به عنوان مثال، در هنگام باران های شدید، خاک زمانی برای جذب رطوبت ندارد، آب به سرعت در جریان های قوی جریان می یابد و اغلب گیاهان ضعیف، حیوانات کوچک و خاک حاصلخیز را به دریاچه ها و رودخانه ها می برد. در دشت های سیلابی، باران می تواند باعث سیل شود و در نتیجه اثرات نامطلوبی بر گیاهان و حیوانات ساکن در آنجا داشته باشد. در مکان های سیل زده دوره ای، جانوران و گیاهان منحصر به فرد دشت سیلابی تشکیل می شود.

تگرگ بر گیاهان و جانوران نیز تأثیر منفی می گذارد. محصولات کشاورزی در مزارع منفرد گاهی در اثر این بلای طبیعی به طور کامل از بین می روند.

نقش اکولوژیکی پوشش برف متنوع است. برای گیاهانی که جوانه های تجدید شونده در خاک یا نزدیک سطح آن قرار دارند و برای بسیاری از حیوانات کوچک، برف نقش یک پوشش عایق حرارت را ایفا می کند و از آنها در برابر دمای پایین زمستان محافظت می کند. هنگامی که یخبندان زیر یک لایه 20 سانتی متری برف بالای 14- درجه سانتیگراد باشد، دمای خاک کمتر از 0.2 درجه سانتیگراد نمی شود. پوشش عمیق برف قسمت‌های سبز گیاهان را از یخ زدگی محافظت می‌کند، مانند Veronica officinalis، علف سم‌دار و غیره که بدون ریزش برگ‌ها زیر برف می‌روند. حیوانات کوچک خشکی در زمستان سبک زندگی فعالی را دنبال می کنند و گالری های متعددی از معابر زیر برف و ضخامت آن ایجاد می کنند. در حضور مواد غذایی غنی شده، جوندگان (موش های چوبی و گلو زرد، تعدادی موش، موش آبیو غیره.). در هنگام یخبندان شدید، باقرقره فندقی، کبک و باقرقره سیاه زیر برف پنهان می شوند.

پوشش برف زمستانی اغلب حیوانات بزرگ را از دستیابی به غذا و حرکت جلوگیری می کند، به خصوص زمانی که پوسته یخی روی سطح تشکیل می شود. بنابراین، گوزن ها (Alces alces) آزادانه بر لایه ای از برف تا عمق 50 سانتی متر غلبه می کنند، اما این برای حیوانات کوچکتر غیرقابل دسترس است. اغلب در زمستان های برفی، مرگ آهو و گراز وحشی مشاهده می شود.

مقادیر زیاد برف نیز تأثیر منفی بر گیاهان دارد. علاوه بر آسیب های مکانیکی به شکل برف گیر یا برف دم، یک لایه ضخیم برف می تواند منجر به میرایی گیاهان شود و هنگامی که برف آب می شود، به ویژه در یک بهار طولانی، گیاهان را خیس می کند.

برنج. 26.

گیاهان و حیوانات در زمستان با برف کم از دمای پایین و باد شدید رنج می برند. بنابراین، در سال هایی که برف کم است، جوندگان موش مانند، خال ها و سایر حیوانات کوچک می میرند. در عین حال، در عرض‌های جغرافیایی که بارش در زمستان به شکل برف می‌بارد، گیاهان و حیوانات از نظر تاریخی با زندگی در برف یا روی سطح آن سازگار شده‌اند و ویژگی‌های مختلف آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره را ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال، در برخی از حیوانات سطح نگهدارنده پاهای آنها در زمستان با رشد بیش از حد آنها با موهای درشت (شکل 26)، پرها، و اسکیت های شاخی افزایش می یابد.

برخی دیگر مهاجرت می کنند یا در حالت غیرفعال قرار می گیرند - خواب، خواب زمستانی، دیاپوز. تعدادی از حیوانات به تغذیه از انواع خاصی از خوراک روی می آورند.

برنج. 5.27.

سفیدی پوشش برف حیوانات تیره رنگ را نشان می دهد. تغییر فصلی رنگ در کبک پترمیگان و تاندرا، ارمنی (شکل 27)، خرگوش کوهی، راسو و روباه قطبی بدون شک با انتخاب استتار برای مطابقت با رنگ زمینه مرتبط است.

بارش، علاوه بر تأثیر مستقیم آن بر موجودات، رطوبت هوا را تعیین می کند، که همانطور که قبلا ذکر شد، نقش مهمی در زندگی گیاهان و حیوانات دارد، زیرا بر شدت متابولیسم آب آنها تأثیر می گذارد. تبخیر از سطح بدن حیوانات و تعرق در گیاهان شدیدتر است، هر چه هوا کمتر از بخار آب اشباع شود.

جذب توسط قسمت‌های بالای زمینی رطوبت قطره‌ای-مایع که به صورت باران می‌ریزد، و همچنین رطوبت بخار از هوا، در گیاهان عالی در اپی‌فیت‌های جنگل‌های استوایی یافت می‌شود که رطوبت را در تمام سطح برگ‌ها جذب می‌کنند و ریشه های هوایی شاخه های برخی از درختچه ها و درختان، به عنوان مثال ساکسول ها - Halaxylon persicum، H. aphyllum، می توانند رطوبت بخار را از هوا جذب کنند. در گیاهان با هاگ بالاتر و به ویژه گیاهان پایین تر، جذب رطوبت توسط قسمت های بالای زمین یک روش متداول تغذیه آب (خزه، گلسنگ و غیره) است. با کمبود رطوبت، خزه ها و گلسنگ ها می توانند زنده بمانند مدت زمان طولانیدر حالتی نزدیک به هوای خشک، در حال سقوط در انیمیشن معلق. اما به محض بارندگی، این گیاهان به سرعت رطوبت را با تمام قسمت های زمین جذب می کنند، نرمی را به دست می آورند، تورور را احیا می کنند و فرآیندهای فتوسنتز و رشد را از سر می گیرند.

در گیاهانی که در رویشگاه های خشکی بسیار مرطوب هستند، اغلب نیاز به حذف رطوبت اضافی وجود دارد. به عنوان یک قاعده، این اتفاق می افتد زمانی که خاک به خوبی گرم می شود و ریشه ها به طور فعال آب را جذب می کنند، و تعرق وجود ندارد (در صبح یا در هنگام مه، زمانی که رطوبت هوا 100٪ است).

رطوبت اضافی توسط روده --این آزاد شدن آب از طریق سلولهای دفعی ویژه است که در امتداد لبه یا در نوک برگ قرار دارند (شکل 28).

برنج. 28.

1 - در غلات، 2 - در توت فرنگی، 3 - در لاله، 4 - در گیاه شیر، 5 - در بلالیا سرماتی، 6 - در شبدر

نه تنها هیگروفیت ها، بلکه بسیاری از مزوفیت ها نیز قابلیت روده شدن دارند. به عنوان مثال، در استپ های اوکراین، روده در بیش از نیمی از گونه های گیاهی یافت شد. بسیاری از علف های علفزار آنقدر مرطوب می شوند که سطح خاک را خیس می کنند. این گونه است که حیوانات و گیاهان با توزیع فصلی بارش، کمیت و ماهیت آن سازگار می شوند. این ترکیب گیاهان و جانوران، زمان فازهای خاصی در چرخه رشد آنها را تعیین می کند.

رطوبت نیز تحت تأثیر تراکم بخار آب است که اغلب در لایه سطحی هوا هنگام تغییر دما رخ می دهد. شبنم زمانی ظاهر می شود که دما در عصر کاهش یابد. غالباً شبنم به اندازه ای می افتد که گیاهان را به وفور خیس می کند ، به خاک می ریزد ، رطوبت هوا را افزایش می دهد و شرایط مطلوبی را برای موجودات زنده ایجاد می کند ، به ویژه هنگامی که بارش های دیگر کم باشد. گیاهان به رسوب شبنم کمک می کنند. با خنک شدن در شب، بخار آب را روی خود متراکم می کنند. رژیم رطوبت به طور قابل توجهی تحت تأثیر مه، ابرهای غلیظ و سایر پدیده های طبیعی است.

هنگام توصیف کمی زیستگاه گیاه بر اساس فاکتور آب، از شاخص هایی استفاده می شود که محتوای و توزیع رطوبت را نه تنها در هوا، بلکه در خاک نیز نشان می دهد. آب خاک،یا رطوبت خاک، یکی از منابع اصلی رطوبت برای گیاهان است. آب موجود در خاک به صورت تکه تکه با منافذ با اندازه ها و اشکال مختلف در هم آمیخته است و دارای سطح بزرگبخش با خاک، حاوی تعدادی کاتیون و آنیون است. از این رو، رطوبت خاک از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی ناهمگن است. تمام آب موجود در خاک توسط گیاهان قابل استفاده نیست. آب خاک بر اساس وضعیت فیزیکی، تحرک، در دسترس بودن و اهمیت آن برای گیاهان به دو دسته گرانشی، رطوبت سنجی و مویرگی تقسیم می شود.

خاک همچنین حاوی رطوبت بخار است که تمام منافذ بدون آب را اشغال می کند. این تقریباً همیشه (به جز در خاک های بیابانی) بخار آب اشباع است. هنگامی که دما به زیر 0 درجه سانتیگراد می رسد، رطوبت خاک به یخ تبدیل می شود (در ابتدا آب آزاد و با خنک شدن بیشتر - بخشی از آب محدود).

مقدار کل آبی که می تواند توسط خاک نگهداری شود (که با اضافه کردن آب اضافی تعیین می شود و سپس منتظر می ماند تا قطره آن متوقف شود) نامیده می شود. ظرفیت رطوبت مزرعه

در نتیجه، مقدار کل آب موجود در خاک نمی تواند درجه تامین رطوبت برای گیاهان را مشخص کند. برای تعیین آن باید ضریب پژمردگی را از مقدار کل آب کم کرد. با این حال، به دلیل دمای پایین خاک، کمبود اکسیژن در آب خاک و هوای خاک، اسیدیته خاک و غلظت بالای نمک های معدنی محلول در آب، آب خاک از نظر فیزیکی قابل دسترس همیشه از نظر فیزیولوژیکی در دسترس گیاهان نیست. عدم تطابق بین جذب آب توسط ریشه و آزاد شدن آن توسط برگ ها منجر به پژمردگی گیاهان می شود. توسعه نه تنها قسمت های بالای زمین، بلکه سیستم ریشه گیاهان نیز به میزان آب موجود فیزیولوژیکی بستگی دارد. در گیاهانی که در خاک های خشک رشد می کنند، سیستم ریشه، به طور معمول، منشعب تر و قوی تر از خاک های مرطوب است (شکل 29).

برنج. 29.

1- با بارندگی زیاد؛ 2 - به طور متوسط; 3- در پایین

یکی از منابع رطوبتی خاک، آب های زیرزمینی است. هنگامی که سطح آنها پایین است، آب مویرگی به خاک نمی رسد و بر رژیم آبی آن تأثیر نمی گذارد. مرطوب کردن خاک به دلیل بارش به تنهایی باعث نوسانات شدید رطوبت آن می شود که اغلب بر گیاهان تأثیر منفی می گذارد. سطح بیش از حد آب زیرزمینی نیز مضر است، زیرا منجر به غرقابی در خاک، کاهش اکسیژن و غنی‌سازی نمک‌های معدنی می‌شود. رطوبت ثابت خاک، صرف نظر از تغییرات آب و هوایی، تضمین می کند سطح بهینهآب های زیرزمینی

شرایط دمایی ویژگی متمایزمحیط زمین-هوا است دامنه بزرگنوسانات دما در بیشتر مناطق خشکی، دامنه دمای روزانه و سالانه ده ها درجه است. تغییرات دمای هوا به ویژه در بیابان ها و مناطق زیرقطبی قاره ای قابل توجه است. به عنوان مثال، محدوده دمای فصلی در بیابان ها آسیای مرکزی 68-77 درجه سانتی گراد و روزانه 25-38 درجه سانتی گراد. در مجاورت یاکوتسک، میانگین دمای ژانویه 43 درجه سانتیگراد، میانگین دمای جولای 19+ درجه سانتیگراد و محدوده سالانه آن از -64 تا +35 درجه سانتیگراد است. در ترانس اورال، تغییرات سالانه دمای هوا شدید است و با تغییرات زیادی در دمای ماه های زمستان و بهار در سال های مختلف ترکیب می شود. سردترین ماه ژانویه است، میانگین دمای هوا بین 16- تا 19- درجه سانتیگراد، در برخی سالها تا 50- درجه سانتیگراد کاهش می یابد، گرمترین ماه جولای با دمای 17.2 تا 19.5 درجه سانتیگراد است. حداکثر دمای مثبت 38-41 درجه سانتیگراد است.

نوسانات دما در سطح خاک حتی قابل توجه تر است.

گیاهان زمینی منطقه ای را در مجاورت سطح خاک، یعنی "واسط" اشغال می کنند، که در آن انتقال پرتوهای فرود از یک محیط به رسانه دیگر یا به روشی دیگر - از شفاف به مات رخ می دهد. یک رژیم حرارتی ویژه در این سطح ایجاد می شود: در طول روز به دلیل جذب پرتوهای گرما گرمایش قوی وجود دارد، در شب به دلیل تابش خنک کننده قوی وجود دارد. از اینجا، لایه زمینی هوا شدیدترین نوسانات دمای روزانه را تجربه می کند، که بیشتر در خاک لخت آشکار می شود.

به عنوان مثال، رژیم حرارتی رویشگاه های گیاهی بر اساس اندازه گیری دما به طور مستقیم در پوشش گیاهی مشخص می شود. در جوامع علفی، اندازه‌گیری‌ها در داخل و روی سطح چمنزار و در جنگل‌هایی که شیب دمایی عمودی خاصی وجود دارد، در تعدادی از نقاط در ارتفاعات مختلف اندازه‌گیری می‌شود.

مقاومت در برابر تغییرات دمایی محیط در موجودات زمینی متفاوت است و بستگی به زیستگاه خاصی دارد که در آن زندگی آنها اتفاق می افتد. بنابراین، گیاهان برگ خشکی در اکثر موارد در محدوده دمایی وسیعی رشد می کنند، یعنی اوریترمیک هستند. طول عمر آنها در حالت فعال معمولاً از 5 تا 55 درجه سانتیگراد افزایش می یابد ، در حالی که این گیاهان بین 5 تا 40 درجه سانتیگراد تولید می کنند. گیاهان در نواحی قاره‌ای که با تغییرات دمایی واضح در روز مشخص می‌شوند، زمانی بهتر رشد می‌کنند که شب 10 تا 15 درجه سانتی‌گراد سردتر از روز باشد. این برای اکثر گیاهان در منطقه معتدل - با اختلاف دمای 5-10 درجه سانتیگراد، و گیاهان گرمسیری با دامنه حتی کوچکتر - حدود 3 درجه سانتیگراد - صدق می کند (شکل 30).

برنج. سی

در موجودات پویکیلوترمیک با افزایش دما (T) مدت زمان نمو (t) با سرعت بیشتری کاهش می یابد. نرخ توسعه Vt را می توان با فرمول Vt بیان کرد = 100/t.

برای رسیدن به مرحله خاصی از رشد (به عنوان مثال، در حشرات - از یک تخم مرغ)، یعنی. شفیره شدن، مرحله خیالی، همیشه به مقدار معینی دما نیاز دارد. حاصل ضرب دمای موثر (دمای بالاتر از نقطه صفر توسعه، یعنی T - To) با مدت زمان رشد (t) یک گونه خاص را نشان می دهد. ثابت حرارتیتوسعه c=t(T--To). با استفاده از این معادله می توانید زمان شروع مرحله خاصی از رشد را محاسبه کنید، مثلاً یک آفت گیاهی که کنترل آن در آن مؤثر است.

گیاهان به عنوان موجودات پویکیلوترمیک دمای بدن ثابت خود را ندارند. دمای آنها توسط تعادل حرارتی، یعنی نسبت جذب و آزاد شدن انرژی تعیین می شود. این مقادیر به بسیاری از ویژگی‌های محیط (اندازه ورود تشعشع، دمای هوای اطراف و حرکت آن) و خود گیاهان (رنگ و سایر ویژگی‌های نوری گیاه، اندازه و مکان بستگی دارد. برگ ها و غیره). نقش اصلی را اثر خنک کنندگی تعرق بازی می کند که از گرم شدن شدید گیاهان در زیستگاه های گرم جلوگیری می کند. در نتیجه دلایل فوق، دمای گیاهان معمولاً (اغلب به طور قابل توجهی) با دمای محیط متفاوت است. در اینجا سه ​​حالت ممکن وجود دارد: دمای گیاه بالاتر از دمای محیط، کمتر از آن، برابر یا بسیار نزدیک به آن. بیش از حد دمای گیاه نسبت به دمای هوا نه تنها در زیستگاه های بسیار گرم، بلکه در زیستگاه های سردتر نیز رخ می دهد. رنگ تیره یا سایر خواص نوری گیاهان که جذب تابش خورشیدی را افزایش می دهد و همچنین ویژگی های آناتومیکی و مورفولوژیکی که به کاهش تعرق کمک می کند، تسهیل می شود. گیاهان قطب شمال می توانند به طور قابل توجهی گرم شوند (شکل 31).

مثال دیگر بید کوتوله - Salix arctica در آلاسکا است که برگهای آن در طول روز 2-11 درجه سانتیگراد گرمتر از هوا و حتی در شب در طول "روز 24 ساعته" قطبی است - 1-3 درجه سانتیگراد.

برای زودگذرهای اوایل بهار، به اصطلاح "قطره های برفی"، گرم کردن برگ ها فرصت فتوسنتز نسبتاً شدید را در هوای آفتابی اما همچنان سرد فراهم می کند. روزهای بهاری. برای زیستگاه های سرد یا آنهایی که با نوسانات دمایی فصلی مرتبط هستند، افزایش دمای گیاه از نظر اکولوژیکی بسیار مهم است، زیرا فرآیندهای فیزیولوژیکی از این طریق تا حدودی از پس زمینه حرارتی اطراف مستقل می شوند.

برنج. 31.

در سمت راست شدت فرآیندهای زندگی در بیوسفر است: 1 - سردترین لایه هوا. 2 - حد بالایی رشد ساقه؛ 3، 4، 5 - منطقه بیشترین فعالیت فرآیندهای زندگی و حداکثر تجمع مواد آلی. 6- سطح منجمد دائمی و حد پایین ریشه زایی. 7- منطقه ای با کمترین دمای خاک

کاهش دمای گیاهان در مقایسه با هوای اطراف اغلب در مناطق بسیار روشن و گرم کره زمین (بیابان، استپ) مشاهده می شود، جایی که سطح برگ گیاهان به شدت کاهش می یابد و افزایش تعرق به حذف گرمای اضافی کمک می کند. از گرمای بیش از حد جلوگیری می کند. به طور کلی می توان گفت که در رویشگاه های گرم دمای قسمت های روی زمین گیاهان کمتر و در رویشگاه های سرد بیشتر از دمای هوا است. همزمانی دمای گیاه با دمای هوای محیط کمتر رایج است - در شرایطی که از هجوم شدید تشعشع و تعرق شدید جلوگیری می کند، به عنوان مثال، در گیاهان علفی زیر سایه بان جنگل ها، و در مناطق باز - در هوای ابری یا در هنگام باران. .

به طور کلی، موجودات زمینی نسبت به موجودات آبزی اریتمیک تر هستند.

در محیط زمین-هوا، شرایط زندگی به دلیل وجود پیچیده است تغییرات آب و هواآب و هوا تغییر مداوم جو در سطح زمین، تا ارتفاع تقریباً 20 کیلومتری (مرز تروپوسفر) است. تغییرپذیری آب و هوا در تغییرات ثابت در ترکیب عوامل محیطی مانند دما و رطوبت هوا، ابری، بارندگی، قدرت و جهت باد و غیره ظاهر می شود (شکل 32).

برنج. 32.

تغییرات آب و هوا، همراه با تناوب منظم آنها در چرخه سالانه، با نوسانات غیر دوره ای مشخص می شود که به طور قابل توجهی شرایط را برای وجود موجودات زمینی پیچیده می کند. در شکل شکل 33، با استفاده از مثال کاترپیلار پروانه کادلینگ Carpocapsa pomonella، وابستگی مرگ و میر به دما و رطوبت نسبی را نشان می دهد.

برنج. 33.

از این نتیجه می شود که منحنی های مرگ و میر مساوی دارای شکل متحدالمرکز هستند و منطقه بهینه با رطوبت نسبی 55 و 95 درصد و دمای 21 و 28 درجه سانتی گراد محدود می شود.

نور، دما و رطوبت هوا معمولاً نه حداکثر، بلکه میانگین درجه باز شدن روزنه ها را در گیاهان تعیین می کند، زیرا همزمانی همه شرایطی که باعث باز شدن آنها می شود به ندرت اتفاق می افتد.

رژیم آب و هوایی طولانی مدت مشخص می کند آب و هوای منطقهمفهوم اقلیم نه تنها شامل مقادیر متوسط ​​پدیده های هواشناسی، بلکه تغییرات سالانه و روزانه، انحراف از آنها و فراوانی آنها نیز می شود. آب و هوا بر اساس شرایط جغرافیایی منطقه تعیین می شود.

عوامل اصلی آب و هوایی دما و رطوبت هستند که با میزان بارندگی و اشباع هوا از بخار آب اندازه گیری می شوند. بنابراین، در کشورهای دور از دریا، انتقال تدریجی از یک اقلیم مرطوب از طریق یک منطقه میانی نیمه خشک با دوره های خشک گاه به گاه یا دوره ای به یک سرزمین خشک وجود دارد که با خشکسالی طولانی مدت، شور شدن خاک و آب مشخص می شود (شکل 34). ).

برنج. 34.

توجه داشته باشید:جایی که منحنی بارش خط صعودی تبخیر و تعرق را قطع می کند، مرز بین اقلیم مرطوب (چپ) و خشک (راست) قرار دارد. افق هوموس به رنگ سیاه و افق ایلوویال با سایه نشان داده شده است.

هر زیستگاه با یک اقلیم اکولوژیکی مشخص مشخص می شود، به عنوان مثال، آب و هوای لایه زمینی هوا، یا اقلیم

پوشش گیاهی تأثیر زیادی بر عوامل اقلیمی دارد. بنابراین، در زیر تاج جنگل، رطوبت هوا همیشه بیشتر است و نوسانات دما کمتر از پاکسازی ها است. رژیم نور این مکان ها نیز متفاوت است. انجمن های مختلف گیاهی رژیم نور، دما، رطوبت خود را تشکیل می دهند. اقلیم گیاهی

داده های اقلیمی یا گیاهی همیشه برای توصیف کامل شرایط آب و هوایی یک زیستگاه خاص کافی نیست. عناصر محیطی محلی (تسکین، قرار گرفتن در معرض، پوشش گیاهی و غیره) اغلب رژیم نور، دما، رطوبت، حرکت هوا را در یک منطقه خاص تغییر می دهند به گونه ای که می تواند به طور قابل توجهی با شرایط آب و هوایی منطقه متفاوت باشد. تغییرات آب و هوایی محلی که در لایه سطحی هوا ایجاد می شود نامیده می شود میکرو اقلیمبه عنوان مثال، شرایط زندگی اطراف لارو حشرات که در زیر پوست درخت زندگی می کنند با جنگلی که درخت در آن رشد می کند متفاوت است. درجه حرارت سمت جنوبتنه می تواند 10 تا 15 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای سمت شمالی آن باشد. گودال ها، حفره های درختان و غارهایی که حیوانات در آن زندگی می کنند دارای یک میکروکلیم پایدار هستند. هیچ تفاوت واضحی بین اقلیم و اقلیم کوچک وجود ندارد. اعتقاد بر این است که اقلیم آب و هوای مناطق وسیع است و اقلیم خرد به اقلیم افراد گفته می شود قطعات کوچک. ریزاقلیم بر موجودات زنده یک قلمرو یا محل خاص تأثیر می گذارد (شکل 35).

برنج. 3

در بالا یک شیب خوب گرم شده از قرار گرفتن در معرض جنوبی است.

در زیر - یک بخش افقی از پلاکور (ترکیب فلورستیکی در هر دو بخش یکسان است)

وجود بسیاری از ریزاقلیم ها در یک منطقه، همزیستی گونه هایی را با نیازهای متفاوت برای محیط خارجی تضمین می کند.

ناحیه بندی و ناحیه بندی جغرافیایی.پراکندگی موجودات زنده روی زمین ارتباط نزدیکی با مناطق و مناطق جغرافیایی دارد. تسمه ها دارای امتداد عرضی هستند که طبیعتاً عمدتاً به دلیل مرزهای تابش و ماهیت گردش جوی است. 13 منطقه جغرافیایی بر روی سطح کره زمین وجود دارد که در سراسر قاره ها و اقیانوس ها پراکنده شده اند (شکل 36).

برنج. 36.

اینها شبیه هستند قطب شمال، قطب جنوب، زیر قطبی، زیر قطبی،شمال و جنوب در حد متوسط،شمال و جنوب زیر قطبی،شمال و جنوب گرمسیری،شمال و جنوب زیر استواییو استواییداخل کمربندها وجود دارد مناطق جغرافیایی،که در آن، همراه با شرایط تابش، رطوبت سطح زمین و نسبت گرما و رطوبت مشخصه یک منطقه معین در نظر گرفته می شود. برخلاف اقیانوس که تامین رطوبت کامل است، در قاره ها نسبت گرما و رطوبت می تواند تفاوت های قابل توجهی داشته باشد. از اینجا، مناطق جغرافیایی به قاره ها و اقیانوس ها و مناطق جغرافیایی فقط به قاره ها گسترش می یابد. تمیز دادن عرضیو نصف النهاریا مناطق طبیعی طولیاولی از غرب به شرق، دومی از شمال به جنوب کشیده شده است. در جهت طولی، پهنه های عرضی به دو دسته تقسیم می شوند زیرمنطقه ها،و در عرض جغرافیایی - روشن استان ها

بنیانگذار دکترین ناحیه بندی طبیعی وی. تمام پدیده های موجود در زیست کره مشمول این قانون هستند. دلایل اصلی پهنه بندی شکل زمین و موقعیت آن نسبت به خورشید است. علاوه بر عرض جغرافیایی، توزیع گرما در زمین تحت تأثیر ماهیت نقش برجسته و ارتفاع منطقه از سطح دریا، نسبت خشکی و دریا، جریان های دریا و غیره است.

متعاقباً ، پایه های تشعشع برای تشکیل منطقه بندی جهان توسط A. A. Grigoriev و M. I. Budyko ایجاد شد. برای ایجاد یک مشخصه کمی از رابطه بین گرما و رطوبت برای مناطق مختلف جغرافیایی، ضرایبی را تعیین کردند. نسبت گرما و رطوبت با نسبت تعادل تابش سطحی به گرمای نهان تبخیر و میزان بارندگی (شاخص خشکی تابشی) بیان می شود. قانونی به نام قانون منطقه بندی جغرافیایی دوره ای (A. A. Grigorieva - M. I. Budyko) ایجاد شد که می گوید: که با تغییر مناطق جغرافیایی، جغرافیایی مشابه(چشم انداز، طبیعی) مناطق و برخی از خصوصیات عمومی آنها به صورت دوره ای تکرار می شوند.

هر منطقه به محدوده خاصی از مقادیر شاخص محدود می شود: طبیعت خاص فرآیندهای ژئومورفولوژیکی، نوع خاصی از آب و هوا، پوشش گیاهی، خاک و زندگی حیوانات. مناطق جغرافیایی زیر در قلمرو اتحاد جماهیر شوروی سابق ذکر شده است: یخی، تاندرا، جنگل تاندرا، تایگا، جنگل های مختلط. دشت روسیه، جنگل های مختلط موسمی خاور دور، استپ های جنگلی، استپ ها، نیمه بیابان ها، بیابان های معتدل، بیابان های نیمه گرمسیری، مناطق نیمه گرمسیری مدیترانه و مرطوب.

یکی از شرایط مهمتغییرپذیری موجودات و توزیع ناحیه ای آنها بر روی زمین ناشی از تغییرپذیری ترکیب شیمیایی محیط است. در این راستا، آموزش A.P. Vinogradov در مورد استان های بیوژئوشیمیایی،که بر اساس پهنه بندی ترکیب شیمیایی خاک ها و همچنین پهنه بندی اقلیمی، جغرافیایی گیاهی و ژئوشیمیایی زیست کره تعیین می شوند. استان های بیوژئوشیمیایی مناطقی در سطح زمین هستند که از نظر محتوای (در خاک، آب و غیره) ترکیبات شیمیایی متفاوت هستند که با واکنش های بیولوژیکی خاصی از سوی گیاهان و جانوران محلی همراه است.

همراه با پهنه بندی افقی در محیط زمینی، بلند مرتبهیا عمودیمنطقه ای

پوشش گیاهی کشورهای کوهستانی غنی تر از دشت های مجاور است و با افزایش توزیع اشکال بومی مشخص می شود. بنابراین، طبق گفته O. E. Agakhanyants (1986)، فلور قفقاز شامل 6350 گونه است که 25٪ از آنها بومی هستند. فلور کوه های آسیای مرکزی 5500 گونه تخمین زده می شود که 25-30٪ آنها بومی هستند، در حالی که در دشت های مجاور بیابان های جنوبی 200 گونه گیاهی وجود دارد.

هنگام بالا رفتن از کوه ها، همان تغییر مناطق مانند از استوا به قطب ها تکرار می شود. در پای معمولاً بیابان ها، سپس استپ ها، جنگل های برگ ریز، جنگل های مخروطی، تندرا و در نهایت یخ وجود دارد. با این حال، هنوز هیچ قیاس کاملی وجود ندارد. همانطور که از کوه ها بالا می روید، دمای هوا کاهش می یابد (متوسط ​​گرادیان دمای هوا 0.6 درجه سانتی گراد در هر 100 متر است)، تبخیر کاهش می یابد، اشعه ماوراء بنفش و روشنایی افزایش می یابد و غیره. همه اینها گیاهان را مجبور می کند تا با شرایط خشک یا مرطوب سازگار شوند. گیاهان غالب در اینجا اشکال زندگی بالشتکی شکل و گیاهان چند ساله هستند که با اشعه ماوراء بنفش قوی و کاهش تعرق سازگاری یافته اند.

دنیای حیوانات نیز منحصر به فرد است مناطق کوهستانی. فشار کم هوا، تابش قابل توجه خورشید، نوسانات شدید دمای روز و شب و تغییرات رطوبت هوا با ارتفاع، به ایجاد سازگاری های فیزیولوژیکی خاص در بدن حیوانات کوهستانی کمک کرد. به عنوان مثال، در حیوانات حجم نسبی قلب افزایش می یابد، محتوای هموگلوبین در خون افزایش می یابد، که باعث جذب شدیدتر اکسیژن از هوا می شود. خاک صخره ای فعالیت حفاری حیوانات را پیچیده یا تقریباً از بین می برد. بسیاری از حیوانات کوچک (جوندگان کوچک، پیکاها، مارمولک ها و غیره) به شکاف سنگ ها و غارها پناه می برند. از جمله پرندگان معمولی برای مناطق کوهستانی می توان به بوقلمون های کوهی (سولار)، فنچ های کوهی، لارک ها و پرندگان بزرگ - کرکس های ریش دار، کرکس ها و کندورها اشاره کرد. پستانداران بزرگ در کوه ها بوسیله قوچ، بز (شامل برفی)، درخت بابونه، یاک و غیره زندگی می کنند. شکارچیان با گونه هایی مانند گرگ، روباه، خرس، سیاه گوش، پلنگ برفی (ایربیس) و غیره نشان داده می شوند.