Zemes-gaisa vide ir visgrūtākā vides apstākļu ziņā. Dzīve uz sauszemes prasīja tādus pielāgojumus, kas bija iespējami tikai ar pietiekami augstu augu un dzīvnieku organizācijas līmeni.

4.2.1. Gaiss kā vides faktors sauszemes organismiem

Zems gaisa blīvums nosaka tā zemo pacēlumu un nenozīmīgās diskusijas. Gaisa vides iemītniekiem jābūt savai atbalsta sistēmai, kas atbalsta ķermeni: augiem - dažādiem mehāniskiem audiem, dzīvniekiem - ciets vai, daudz retāk, hidrostatiskais skelets. Turklāt visi gaisa vides iedzīvotāji ir cieši saistīti ar zemes virsmu, kas viņiem kalpo piesaistei un atbalstam. Pārtraukta dzīve gaisā nav iespējama.

Tiesa, daudzi mikroorganismi un dzīvnieki, sporas, sēklas, augļi un augu ziedputekšņi regulāri atrodas gaisā un tos pārnēsā gaisa straumes (43. attēls), daudzi dzīvnieki spēj aktīvi lidot, taču visās šajās sugās viņu dzīves cikls - reprodukcija - tiek veikts uz zemes virsmas. Lielākajai daļai no tām uzturēšanās gaisā ir saistīta tikai ar laupījuma iekārtošanu vai meklēšanu.

Attēls: 43. Gaisa planktona posmkāju sadalījums pēc augstuma (pēc Dajo, 1975)

Zems gaisa blīvums rada zemu izturību pret kustībām. Tāpēc daudzi sauszemes dzīvnieki evolūcijas gaitā ir izmantojuši šī gaisa īpašību ekoloģiskos ieguvumus, iegūstot spēju lidot. 75% visu sauszemes dzīvnieku, galvenokārt kukaiņu un putnu, sugu spēj aktīvi lidot, bet skrejlapas ir sastopamas arī zīdītāju un rāpuļu vidū. Sauszemes dzīvnieki lido galvenokārt ar muskuļu piepūli, bet daži var slīdēt, izmantojot gaisa straumes.

Gaisa mobilitātes, atmosfēras apakšējos slāņos esošo gaisa masu vertikālās un horizontālās kustības dēļ ir iespējama vairāku organismu pasīvā lidošana.

Anemofilija - vecākā augu apputeksnēšanas metode. Visus vingrošanas ķermeņus apputeksnē vējš, un starp spermas sēklām anemofīlie augi veido apmēram 10% no visām sugām.

Anemophilia novēro dižskābarža, bērza, valrieksta, goba, kaņepes, nātres, kazuīna, dūmaka, grīšļu, graudaugu, palmu un daudzu citu ģimenēs. Vēja apputeksnētiem augiem ir vairākas adaptācijas, kas uzlabo to ziedputekšņu aerodinamiskās īpašības, kā arī morfoloģiskās un bioloģiskās īpašības, kas nodrošina apputeksnēšanas efektivitāti.

Daudzu augu dzīve ir pilnībā atkarīga no vēja, un ar tā palīdzību tiek veikta norēķināšanās. Šāda dubultā atkarība novērojama eglēs, priedēs, papelēs, bērzos, gobās, ošos, kokvilnas zālē, ķekatās, saksaļos, juzgunos utt.

Ir izveidojušās daudzas sugas anemohorija- pārvietošana, izmantojot gaisa plūsmas. Anemohorija ir raksturīga augu sporām, sēklām un augļiem, vienšūņu cistām, maziem kukaiņiem, zirnekļiem utt. Organismus, kurus pasīvi pārvadā gaisa plūsmas, kopā sauc gaisa planktons pēc analoģijas ar planktoniskiem ūdens vides iedzīvotājiem. Īpaši pasīvā lidojuma pielāgojumi ir ļoti mazi ķermeņa izmēri, tā laukuma palielināšanās izaugumu dēļ, spēcīga sadalīšana, liela spārnu relatīvā virsma, zirnekļu tīklu izmantošana utt. (44. attēls). Augu anemohorālajām sēklām un augļiem ir vai nu ļoti mazi izmēri (piemēram, orhideju sēklas), vai arī dažādi pterigoīdi un izpletņiem līdzīgi piedēkļi, kas palielina to spēju slīdēt (45. att.).

Attēls: 44. Kukaiņu gaisa transporta pielāgojumi:

1 - ods Cardiocrepis brevirostris;

2 - žultsvidus porrycordila sp.

3 - Hymenoptera Anargus fuscus;

4 - Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 - čigānu kodes Lymantria kāpurs dispar

Attēls: 45. Pielāgojumi vēja pārvadāšanai augļos un augu sēklās:

1 - liepa Tilia intermedia;

2 - kļava Acer monspessulanum;

3 - bērzs Betula pendula;

4 - kokvilnas zāle Eriophorum;

5 - pienene Taraxacum officinale;

6 - cattail Typha scuttbeworhii

Mikroorganismu, dzīvnieku un augu izplatībā galveno lomu spēlē vertikālās konvekcijas gaisa straumes un vāji vēji. Liels vējš, vētras un viesuļvētras arī būtiski ietekmē vidi uz sauszemes organismiem.

Zems gaisa blīvums rada salīdzinoši zemu spiedienu uz sauszemes. Parasti tas ir vienāds ar 760 mm Hg. Art. Palielinoties augstumam, spiediens samazinās. 5800 m augstumā tas ir tikai puse no normālā līmeņa. Zems spiediens var ierobežot sugu izplatību kalnos. Lielākajai daļai mugurkaulnieku dzīves augšējā robeža ir aptuveni 6000 m. Spiediena pazemināšanās nozīmē elpošanas ātruma palielināšanās dēļ samazinātu dzīvnieku skābekļa daudzumu un dehidratāciju. Aptuveni tās pašas ir augstāko augu virzīšanās uz kalniem robežas. Nedaudz izturīgāki ir posmkāji (atsperes, ērces, zirnekļi), kas sastopami uz ledājiem, virs veģetācijas robežas.

Kopumā visi sauszemes organismi ir daudz stenobātiskāki nekā ūdens organismi, jo parastās spiediena svārstības viņu vidē veido atmosfēras frakcijas un pat putniem, kas paceļas lielā augstumā, nepārsniedz 1/3 normas.

Gaisa sastāvs gaisā.Papildus gaisa fizikālajām īpašībām tā ķīmiskās īpašības ir ārkārtīgi svarīgas sauszemes organismu pastāvēšanai. Gaisa sastāvs atmosfēras virsmas slānī ir diezgan viendabīgs attiecībā uz galveno sastāvdaļu (slāpeklis - 78,1%, skābeklis - 21,0, argons - 0,9, oglekļa dioksīds - 0,035% pēc tilpuma) saturu. augsta gāzu difūzijas spēja un nemainīga konvekcijas un vēja plūsmu sajaukšanās. Tomēr dažādiem gāzveida, šķidruma pilienu un cieto (putekļu) daļiņu piemaisījumiem, kas atmosfērā nonāk no vietējiem avotiem, var būt būtiska nozīme apkārtējā vidē.

Augsts skābekļa saturs veicināja vielmaiņas pieaugumu sauszemes organismos, salīdzinot ar primārajiem ūdens organismiem. Dzīvnieku homeotermija radās zemes vidē, pamatojoties uz ķermeņa oksidatīvo procesu augsto efektivitāti. Skābeklis, pateicoties tā pastāvīgi augstajam saturam gaisā, nav faktors, kas ierobežo dzīvi sauszemes vidē. Tikai vietās, īpašos apstākļos, tas īslaicīgi ir nepietiekams, piemēram, sabrukušu augu atlieku, graudu, miltu krājumu utt.

Oglekļa dioksīda saturs dažās virszemes gaisa slāņa vietās var atšķirties diezgan ievērojamās robežās. Piemēram, ja lielu pilsētu centrā nav vēja, tā koncentrācija palielinās desmit reizes. Ar augu fotosintēzes ritmu saistītās oglekļa dioksīda satura izmaiņas dienas slāņos ir dabiskas. Sezonas periodu izraisa dzīvo organismu, galvenokārt mikroskopiskās augsnes populācijas, elpošanas intensitātes izmaiņas. Palielināts gaisa piesātinājums ar oglekļa dioksīdu notiek vulkāniskās aktivitātes zonās, netālu no termālajiem avotiem un citām šīs gāzes pazemes izejām. Oglekļa dioksīds ir toksisks lielās koncentrācijās. Dabā šāda koncentrācija ir reta.

Dabā galvenais oglekļa dioksīda avots ir tā sauktā augsnes elpošana. Augsnes mikroorganismi un dzīvnieki elpo ļoti intensīvi. Oglekļa dioksīds no augsnes izkliedējas atmosfērā, īpaši lietus laikā. Daudz to izdala vidēji mitras augsnes, labi sasildītas, bagātas ar organiskām atliekām. Piemēram, dižskābarža meža augsne CO 2 izdala no 15 līdz 22 kg / ha stundā, bet neauglota smilšaina - tikai 2 kg / ha.

Mūsdienu apstākļos cilvēka darbība, lai sadedzinātu fosilās degvielas rezerves, ir kļuvusi par spēcīgu papildu CO 2 daudzuma avotu atmosfērā.

Gaisa slāpeklis lielākajai daļai sauszemes vides iedzīvotāju ir inerta gāze, bet vairākiem prokariotu organismiem (mezglu baktērijām, azotobaktērijām, klostridijām, zilaļģēm utt.) Ir iespēja to saistīt un iesaistīt bioloģiskajā ciklā.

Attēls: 46. Kalnu nogāze ar iznīcinātu veģetāciju blakus esošo rūpniecības uzņēmumu sēra dioksīda emisijas dēļ

Vietējie piemaisījumi, kas nonāk gaisā, var arī būtiski ietekmēt dzīvos organismus. Tas jo īpaši attiecas uz indīgām gāzveida vielām - metānu, sēra oksīdu, oglekļa monoksīdu, slāpekļa oksīdu, sērūdeņradi, hlora savienojumiem, kā arī putekļu, kvēpu utt. Daļiņām, kas aizsprosto rūpniecisko teritoriju gaisu. Galvenais mūsdienu atmosfēras ķīmiskā un fiziskā piesārņojuma avots ir antropogēns: dažādu rūpniecības uzņēmumu un transporta darbs, augsnes erozija utt. Sēra oksīds (SO 2), piemēram, augiem ir indīgs pat koncentrācijā no piecdesmit tūkstošdaļas līdz vienai miljonai gaisa tilpuma. Gandrīz visa veģetācija iet bojā ap rūpniecības centriem, kas piesārņo atmosfēru ar šo gāzi (46. attēls). Dažas augu sugas ir īpaši jutīgas pret SO 2 un kalpo kā jutīgs rādītājs tās uzkrāšanai gaisā. Piemēram, daudzi ķērpji mirst pat ar sēra oksīda pēdām apkārtējā atmosfērā. Viņu klātbūtne mežos ap lielām pilsētām liecina par augstu gaisa tīrību. Augu izturība pret piemaisījumiem gaisā tiek ņemta vērā, izvēloties sugas apzaļumošanai apdzīvotās vietās. Dūmu jutīgi, piemēram, egle un priede, kļava, liepa, bērzs. Visizturīgākās ir tuja, Kanādas papeles, Amerikas kļava, plūškoka un daži citi.

4.2.2. Augsne un reljefs. Zemes un gaisa vides laika un klimatiskās īpatnības

Edafiskie vides faktori.Augsnes un reljefa īpašības ietekmē arī sauszemes organismu, galvenokārt augu, dzīves apstākļus. Zemes virsmas īpašības, kurām ir ekoloģiska ietekme uz tās iedzīvotājiem, vieno nosaukums edafiskie vides faktori (no grieķu valodas "edaphos" - pamatne, augsne).

Augu sakņu sistēmas raksturs ir atkarīgs no augsnes hidrotermālā režīma, aerācijas, uzbūves, sastāva un struktūras. Piemēram, koku sugu (bērza, lapegles) sakņu sistēmas apgabalos ar mūžīgo sasalumu atrodas nelielā dziļumā un izplatās platumā. Tur, kur nav mūžīgā sasaluma, to pašu augu sakņu sistēmas ir mazāk izplatītas un iekļūst dziļāk. Daudzos stepju augos saknes var iegūt ūdeni no liela dziļuma, tajā pašā laikā tām ir arī daudzas virszemes saknes augsnes humusa horizontā, no kurienes augi absorbē minerālvielu barības elementus. Mangrovju biezokņos uz applūdušas, slikti gāzētas augsnes daudzām sugām ir īpašas elpošanas saknes - pneimatofori.

Saistībā ar dažādām augsnes īpašībām var atšķirt vairākas augu ekoloģiskās grupas.

Tātad, atbilstoši reakcijai uz augsnes skābumu, tās izšķir: 1) acidofīlssugas - aug skābās augsnēs, kuru pH ir mazāks par 6,7 (sfagnu purva augi, baltie spārni); 2) neitrofīls -gravitācijas virzienā uz augsni ar pH 6,7–7,0 (lielākā daļa kultivēto augu); 3) bazifīls- augt pie pH virs 7,0 (mordovnik, meža anemone); četri) vienaldzīgs -var augt augsnēs ar dažādām pH vērtībām (maijpuķītes, aitu auzenes).

Attiecībā uz augsnes kopējo sastāvu ir: 1) oligotrofisksaugi, kas ir apmierināti ar nelielu daudzumu pelnu elementu (parastā priede); 2) eitrofisks,tiem, kam nepieciešams liels skaits oša elementu (ozols, parastā ieska, daudzgadīgs meža audzētājs); 3) mezotrofisks,nepieciešami mēreni pelnu elementi (parastā egle).

Nitrofīli- augi, kuri dod priekšroku augsnei, kas bagāta ar slāpekli (nātres).

Sālsūdens augsnes augi veido grupu halofīti(solleros, sarsazan, kokpek).

Dažas augu sugas ir ierobežotas ar dažādiem substrātiem: petrofītiaug uz akmeņainām augsnēm un psammofītiapdzīvo brīvas smiltis.

Reljefs un zemes raksturs ietekmē dzīvnieku īpašo kustību. Piemēram, nagaiņiem, strausiem un ķekatām, kas dzīvo atklātās telpās, ir nepieciešams stingrs pamats, lai veicinātu viņu atgrūšanos, ātri skrienot. Ķirzakas, kas dzīvo uz vaļīgām smiltīm, pirkstus ierobežo ragveida zvīņu bārkstis, kas palielina atbalsta virsmu (47. attēls). Sauszemes iedzīvotājiem, kas raka bedres, blīvas augsnes nav labvēlīgas. Dažos gadījumos augsnes raksturs ietekmē sauszemes dzīvnieku izplatību, kuri ierok, ierok zemē, lai izvairītos no karstuma vai plēsējiem, vai dēj olas augsnē utt.

Attēls: 47. Gekons ar pirkstgaliem - Sahāras smilšu iemītnieks: A - gekons ar pirkstiem ar pirkstiem; B - gekona kāja

Laika apstākļi.Dzīves apstākļi zemes – gaisa vidē ir sarežģīti, turklāt laika apstākļu izmaiņas.Laikapstākļi - Tas ir pastāvīgi mainīgs atmosfēras stāvoklis zemes virsmas tuvumā līdz aptuveni 20 km augstumam (troposfēras robežai). Laika apstākļu mainīgums izpaužas kā tādu vides faktoru kā gaisa temperatūra un mitrums, mākoņainība, nokrišņi, vēja stiprums un virziens utt. Pastāvīga mainība. Laika apstākļu izmaiņām kopā ar to regulāru maiņu gada ciklā -raksturīgas ir periodiskas svārstības, kas ievērojami sarežģī sauszemes organismu pastāvēšanas apstākļus. Laika apstākļi ūdens iedzīvotāju dzīvi ietekmē daudz mazāk un tikai uz virszemes slāņu populāciju.

Apkārtnes klimats.Raksturo ilgtermiņa laika apstākļu režīms apkārtnes klimats. Klimata jēdziens ietver ne tikai meteoroloģisko parādību vidējās vērtības, bet arī to gada un dienas svārstības, novirzes no tām un to biežumu. Klimatu nosaka apgabala ģeogrāfiskie apstākļi.

Klimatu zonālā daudzveidība ir sarežģīta musonu vēju ietekmē, ciklonu un anticiklonu izplatībā, kalnu grēdu ietekmē uz gaisa masu kustību, attāluma pakāpi no okeāna (kontinentāli) un daudziem citiem lokāliem faktoriem. Kalnos ir klimatiskais zonējums, kas daudzos aspektos ir līdzīgs zonu maiņai no zemiem uz augstiem platuma grādiem. Tas viss rada ārkārtas dažādus dzīves apstākļus uz zemes.

Lielākajai daļai sauszemes organismu, īpaši mazo organismu, svarīgs ir ne tik daudz reģiona klimats, cik viņu tiešā biotopa apstākļi. Ļoti bieži vietējie vides elementi (reljefs, iedarbība, veģetācija utt.) Maina temperatūras, mitruma, gaismas, gaisa kustības režīmu noteiktā apgabalā tā, ka tas būtiski atšķiras no apkārtnes klimatiskajiem apstākļiem. Tiek sauktas tādas vietējās klimata izmaiņas, kas attīstās virszemes gaisa slānī mikroklimats. Mikroklimāti katrā zonā ir ļoti dažādi. Var atšķirt patvaļīgi mazu teritoriju mikroklimātus. Piemēram, ziedu korolā tiek izveidots īpašs režīms, kuru izmanto tur dzīvojošie kukaiņi. Temperatūras, gaisa mitruma un vēja spēka atšķirības atklātā telpā un mežā, zālājā un virs kailām augsnes vietām, ziemeļu un dienvidu iedarbības nogāzēs utt. Īpaši stabils mikroklimats rodas urbumos, ligzdās. , ieplakas, alas un citas slēgtas vietas.

Nokrišņi.Papildus ūdens apgādei un mitruma uzglabāšanai tiem var būt vēl viena ekoloģiska nozīme. Tādējādi spēcīgas lietavas vai krusa dažkārt mehāniski ietekmē augus vai dzīvniekus.

Īpaši daudzveidīga ir sniega segas ekoloģiskā loma. Ikdienas temperatūras svārstības sniega biezumā iekļūst tikai līdz 25 cm, dziļāk temperatūra gandrīz nemainās. Zem 30-40 cm sniega slāņa sals -20-30 ° C temperatūrā ir tikai nedaudz zem nulles. Dziļa sniega sega aizsargā atjaunošanās pumpurus, aizsargā zaļās augu daļas no sasalšanas; daudzas sugas iet zem sniega, nemetot savu lapotni, piemēram, matains miza, veronica officinalis, clefthoof utt.

Attēls: 48. Sniegainā urbumā izvietotu lazdu rubeņu temperatūras režīma telemetrisko pētījumu shēma (pēc A. V. Andrejeva, A. V. Krechmara, 1976. gada)

Mazie sauszemes dzīvnieki ziemā uztur aktīvu dzīvesveidu, zem sniega un tā biezumā izvietojot veselas eju galerijas. Vairākām sugām, kas barojas ar sniegotu veģetāciju, raksturīga pat ziemas reprodukcija, kas novērota, piemēram, lemmingos, koksnes un dzeltenās rīkles pelēs, vairākos pelēnos, ūdens žurkās utt. 48. att.).

Ziemas sniega sega neļauj lieliem dzīvniekiem iegūt pārtiku. Daudzi nagaiņi (ziemeļbrieži, mežacūkas, muskusa vērši) ziemā barojas tikai ar sniegotu veģetāciju, un dziļa sniega sega un īpaši cieta garoza uz tās virsmas, kas parādās ledū, viņus lemj ar pārtikas trūkumu. Pirmsrevolūcijas Krievijā nomadu liellopu audzēšanas laikā dienvidu reģionos notika milzīga katastrofa džutas - masveida mājlopu nāve ledus dēļ, atņemot dzīvniekiem pārtiku. Dzīvniekiem ir grūti pārvietoties arī uz vaļīga dziļa sniega. Piemēram, lapsas sniegainās ziemās priekšroku dod mežā esošām vietām zem blīvām eglēm, kur sniega kārta ir plānāka, un gandrīz nekad neiet uz atklātām pļavām un meža malām. Sniega segas dziļums var ierobežot sugu ģeogrāfisko izplatību. Piemēram, īstie brieži neiekļūst ziemeļos līdz tām vietām, kur sniega biezums ziemā pārsniedz 40-50 cm.

Sniega segas baltums atklāj tumšos dzīvniekus. Sezonas krāsu izmaiņu gadījumā baltās un tundras irbēs, baltā zaķī, ermīnā, zebiekstē, arktiskajā lapsa, acīmredzot, liela nozīme bija fona krāsas maskēšanas atlasei. Komanderu salās kopā ar baltajām lapsām ir daudz zilo lapsu. Saskaņā ar zoologu novērojumiem pēdējie galvenokārt uzturas tumšo iežu un nesalstošo sērfošanas joslu tuvumā, savukārt baltie priekšroku dod apgabaliem ar sniega segu.

Zemes-gaisa biotops

Evolūcijas gaitā šī vide tika apgūta vēlāk nekā ūdens vide. Vides faktori zemes-gaisa vidē no citiem biotopiem atšķiras ar lielu gaismas intensitāti, ievērojamām temperatūras un gaisa mitruma svārstībām, visu faktoru korelāciju ar ģeogrāfisko atrašanās vietu, gadalaiku un diennakts laika maiņu. Barotne ir gāzveida, tāpēc to raksturo zems mitrums, blīvums un spiediens, kā arī augsts skābekļa saturs.

Gaismas, temperatūras, mitruma vides abiotisko faktoru raksturojums - skatīt iepriekšējo lekciju.

Atmosfēras gāzes sastāvs ir arī svarīgs klimatiskais faktors. Apmēram pirms 3-3,5 miljardiem gadu atmosfērā bija slāpeklis, amonjaks, ūdeņradis, metāns un ūdens tvaiki, un tajā nebija brīvā skābekļa. Atmosfēras sastāvu lielā mērā noteica vulkāniskās gāzes.

Pašlaik atmosfēru galvenokārt veido slāpeklis, skābeklis un relatīvi mazāk argona un oglekļa dioksīda. Visas pārējās atmosfērā esošās gāzes satur tikai nelielos daudzumos. Relatīvais skābekļa un oglekļa dioksīda saturs ir īpaši svarīgs biotai.

Augsts skābekļa saturs veicināja vielmaiņas pieaugumu sauszemes organismos, salīdzinot ar primārajiem ūdens organismiem. Dzīvnieku homeotermija radās zemes vidē, pamatojoties uz ķermeņa oksidatīvo procesu augsto efektivitāti. Skābeklis, pateicoties tā pastāvīgi augstajam saturam gaisā, nav faktors, kas ierobežo dzīvi sauszemes vidē. Tikai vietās, īpašos apstākļos, tas īslaicīgi ir nepietiekams, piemēram, sabrukušu augu atlieku, graudu, miltu krājumu utt.

Oglekļa dioksīda saturs dažās virszemes gaisa slāņa vietās var atšķirties diezgan ievērojamās robežās. Piemēram, ja lielu pilsētu centrā nav vēja, tā koncentrācija palielinās desmit reizes. Ikdienas izmaiņas oglekļa dioksīda saturā virsmas slāņos, kas saistītas ar augu fotosintēzes ritmu, un sezonālās, ko izraisa dzīvo organismu, galvenokārt mikroskopiskas augsnes populācijas, elpošanas ātruma izmaiņas, ir dabiskas. Palielināts gaisa piesātinājums ar oglekļa dioksīdu notiek vulkāniskās aktivitātes zonās, netālu no termālajiem avotiem un citām šīs gāzes pazemes izejām. Zems oglekļa dioksīda saturs kavē fotosintēzes procesu. Siltumnīcās fotosintēzes ātrumu var palielināt, palielinot oglekļa dioksīda koncentrāciju; to izmanto siltumnīcu un siltumnīcu audzēšanas praksē.

Gaisa slāpeklis lielākajai daļai sauszemes vides iedzīvotāju ir inerta gāze, bet vairākiem mikroorganismiem (mezgla baktērijas, azotobaktērijas, klostridijas, zilaļģes uc) ir iespēja to saistīt un iesaistīt bioloģiskajā ciklā. .

Vietējie piemaisījumi, kas nonāk gaisā, var arī būtiski ietekmēt dzīvos organismus. Tas jo īpaši attiecas uz indīgām gāzveida vielām - metānu, sēra oksīdu (IV), oglekļa monoksīdu (II), slāpekļa oksīdu (IV), sērūdeņradi, hlora savienojumiem, kā arī putekļu daļiņām, kvēpu utt., Kas aizsprosto gaisu. rūpniecības rajonos. Galvenais mūsdienu atmosfēras ķīmiskā un fiziskā piesārņojuma avots ir antropogēns: dažādu rūpniecības uzņēmumu un transporta darbs, augsnes erozija utt. Piemēram, sēra oksīds (SO 2) ir toksisks augiem pat koncentrācijā no piecdesmit tūkstošdaļas līdz vienai miljonajai daļai gaisa tilpuma .. Dažas augu sugas ir īpaši jutīgas pret SO 2 un kalpo kā jutīgs rādītājs tās uzkrāšanai gaisā (piemēram, ķērpji.

Zems gaisa blīvums nosaka tā zemo pacēlumu un zemo atbalstu. Gaisa vides iemītniekiem jābūt savai atbalsta sistēmai, kas atbalsta ķermeni: augiem - dažādiem mehāniskiem audiem, dzīvniekiem - cietam vai, daudz retāk, hidrostatiskam, skeletam. Turklāt visi gaisa vides iedzīvotāji ir cieši saistīti ar zemes virsmu, kas viņiem kalpo piesaistei un atbalstam. Dzīve suspensijā, gaisā nav iespējama. Tiesa, daudzi mikroorganismi un dzīvnieki, sporas, augu sēklas un ziedputekšņi regulāri atrodas gaisā un tos pārnēsā gaisa straumes (anemohorija), daudzi dzīvnieki spēj aktīvi lidot, taču visās šajās sugās galvenā viņu dzīves cikla funkcija - reprodukcija - tiek veikta uz zemes virsmas. Lielākajai daļai no tām uzturēšanās gaisā ir saistīta tikai ar laupījuma iekārtošanu vai meklēšanu.

Vējš ir ierobežojoša ietekme uz organismu aktivitāti un pat izplatīšanos. Vējš var pat mainīt augu izskatu, īpaši tajos biotopos, piemēram, Alpu zonās, kur citiem faktoriem ir ierobežojoša ietekme. Atvērtu kalnu biotopos vējš ierobežo augu augšanu, kas noved pie augu izliekuma no vēja puses. Turklāt vējš palielina iztvaikošanu zemā mitruma apstākļos. Ir liela nozīme vētras, lai gan viņu darbība ir tīri lokāla. Viesuļvētras un pat parastie vēji spēj pārvadāt dzīvniekus un augus lielos attālumos un tādējādi mainīt kopienu sastāvu.

Spiediensšķiet, ka tas nav tieši ierobežojošs faktors, bet tam ir tieša ietekme uz laika apstākļiem un klimatu, kuriem ir tieša ierobežojoša ietekme. Zems gaisa blīvums rada relatīvi zemu spiedienu uz sauszemes. Parasti tas ir vienāds ar 760 mm Hg., Art. Palielinoties augstumam, spiediens samazinās. 5800 m augstumā tas ir tikai puse no normālā. Zems spiediens var ierobežot sugu izplatību kalnos. Lielākajai daļai mugurkaulnieku dzīves augšējā robeža ir aptuveni 6000 m. Spiediena pazemināšanās nozīmē elpošanas ātruma palielināšanās dēļ samazinātu dzīvnieku skābekļa daudzumu un dehidratāciju. Aptuveni tās pašas ir augstāko augu virzīšanās uz kalniem robežas. Nedaudz izturīgāki ir posmkāji (atsperes, ērces, zirnekļi), kas sastopami uz ledājiem, virs veģetācijas robežas.

Kopumā visi sauszemes organismi ir daudz stenobātiskāki nekā ūdens organismi.

Sanktpēterburgas Valsts akadēmija

Veterinārā medicīna.

Vispārējās bioloģijas, ekoloģijas un histoloģijas katedra.

Esejas eseja par tēmu:

Zemes-gaisa vide, tās faktori

un organismu pielāgošana tiem "

Pabeidz: 1. kursa students

Oy grupa Pjatočenko N.L.

Pārbauda: katedras asociētais profesors

Vakhmistrova S.F.

Sanktpēterburga

Ievads

Dzīves apstākļi (eksistences apstākļi) ir organismam nepieciešamo elementu kopums, ar kuru tas ir nesaraujami saistīts un bez kura tas nevar pastāvēt.

Organisma pielāgošanos videi sauc par adaptāciju. Spēja pielāgoties ir viena no galvenajām dzīves īpašībām kopumā, nodrošinot tās pastāvēšanas, izdzīvošanas un vairošanās iespēju. Pielāgošanās izpaužas dažādos līmeņos - sākot no šūnu bioķīmijas un atsevišķu organismu uzvedības līdz kopienu un ekosistēmu struktūrai un darbībai. Sugas evolūcijas laikā adaptācijas rodas un mainās.

Atsevišķas vides īpašības vai elementi, kas ietekmē organismus, sauc par vides faktoriem. Vides faktori ir dažādi. Viņiem ir atšķirīgs darbības raksturs un specifika. Vides faktori ir sadalīti divās lielās grupās: abiotiskie un biotiskie.

Abiotiskie faktori Ir neorganiskas vides apstākļu komplekss, kas tieši vai netieši ietekmē dzīvos organismus: temperatūra, gaisma, radioaktīvais starojums, spiediens, gaisa mitrums, ūdens sāls sastāvs utt.

Biotiskie faktori ir visu veidu dzīvo organismu ietekme uz otru. Katrs organisms pastāvīgi piedzīvo citu tiešu vai netiešu ietekmi, nonākot saskarsmē ar savu un citu sugu pārstāvjiem.

Dažos gadījumos antropogēnos faktorus kopā ar biotiskajiem un abiotiskajiem faktoriem izšķir neatkarīgā grupā, uzsverot antropogēnā faktora ārkārtējo efektu.

Antropogēnie faktori ir visas cilvēku sabiedrības darbības formas, kas noved pie dabas kā citu sugu dzīvotnes maiņas vai tieši ietekmē viņu dzīvi. Antropogēnas ietekmes nozīme visā Zemes dzīvajā pasaulē turpina strauji pieaugt.

Vides faktoru izmaiņas laika gaitā var būt:

1) regulāri-nemainīgi, mainot trieciena stiprumu saistībā ar diennakts laiku, gada sezonu vai bēguma un plūsmas ritmu okeānā;

2) neregulāra, bez skaidras periodiskuma, piemēram, laika apstākļu izmaiņas dažādos gados, vētras, lietavas, dubļu plūsmas utt.

3) vērsti noteiktā vai ilgākā laika periodā, piemēram, klimata dzesēšana vai sasilšana, rezervuāra aizaugšana utt.

Vides vides faktori var dažādi ietekmēt dzīvos organismus:

1) kā stimuli, izraisot adaptīvas izmaiņas fizioloģiskajās un bioķīmiskajās funkcijās;

2) kā ierobežojumi, kas padara neiespējamu pastāvēšanu datos

apstākļiem;

3) kā modifikatori, kas izraisa anatomiskas un morfoloģiskas izmaiņas organismos;

4) kā signāli, kas norāda uz citu faktoru izmaiņām.

Neskatoties uz vides faktoru daudzveidību, to mijiedarbības ar organismiem raksturu un dzīvo būtņu reakcijās var atšķirt vairākus vispārīgus modeļus.

Ekoloģiskā faktora intensitāte, kas ir vislabvēlīgākā organisma vitālajai aktivitātei, ir optimāla, un tas, kas dod vissliktāko efektu, ir pesimums, t.i. apstākļi, kuros organisma vitālā darbība tiek maksimāli kavēta, bet tā joprojām var pastāvēt. Tātad, audzējot augus dažādos temperatūras režīmos, maksimālās augšanas novērošanas punkts būs optimālākais. Vairumā gadījumu tas ir noteikts temperatūras diapazons vairākos grādos, tāpēc šeit labāk ir runāt par optimālo zonu. Visu temperatūras diapazonu (no minimālā līdz maksimālajam), kurā augšana joprojām ir iespējama, sauc par stabilitātes (izturības) vai tolerances diapazonu. Punkts, kas ierobežo to (t.i., minimālo un maksimālo) izmantojamo temperatūru, ir stabilitātes robeža. Starp optimuma zonu un pretestības robežu, tuvojoties pēdējai, augs piedzīvo pieaugošu stresu, t.i. mēs runājam par stresa zonām vai apspiešanas zonām elastības diapazonā

Ekoloģiskā faktora darbības atkarība no tā intensitātes (pēc V.A. Radkeviča, 1977)

Pārvietojoties skalā uz augšu un uz leju, palielinās ne tikai stress, bet galu galā, sasniedzot organisma stabilitātes robežas, iestājas tā nāve. Līdzīgus eksperimentus var veikt, lai pārbaudītu citu faktoru ietekmi. Rezultāti grafiski atbildīs šāda veida līknei.

Dzīves zemes-gaisa vide, tās raksturlielumi un pielāgošanās formas tai.

Dzīve uz sauszemes prasīja tādus pielāgojumus, kas bija iespējami tikai augsti organizētos dzīvos organismos. Zemes-gaisa vide ir grūtāka dzīvei, to raksturo augsts skābekļa saturs, neliels ūdens tvaiku daudzums, zems blīvums utt. Tas ievērojami mainīja dzīvo būtņu elpošanas, ūdens apmaiņas un pārvietošanās apstākļus.

Zems gaisa blīvums rada zemu pacelšanos un zemu atbalstu. Gaisa organismiem jābūt savai atbalsta sistēmai, kas atbalsta ķermeni: augi - dažādi mehāniski audi, dzīvnieki - ciets vai hidrostatisks skelets. Turklāt visi gaisa vides iedzīvotāji ir cieši saistīti ar zemes virsmu, kas viņiem kalpo piesaistei un atbalstam.

Zems gaisa blīvums nodrošina mazu pretestību kustībām. Tāpēc daudzi sauszemes dzīvnieki ir ieguvuši spēju lidot. 75% no visiem sauszemes, galvenokārt kukaiņiem un putniem, ir pielāgojušies aktīvam lidojumam.

Pateicoties gaisa mobilitātei, atmosfēras apakšējos slāņos esošajām vertikālajām un horizontālajām gaisa masu plūsmām ir iespējams pasīvs organismu lidojums. Šajā sakarā daudzām sugām ir izveidojusies anemohorija - izkliedēšana ar gaisa strāvu palīdzību. Anemohorija ir raksturīga augu sporām, sēklām un augļiem, vienšūņu cistām, maziem kukaiņiem, zirnekļiem utt. Organismus, kurus pasīvi pārvadā gaisa plūsmas, kopā sauc par gaisa planktonu.

Zemes organismi pastāv relatīvi zema spiediena apstākļos zemā gaisa blīvuma dēļ. Parasti tas ir vienāds ar 760 mm Hg. Palielinoties augstumam, spiediens samazinās. Zems spiediens var ierobežot sugu diapazonu kalnos. Mugurkaulniekiem dzīves augšējā robeža ir aptuveni 60 mm. Spiediena pazemināšanās nozīmē dzīvnieku skābekļa piegādes un dehidratācijas samazināšanos elpošanas ātruma palielināšanās dēļ. Augstākiem augiem kalnos ir aptuveni tāds pats attīstības līmenis. Posmkāji, kas sastopami ledājos, virs veģetācijas robežas, ir nedaudz izturīgāki.

Gaisa sastāvs gaisā. Papildus gaisa fizikālajām īpašībām tā ķīmiskās īpašības ir ļoti svarīgas sauszemes organismu pastāvēšanai. Gaisa sastāvs atmosfēras virsmas slānī ir diezgan viendabīgs attiecībā uz galveno sastāvdaļu saturu (slāpeklis - 78,1%, skābeklis - 21,0%, argons 0,9%, oglekļa dioksīds - 0,003% pēc tilpuma).

Augsts skābekļa saturs veicināja sauszemes organismu metabolisma palielināšanos salīdzinājumā ar primārajiem ūdens organismiem. Dzīvnieku homeotermija radās zemes vidē, pamatojoties uz ķermeņa oksidatīvo procesu augsto efektivitāti. Skābeklis, pateicoties tā nemainīgi augstajam saturam gaisā, nav ierobežojošs faktors dzīvībai sauszemes vidē.

Oglekļa dioksīda saturs atsevišķās virszemes gaisa slāņa vietās var atšķirties diezgan ievērojamās robežās. Palielināts gaisa piesātinājums ar CO? notiek vulkāniskās aktivitātes zonās, netālu no siltuma avotiem un citām šīs gāzes pazemes izejām. Oglekļa dioksīds ir toksisks lielās koncentrācijās. Dabā šāda koncentrācija ir reta. Zems CO2 saturs kavē fotosintēzes procesu. Siltumnīcās fotosintēzes ātrumu var palielināt, palielinot oglekļa dioksīda koncentrāciju. To izmanto siltumnīcu un siltumnīcu audzēšanas praksē.

Gaisa slāpeklis lielākajai daļai sauszemes vides iedzīvotāju ir inerta gāze, bet atsevišķiem mikroorganismiem (mezglu baktērijām, slāpekļa baktērijām, zilaļģēm utt.) Ir iespēja to saistīt un iesaistīt vielu bioloģiskajā apritē.

Mitruma trūkums ir viena no būtiskākajām pazemes-gaisa dzīves vides iezīmēm. Visa sauszemes organismu evolūcija noritēja ar pielāgošanās zīmi mitruma iegūšanai un saglabāšanai. Vides mitruma režīmi uz sauszemes ir ļoti dažādi - sākot no pilnīgas un pastāvīgas gaisa piesātināšanas ar ūdens tvaikiem dažos tropu rajonos līdz gandrīz pilnīgai to neesamībai sausajā tuksnešu gaisā. Ievērojama ir arī ūdens tvaiku satura mainība atmosfērā dienā un sezonā. Sauszemes organismu ūdens apgāde ir atkarīga arī no nokrišņu režīma, rezervuāru klātbūtnes, augsnes mitruma rezervēm, mārciņu ūdeņu tuvuma utt.

Tas izraisīja sauszemes organismu pielāgošanās attīstību dažādiem ūdens apgādes veidiem.

Temperatūras apstākļi. Nākamā gaisa-zemes vides atšķirīgā iezīme ir ievērojamas temperatūras svārstības. Lielākajā daļā sauszemes teritoriju dienas un gada temperatūras diapazons ir desmitiem grādu. Izturība pret temperatūras izmaiņām sauszemes iedzīvotāju vidē ir ļoti atšķirīga, atkarībā no konkrētā biotopa, kurā viņi dzīvo. Tomēr kopumā sauszemes organismi ir daudz eirotermiskāki nekā ūdens organismi.

Dzīves apstākļus zemes-gaisa vidē sarežģī arī laika apstākļu maiņa. Laika apstākļi - nepārtraukti mainīgi atmosfēras apstākļi pie aizņemtās virsmas līdz aptuveni 20 km augstumam (troposfēras robeža). Laika apstākļu mainīgums izpaužas tādu vides faktoru kā temperatūra, gaisa mitrums, mākoņainība, nokrišņi, vēja stiprums un virziens utt. Pastāvīgā mainībā. Ilgtermiņa laika apstākļu režīms raksturo vietējo klimatu. "Klimata" jēdziens ietver ne tikai meteoroloģisko parādību vidējās vērtības, bet arī to gada un dienas svārstības, novirzi no tām un to biežumu. Klimatu nosaka apgabala ģeogrāfiskie apstākļi. Galvenos klimatiskos faktorus - temperatūru un mitrumu - mēra pēc nokrišņu daudzuma un gaisa piesātinājuma ar ūdens tvaikiem.

Lielākajai daļai sauszemes organismu, īpaši maziem organismiem, apkārtnes klimats nav tik svarīgs kā viņu tūlītējās dzīves apstākļi. Ļoti bieži vietējie vides elementi (reljefs, iedarbība, veģetācija utt.) Maina temperatūras, mitruma, gaismas, gaisa kustības režīmu noteiktā apgabalā tā, ka tas būtiski atšķiras no apkārtnes klimatiskajiem apstākļiem. Šādas klimata izmaiņas, kas veidojas virszemes gaisa slānī, sauc par mikroklimatu. Katrā zonā mikroklimats ir ļoti dažāds. Var atšķirt ļoti mazu teritoriju mikroklimātus.

Zemes-gaisa vides gaismas režīmam ir arī dažas īpatnības. Gaismas intensitāte un daudzums šeit ir vislielākais un praktiski neierobežo zaļo augu dzīvi, piemēram, ūdenī vai augsnē. Uz sauszemes ir iespējamas īpaši gaismas mīlošas sugas. Lielākajai daļai sauszemes dzīvnieku, kuriem ir dienas un pat nakts aktivitātes, redze ir viena no galvenajām orientēšanās metodēm. Sauszemes dzīvniekiem redze ir svarīga, lai meklētu laupījumu; daudzām sugām ir pat krāsu redze. Šajā sakarā upuriem rodas tādas adaptīvas iezīmes kā aizsardzības reakcija, maskēšanas un brīdināšanas krāsas, mīmika utt.

Ūdens iemītniekiem šādi pielāgojumi ir daudz mazāk attīstīti. Spilgti krāsainu augstāku augu ziedu parādīšanās ir saistīta arī ar apputeksnēšanas aparāta īpatnībām un galu galā ar vides gaismas režīmu.

Teritorijas reljefs un augsnes īpašības ir arī sauszemes organismu un, pirmkārt, augu dzīves apstākļi. Zemes virsmas īpašības, kurām ir ekoloģiska ietekme uz tās iedzīvotājiem, vieno "edafiskie vides faktori" (no grieķu valodas "edaphos" - "augsne").

Saistībā ar augsnes dažādajām īpašībām var izdalīt vairākas augu ekoloģiskās grupas. Tātad, atkarībā no reakcijas uz augsnes skābumu, tie izšķir:

1) acidofilās sugas - aug skābās augsnēs, kuru pH ir vismaz 6,7 (sfagnu purva augi);

2) neitrofilās sugas mēdz augt augsnēs, kuru pH ir 6,7–7,0 (lielākā daļa kultivēto augu);

3) bazifilie augi aug pie pH, kas lielāka par 7,0 (mordovņiks, meža vējzeme);

4) vienaldzīgi var augt augsnēs ar atšķirīgu pH vērtību (maijpuķītes).

Augi atšķiras arī attiecībā uz augsnes mitrumu. Atsevišķas sugas aprobežojas ar dažādiem substrātiem, piemēram, petrofīti aug uz akmeņainām augsnēm, pasmofīti apdzīvo brīvas smiltis.

Reljefa reljefs un zemes raksturs ietekmē dzīvnieku pārvietošanās specifiku: piemēram, nagaiņi, strausi, sētas, kas dzīvo atklātās telpās, cieta zeme, lai pastiprinātu atgrūšanos skrienot. Ķirzakas, kas dzīvo brīvi plūstošās smiltīs, pirkstus ierobežo ragveida zvīņu bārkstis, kas palielina atbalstu. Zemes iedzīvotājiem, kas raka bedres, blīva augsne ir nelabvēlīga. Augsnes raksturs noteiktos gadījumos ietekmē sauszemes dzīvnieku izplatību, ieraktos vai ieraktos zemē vai olu dēšanu augsnē utt.

Par gaisa sastāvu.

Gaisa sastāvs gaisā, ko elpojam, izskatās šādi: 78% ir slāpeklis, 21% skābeklis un 1% citas gāzes. Bet lielo industriālo pilsētu atmosfērā šī attiecība bieži tiek pārkāpta. Ievērojamu daļu veido kaitīgi piemaisījumi, ko rada uzņēmumu un transportlīdzekļu radītās emisijas. Autotransports atmosfērā rada daudz piemaisījumu: nezināma sastāva ogļūdeņraži, benzo (a) pirēns, oglekļa dioksīds, sēra un slāpekļa savienojumi, svins, oglekļa monoksīds.

Atmosfēra sastāv no vairāku gāzu maisījuma - gaisa, kurā suspendējas koloidālie piemaisījumi - putekļi, pilieni, kristāli utt. Atmosfēras gaisa sastāvs maz mainās atkarībā no augstuma. Tomēr, sākot no aptuveni 100 km augstuma, kopā ar molekulāro skābekli un slāpekli molekulu disociācijas rezultātā parādās atomu skābeklis, un sākas gāzu gravitācijas atdalīšana. Virs 300 km atmosfērā dominē atomu skābeklis, virs 1000 km - hēlijs un pēc tam atomu ūdeņradis. Atmosfēras spiediens un blīvums samazinās līdz ar augstumu; apmēram puse no visas atmosfēras masas ir koncentrēta zemākajos 5 km, 9/10 - apakšējos 20 km un 99,5% - 80 km zemākajā. Aptuveni 750 km augstumā gaisa blīvums samazinās līdz 10-10 g / m3 (savukārt zemes virsmā tas ir aptuveni 103 g / m3), taču pat tik mazs blīvums joprojām ir pietiekams, lai parādītos auroras. Atmosfērai nav asas augšējās robežas; tā sastāvā esošo gāzu blīvums

Atmosfēras gaisā, ko katrs no mums elpo, ir vairākas gāzes, no kurām galvenās ir: slāpeklis (78,09%), skābeklis (20,95%), ūdeņradis (0,01%) oglekļa dioksīds (oglekļa dioksīds) (0,03%) un inertās gāzes ( 0,93%). Turklāt gaisā vienmēr ir noteikts ūdens tvaiku daudzums, kura daudzums vienmēr mainās, mainoties temperatūrai: jo augstāka temperatūra, jo lielāks tvaiku saturs, un otrādi. Sakarā ar ūdens tvaiku daudzuma svārstībām gaisā, arī gāzu procentuālais daudzums tajā nav nemainīgs. Visas gaisā esošās gāzes ir bezkrāsainas un bez smaržas. Gaisa svars mainās atkarībā no temperatūras, bet arī no ūdens tvaiku satura tajā. Tajā pašā temperatūrā sausā gaisa svars ir lielāks nekā mitra gaisa. ūdens tvaiki ir daudz vieglāki nekā gaisa tvaiki.

Tabulā parādīts atmosfēras gāzes sastāvs tilpuma masas attiecībās, kā arī galveno sastāvdaļu kalpošanas laiks:

Gāzu īpašības, kas zem spiediena mainās atmosfēras gaisā.

Piemēram: skābeklis zem spiediena, kas pārsniedz 2 atmosfēras, toksiski ietekmē ķermeni.

Slāpeklim zem spiediena virs 5 atmosfērām ir narkotiska iedarbība (slāpekļa intoksikācija). Strauja pacelšanās no dzīlēm izraisa dekompresijas slimību, pateicoties straujai slāpekļa burbuļu izdalīšanai no asinīm, it kā to putojot.

Oglekļa dioksīda palielināšanās par vairāk nekā 3% elpošanas maisījumā izraisa nāvi.

Katrs gaisu veidojošais komponents, palielinoties spiedienam līdz noteiktām robežām, kļūst par indi, kas var saindēt ķermeni.

Atmosfēras gāzes sastāva izpēte. Atmosfēras ķīmija

Salīdzinoši jaunas zinātnes nozares, ko sauc par atmosfēras ķīmiju, straujas attīstības vēsturei vispiemērotākais ir termins “spurts” (metiens), ko lieto ātrgaitas sportā. Šāviens no starta pistoles, iespējams, kalpoja kā divi raksti, kas publicēti 1970. gadu sākumā. Viņi runāja par stratosfēras ozona iespējamo iznīcināšanu ar slāpekļa oksīdiem - NO un NO2. Pirmais piederēja topošajam Nobela prēmijas laureātam un pēc tam Stokholmas universitātes darbiniekam P. Krucenam, kurš stratosfērā uzskatīja iespējamo slāpekļa oksīdu avotu - dabisko slāpekļa oksīdu N2O, kas sairst saules gaismas ietekmē. Otrā raksta autors, ķīmiķis no Kalifornijas Universitātes Bērklijā, Dž. Džonstons ierosināja, ka slāpekļa oksīdi stratosfērā parādās cilvēka darbības rezultātā, proti, kad liela augstuma lidmašīnu reaktīvo dzinēju sadegšanas produkti tiek atbrīvoti.

Protams, iepriekš minētās hipotēzes nav radušās no nulles. Vismaz galveno atmosfēras gaisa komponentu - slāpekļa, skābekļa, ūdens tvaiku uc - attiecību attiecība bija zināma daudz agrāk. Jau XIX gadsimta otrajā pusē. Eiropā ir veikti ozona koncentrācijas mērījumi virszemes gaisā. 1930. gados angļu zinātnieks S. Čepmens atklāja ozona veidošanās mehānismu tīri skābekļa atmosfērā, norādot uz skābekļa atomu un molekulu, kā arī ozona mijiedarbības kopumu, ja nav citu gaisa sastāvdaļu. Tomēr pagājušā gadsimta 50. gadu beigās mērījumi ar meteoroloģiskajām raķetēm parādīja, ka ozona stratosfērā ir daudz mazāk, nekā tam vajadzētu būt saskaņā ar Čepmena reakcijas ciklu. Lai gan šis mehānisms joprojām ir fundamentāls līdz šai dienai, kļuva skaidrs, ka ir arī daži citi procesi, kas arī aktīvi iesaistās atmosfēras ozona veidošanā.

Ir vērts pieminēt, ka zināšanas atmosfēras ķīmijas jomā līdz 70. gadu sākumam galvenokārt tika iegūtas, pateicoties atsevišķu zinātnieku centieniem, kuru pētījumus neapvienoja neviens sabiedriski nozīmīgs jēdziens un visbiežāk tiem bija tīri akadēmisks raksturs. Džonstona darbs ir cits jautājums: pēc viņa aprēķiniem 500 lidmašīnas, lidojot 7 stundas dienā, varētu samazināt stratosfēras ozona daudzumu ne mazāk kā par 10%! Un, ja šīs aplēses būtu patiesas, tad problēma nekavējoties kļūtu sociālekonomiska, jo šajā gadījumā visām pārskaņas transporta aviācijas un ar to saistītās infrastruktūras attīstības programmām bija jāveic būtiskas korekcijas un, iespējams, tās pat jāaizver. Turklāt tad pirmo reizi patiešām radās jautājums, ka antropogēna darbība var izraisīt nevis vietēju, bet globālu kataklizmu. Dabiski, ka pašreizējā situācijā teorijai bija nepieciešama ļoti stingra un vienlaikus ātra pārbaude.

Atgādinām, ka iepriekšminētās hipotēzes būtība bija tāda, ka slāpekļa oksīds reaģē ar ozonu NO + O3 ® ® NO2 + O2, tad šajā reakcijā izveidojies slāpekļa dioksīds reaģē ar skābekļa atomu NO2 + O ® NO + O2, tādējādi atjaunojot NO klātbūtni. atmosfērā, kamēr ozona molekula ir neatgriezeniski zaudēta. Šajā gadījumā šādu reakciju pāri, kas veido ozona iznīcināšanas slāpekļa katalītisko ciklu, atkārto, līdz jebkādi ķīmiski vai fiziski procesi noved pie slāpekļa oksīdu izvadīšanas no atmosfēras. Piemēram, NO2 tiek oksidēts par slāpekļskābi HNO3, kas viegli šķīst ūdenī, un tāpēc mākoņi un nokrišņi to noņem no atmosfēras. Slāpekļa katalītiskais cikls ir ļoti efektīvs: viena NO molekula, uzturoties atmosfērā, izdodas iznīcināt desmitiem tūkstošu ozona molekulu.

Bet, kā jūs zināt, nepatikšanas nenāk vienatnē. Drīz speciālisti no ASV universitātēm - Mičiganas (R. Stolyarski un R. Cicero) un Hārvardas (S. Wofsey un M. McElroy) - atklāja, ka ozonam var būt vēl nežēlīgāks ienaidnieks - hlora savienojumi. Hlora katalītiskais ozona iznīcināšanas cikls (reakcijas Cl + O3 ® ClO + O2 un ClO + O ® Cl + O2) pēc viņu aplēsēm bija vairākas reizes efektīvākas nekā slāpekļa cikls. Ierobežotu optimismu izraisīja tikai tas, ka dabiskas izcelsmes hlora daudzums atmosfērā ir salīdzinoši mazs, kas nozīmē, ka tā iedarbības kopējā ietekme uz ozonu var nebūt pārāk spēcīga. Tomēr situācija krasi mainījās, kad 1974. gadā Kalifornijas universitātes Irvine S. Rowland un M. Molina pētnieki konstatēja, ka hlorfluorogļūdeņražu savienojumi (CFC), kurus plaši izmanto saldēšanas iekārtās, aerosola iepakojumos utt. hlora avots stratosfērā. Neuzliesmojošas, netoksiskas un ķīmiski pasīvas šīs vielas ar augšupejošām gaisa straumēm lēnām tiek transportētas no zemes virsmas stratosfērā, kur saules gaismas ietekmē tiek iznīcinātas to molekulas, kā rezultātā tiek atbrīvoti brīvie hlora atomi. Rūpnieciskā CFC ražošana, kas sākās 30. gados, un to emisija atmosfērā visos turpmākajos gados ir nepārtraukti pieaugusi, īpaši 70. un 80. gados. Tādējādi teorētiķi ļoti īsā laika posmā identificēja divas atmosfēras ķīmijas problēmas, kuras izraisīja intensīvs antropogēns piesārņojums.

Tomēr, lai pārbaudītu izvirzīto hipotēžu konsekvenci, bija jāveic daudzi uzdevumi.

Vispirms, paplašināt laboratorijas pētījumus, kuru laikā būtu iespējams noteikt vai noskaidrot fotoķīmisko reakciju ātrumus starp dažādiem atmosfēras gaisa komponentiem. Jāsaka, ka ļoti trūkajiem datiem par šiem ātrumiem, kas tajā laikā pastāvēja, bija arī krietna (līdz pat vairākiem simtiem procentu) kļūda. Turklāt apstākļi, kādos tika veikti mērījumi, parasti daudz neatbilda atmosfēras realitātei, kas nopietni saasināja kļūdu, jo lielākās daļas reakciju intensitāte bija atkarīga no temperatūras un dažreiz no spiediena. vai atmosfēras gaisa blīvums.

Otrkārt,laboratorijas apstākļos intensīvi izpētiet virkni mazu gāzu atmosfērā. Ievērojama skaita atmosfēras gaisa komponentu molekulas tiek iznīcinātas ar Saules ultravioleto starojumu (fotolīzes reakcijās), starp tām ne tikai iepriekšminētos CFC, bet arī molekulāro skābekli, ozonu, slāpekļa oksīdus un daudzus citus. Tāpēc katras fotolīzes reakcijas parametru novērtējums bija tikpat nepieciešams un svarīgs pareizai atmosfēras ķīmisko procesu reproducēšanai, kā arī reakciju ātrumam starp dažādām molekulām.

Treškārt, bija nepieciešams izveidot matemātiskus modeļus, kas pēc iespējas pilnīgāk aprakstītu atmosfēras gaisa komponentu savstarpējās ķīmiskās pārvērtības. Kā jau minēts, ozona iznīcināšanas produktivitāti katalītiskajos ciklos nosaka tas, cik ilgi katalizators (NO, Cl vai kāds cits) paliek atmosfērā. Ir skaidrs, ka šāds katalizators, vispārīgi runājot, varētu reaģēt ar jebkuru no desmitiem atmosfēras gaisa komponentu, vienlaikus ātri sadaloties, un tad stratosfēras ozona bojājumi būtu daudz mazāki nekā paredzēts. No otras puses, kad atmosfērā katru sekundi notiek daudzas ķīmiskas transformācijas, ir pilnīgi iespējams, ka tiks identificēti citi mehānismi, kas tieši vai netieši ietekmē ozona veidošanos un iznīcināšanu. Visbeidzot, šādi modeļi spēj izolēt un novērtēt atsevišķu reakciju vai to grupu nozīmi citu gāzu veidošanā, kas veido atmosfēras gaisu, kā arī ļauj aprēķināt gāzes koncentrāciju, kas nav pieejama mērījumiem.

Visbeidzot, bija nepieciešams organizēt plašu tīklu dažādu gāzu, tostarp slāpekļa, hlora savienojumu utt., satura mērīšanai gaisā, šim nolūkam izmantojot zemes stacijas, meteoroloģisko balonu un meteoroloģisko raķešu palaišanu un lidmašīnu lidojumus. Līdz šim datu bāzes izveide bija visdārgākais uzdevums, kuru nevarēja atrisināt īsā laikā. Tomēr tikai mērījumi varēja sniegt sākumpunktu teorētiskiem pētījumiem, vienlaikus esot par pamatu izteikto hipotēžu patiesumam.

Kopš 70. gadu sākuma vismaz reizi trijos gados ir publicēti īpaši, pastāvīgi atjaunināti krājumi, kas satur informāciju par visām nozīmīgākajām atmosfēras reakcijām, ieskaitot fotolīzes reakcijas. Turklāt kļūda, nosakot reakciju parametrus starp gaisa gāzes sastāvdaļām, šodien parasti ir 10-20%.

Šīs desmitgades otrajā pusē strauji attīstījās modeļi, kas apraksta ķīmiskās transformācijas atmosfērā. Lielākais skaits no tiem tika izveidots ASV, bet tie parādījās Eiropā un PSRS. Pirmkārt, tie bija kastēs (nulles dimensiju) un pēc tam viendimensiju modeļi. Pirmie ar dažādu ticamības pakāpi starp tām ķīmiskās mijiedarbības rezultātā atveidoja galveno atmosfēras gāzu saturu noteiktā tilpumā - kastē (līdz ar to arī to nosaukumu). Tā kā tika domāts par gaisa maisījuma kopējās masas saglabāšanu, netika apsvērta jebkuras tā daļas noņemšana no kastes, piemēram, ar vēju. Kastes modeļi bija ērti, lai noskaidrotu atsevišķu reakciju vai to grupu lomu atmosfēras gāzu ķīmiskās veidošanās un iznīcināšanas procesos, lai novērtētu atmosfēras gāzes sastāva jutīgumu pret neprecizitātēm, nosakot reakcijas ātrumu. Ar viņu palīdzību pētnieki, ievietojot atmosfēras parametrus lodziņā (it īpaši temperatūru un gaisa blīvumu), kas atbilst aviācijas lidojuma augstumam, varētu aptuveni noteikt, kā atmosfēras piemaisījumu koncentrācija mainīsies gaisa kuģu dzinēju sadegšanas produktu emisijas. Tajā pašā laikā kastes modeļi nebija piemēroti hlorfluorogļūdeņražu (CFC) problēmas izpētei, jo tie nevarēja aprakstīt to pārvietošanās procesu no zemes virsmas uz stratosfēru. Šeit noderēja viendimensiju modeļi, kas apvienojās, ņemot vērā detalizētu ķīmiskās mijiedarbības atmosfērā aprakstu un piemaisījumu transportēšanu vertikālā virzienā. Lai gan arī vertikālā pārsūtīšana šeit tika norādīta diezgan rupji, viendimensiju modeļu izmantošana bija ievērojams solis uz priekšu, jo tie ļāva kaut kā aprakstīt reālas parādības.

Atskatoties uz priekšu, mēs varam teikt, ka mūsu mūsdienu zināšanas lielā mērā balstās uz aptuveno darbu, kas šajos gados tika veikts, izmantojot viendimensiju un kastes modeļus. Tas ļāva noteikt atmosfēras gāzes sastāva veidošanās mehānismus, novērtēt atsevišķu gāzu ķīmisko avotu un izlietņu intensitāti. Šī atmosfēras ķīmijas attīstības posma svarīga iezīme ir tā, ka jaunās jaunās idejas tika pārbaudītas modeļos un plaši apspriestas speciālistu starpā. Iegūtie rezultāti bieži tika salīdzināti ar citu zinātnisko grupu aplēsēm, jo \u200b\u200blauka mērījumi bija acīmredzami nepietiekami, un to precizitāte bija ļoti zema. Turklāt, lai apstiprinātu noteiktu ķīmisko mijiedarbību modelēšanas pareizību, bija jāveic sarežģīti mērījumi, kad visu iesaistīto reaģentu koncentrācijas tiks noteiktas vienlaicīgi, kas tajā laikā un pat tagad bija praktiski neiespējami. (Pagaidām 2-5 dienas ir veikti tikai daži Shuttle gāzu kompleksa mērījumi.) Tāpēc modeļu pētījumi bija priekšā eksperimentālajiem, un teorija tik daudz nepaskaidroja lauka novērojumus jo tas veicināja viņu optimālo plānošanu. Piemēram, tāds savienojums kā hlora nitrāts ClONO2 vispirms parādījās modeļu pētījumos un tikai pēc tam tika atklāts atmosfērā. Bija grūti pat salīdzināt pieejamos mērījumus ar modeļa aplēsēm, jo \u200b\u200bviendimensiju modelis nevarēja ņemt vērā horizontālās gaisa kustības, tāpēc tika pieņemts, ka atmosfēra ir horizontāli viendabīga, un iegūtie modeļa rezultāti atbilda noteiktu vidējo globālo stāvokli. Tomēr patiesībā gaisa sastāvs virs Eiropas vai Amerikas rūpniecības reģioniem ļoti atšķiras no tā sastāva virs Austrālijas vai Klusā okeāna. Tāpēc jebkura lauka novērošanas rezultāti lielā mērā ir atkarīgi no mērījumu vietas un laika un, protams, precīzi neatbilst globālajam vidējam rādītājam.

Lai novērstu šo modelēšanas plaisu, 1980. gados pētnieki izveidoja divdimensiju modeļus, kuros kopā ar vertikālo transportu tika ņemts vērā gaisa transports gar meridiānu (gar platuma loku atmosfēra joprojām tika uzskatīta par viendabīgu). Sākumā šādu modeļu izveide bija saistīta ar ievērojamām grūtībām.

Vispirms, Ārējo modeļu parametru skaits strauji pieauga: katrā režģa punktā bija jānosaka vertikālā un starpplatitu transporta ātrumi, gaisa temperatūra un blīvums utt. Daudzi parametri (pirmkārt, iepriekšminētie ātrumi) eksperimentos netika droši noteikti, un tāpēc tika izvēlēti no kvalitatīviem apsvērumiem.

Otrkārt,datortehnikas stāvoklis tajā laikā ievērojami kavēja pilnīgu divdimensiju modeļu izstrādi. Atšķirībā no ekonomiskajiem viendimensiju un vēl vairāk kastē ievietotajiem divdimensiju modeļiem tiem bija nepieciešams ievērojami vairāk atmiņas un datora laika. Tā rezultātā viņu radītāji bija spiesti ievērojami vienkāršot shēmas, lai uzskaitītu ķīmiskās transformācijas atmosfērā. Neskatoties uz to, atmosfēras pētījumu komplekss, gan modeļu, gan lauka pētījumi, izmantojot satelītus, ļāva uzzināt salīdzinoši harmonisku, kaut arī tālu no pilnīgu priekšstatu par atmosfēras sastāvu, kā arī noteikt galvenās cēloņsakarības, kas izraisa izmaiņas atsevišķu gaisa komponentu saturs. Jo īpaši daudzi pētījumi ir parādījuši, ka lidojumi ar lidmašīnām troposfērā nenodara būtisku kaitējumu troposfēras ozonam, taču šķiet, ka to pacelšanās stratosfērā negatīvi ietekmē ozonosfēru. Lielākās daļas speciālistu viedoklis par CFC lomu bija gandrīz vienbalsīgs: Roulenda un Molinas hipotēze ir apstiprināta, un šīs vielas patiešām veicina stratosfēras ozona iznīcināšanu, un to rūpnieciskās ražošanas regulāra izaugsme ir laika bumba, jo CFC sabrukšana nenotiek nekavējoties, bet pēc desmitiem un simtiem gadu, tāpēc piesārņojuma ietekme atmosfēru ietekmēs ļoti ilgi. Turklāt ilgstoši saglabājoties hlorfluorogļūdeņražiem var nokļūt jebkurā visattālākajā atmosfēras punktā, un tāpēc tas ir globāls drauds. Ir pienācis laiks vienoties par politiskiem lēmumiem.

1985. gadā, piedaloties 44 valstīm, Vīnē tika izstrādāta un pieņemta konvencija par ozona slāņa aizsardzību, kas veicināja tās visaptverošu pētījumu. Tomēr jautājums par to, ko darīt ar CFC, joprojām bija atklāts. Bija neiespējami sākt lietas no sevis pēc principa “tas pats atrisināsies”, bet nav iespējams aizliegt šo vielu ražošanu vienā naktī, neradot milzīgu kaitējumu ekonomikai. Šķiet, ka ir vienkāršs risinājums: nepieciešams aizstāt CFC ar citām vielām, kas spēj veikt tādas pašas funkcijas (piemēram, saldēšanas iekārtās) un vienlaikus nekaitīgas vai vismaz mazāk bīstamas ozonam. Bet vienkāršu risinājumu ieviešana bieži ir ļoti sarežģīta. Šādu vielu radīšanai un ražošanas sākšanai bija nepieciešami ne tikai lieli ieguldījumi un laiks, bet arī vajadzīgi kritēriji, lai novērtētu jebkuras no tām ietekmi uz atmosfēru un klimatu.

Teorētiķi atkal bija uzmanības centrā. D. Vebbls no Livermoras Nacionālās laboratorijas ierosināja šim nolūkam izmantot ozona noārdīšanas potenciālu, kas parādīja, cik daudz aizstājējmolekula ir spēcīgāka (vai vājāka) nekā CFCl3 (Freon-11) molekula, ietekmē atmosfēras ozonu. Tajā laikā bija arī labi zināms, ka virszemes gaisa slāņa temperatūra ir ievērojami atkarīga no dažu gāzes piemaisījumu (tos sauca par siltumnīcas gāzēm) koncentrācijas, galvenokārt no oglekļa dioksīda CO2, ūdens tvaika H2O, ozona utt., To potenciālajiem aizstājējiem. . Mērījumi parādīja, ka rūpnieciskās revolūcijas laikā gada vidējā virszemes gaisa slāņa globālā temperatūra pieauga un turpina pieaugt, un tas norāda uz būtiskām un ne vienmēr vēlamām izmaiņām Zemes klimatā. Lai kontrolētu šo situāciju kopā ar vielas ozona noārdīšanas potenciālu, tika apsvērts arī tās globālās sasilšanas potenciāls. Šis indekss norādīja, cik spēcīgi vai vājāk pētītais savienojums ietekmē gaisa temperatūru nekā tāds pats oglekļa dioksīda daudzums. Aprēķini parādīja, ka CFC un alternatīvām vielām ir ļoti augsts globālās sasilšanas potenciāls, taču, ņemot vērā to, ka to koncentrācija atmosfērā bija daudz zemāka nekā CO2, H2O vai O3 koncentrācija, to kopējais ieguldījums globālajā sasilšanā palika nenozīmīgs. Pagaidām ...

Aprēķinātā ozona slāni noārdošā potenciāla un globālās sasilšanas potenciāla tabulas hlorfluorogļūdeņražiem un to iespējamiem aizstājējiem veidoja pamatu starptautiskiem lēmumiem samazināt un pēc tam aizliegt daudzu CFC ražošanu un izmantošanu (Monreālas 1987. gada protokols un vēlāk tā papildinājumi). Varbūt Monreālā sanākušie eksperti nebūtu bijuši tik vienprātīgi (galu galā Protokola raksti balstījās uz teorētiķu “izgudrojumiem”, kurus neapstiprināja lauka eksperimenti), bet par labu runāja vēl viena ieinteresēta “persona” - pati atmosfēra. parakstot šo dokumentu.

Paziņojums par britu zinātnieku 1985. gada beigās atklāto "ozona caurumu" virs Antarktīdas kļuva ne tikai bez žurnālistu līdzdalības, bet arī par gada sensāciju, un pasaules sabiedrības reakcija uz šo vēstījumu ir visvieglāk aprakstīta ar vienu īsu vārdu - šoks. Viena lieta ir tā, ka ozona slāņa iznīcināšanas draudi pastāv tikai tālā nākotnē, un otra lieta ir tad, kad mēs visi saskaramies ar fait accompli. Tam nebija gatavi ne vienkārši cilvēki, ne politiķi, ne teorētiskie speciālisti.

Ātri kļuva skaidrs, ka neviens no toreiz esošajiem modeļiem nevar atkārtot tik ievērojamu ozona satura samazinājumu. Tas nozīmē, ka dažas svarīgas dabas parādības vai nu netika ņemtas vērā, vai arī par zemu novērtētas. Drīz Antarktikas parādības izpētes programmas ietvaros veiktie lauka pētījumi parādīja, ka līdzās parastajām (gāzes fāzes) atmosfēras reakcijām Antarktīdas stratosfērā notiek atmosfēras gaisa transporta iezīmes (tās gandrīz pilnīga izolācija no pārējām atmosfēras ziemā) ir svarīga loma "ozona cauruma" veidošanā, kā arī tajā laikā maz pētītas neviendabīgas reakcijas (reakcijas uz atmosfēras aerosolu virsmu - putekļu daļiņas, kvēpi, ledus rumbas, ūdens pilieni utt.). Tikai ņemot vērā iepriekš minētos faktorus, varēja panākt apmierinošu vienošanos starp modeļa rezultātiem un novērojumu datiem. Un Antarktīdas "ozona cauruma" pasniegtās nodarbības nopietni ietekmēja atmosfēras ķīmijas turpmāko attīstību.

Pirmkārt, straujš impulss tika dots detalizētam neviendabīgu procesu pētījumam, kas norit saskaņā ar likumiem, kas atšķiras no tiem, kas nosaka gāzes fāzes procesus. Otrkārt, nāca skaidra atziņa, ka sarežģītā sistēmā, kas ir atmosfēra, tās elementu uzvedība ir atkarīga no visa iekšējo savienojumu kompleksa. Citiem vārdiem sakot, gāzu saturu atmosfērā nosaka ne tikai ķīmisko procesu intensitāte, bet arī gaisa temperatūra, gaisa masu pārnese, dažādu atmosfēras daļu aerosola piesārņojuma īpatnības utt. savukārt starojuma sildīšana un dzesēšana, kas veido stratosfēras gaisa temperatūras lauku, ir atkarīga no siltumnīcefekta gāzu koncentrācijas un izplatības telpā un līdz ar to arī no atmosfēras dinamiskiem procesiem. Visbeidzot, dažādu globusa joslu un atmosfēras daļu neviendabīga starojuma sildīšana rada atmosfēras gaisa kustības un kontrolē to intensitāti. Tādējādi, ja netiek ņemta vērā modeļu atgriezeniskā saite, iegūtajos rezultātos var būt lielas kļūdas (lai gan, garāmejot mēs atzīmējam, modeļa pārmērīga sarežģīšana bez steidzamas vajadzības ir tikpat nelietderīga kā lielgabalu šaušana uz zināmiem putni).

Ja divdimensiju modeļos 80. gados tika ņemta vērā saistība starp gaisa temperatūru un tās gāzes sastāvu, tad atmosfēras piemaisījumu izplatības aprakstīšanai trīsdimensiju modeļu izmantošana atmosfēras vispārējās cirkulācijas dēļ kļuva iespējama. datoru uzplaukums tikai 90. gados. Pirmie šādi vispārējās cirkulācijas modeļi tika izmantoti, lai aprakstītu ķīmiski pasīvo vielu - marķieru - telpisko sadalījumu. Vēlāk datoru nepietiekamās RAM dēļ ķīmiskos procesus noteica tikai viens parametrs - piemaisījuma uzturēšanās laiks atmosfērā, un tikai salīdzinoši nesen ķīmisko transformāciju bloki kļuva par pilntiesīgām trīsdimensiju modeļu daļām. Kaut arī grūtības joprojām turpina detalizēt atmosfēras ķīmiju 3D modeļos, šodien tās vairs nešķiet nepārvaramas, un labākie 3D modeļi ietver simtiem ķīmisko reakciju, kā arī faktisko gaisa transportu klimatā globālajā atmosfērā.

Tajā pašā laikā mūsdienu modeļu plaša izmantošana nemaz neapšauba iepriekš minēto vienkāršo modeļu lietderību. Ir labi zināms, ka jo sarežģītāks ir modelis, jo grūtāk ir atdalīt “signālu” no “modeļa trokšņa”, analizēt iegūtos rezultātus, izcelt galvenos cēloņsakarības mehānismus, novērtēt ietekmi uz gala rezultātu noteiktas parādības (un līdz ar to arī to ņemšanas vērā modelī lietderību) ... Un šeit vienkāršāki modeļi kalpo kā ideāls testēšanas laukums, tie ļauj iegūt provizoriskas aplēses, kuras vēlāk tiek izmantotas trīsdimensiju modeļos, lai izpētītu jaunas dabas parādības, pirms tās tiek iekļautas sarežģītākās utt.

Straujais zinātnes un tehnoloģijas progress ir radījis vēl vairākas pētījumu jomas, vienā vai otrā veidā saistītas ar atmosfēras ķīmiju.

Atmosfēras satelītnovērošana. Kad tika izveidota regulāra datubāzes papildināšana no satelītiem, lielākajai daļai vissvarīgāko atmosfēras sastāvdaļu, kas aptvēra gandrīz visu pasauli, bija nepieciešams uzlabot to apstrādes metodes. Tas ietver datu filtrēšanu (signāla un mērījumu kļūdu atdalīšanu) un piemaisījumu koncentrācijas vertikālo profilu atjaunošanu no to kopējā satura atmosfēras kolonnā, kā arī datu interpolāciju tajās vietās, kur tiešie mērījumi tehnisku iemeslu dēļ nav iespējami. Turklāt satelītnovērošanu papildina lidmašīnu ekspedīciju veikšana, kas plāno atrisināt dažādas problēmas, piemēram, Klusā okeāna tropiskajā daļā, Atlantijas okeāna ziemeļdaļā un pat Arktikas vasaras stratosfērā.

Svarīga mūsdienu pētījumu sastāvdaļa ir šo datu bāzu asimilācija (asimilācija) dažādas sarežģītības modeļos. Šajā gadījumā parametrus izvēlas no izmērītās un piemaisījumu satura punktu vērtības (reģionos) vistuvākā tuvuma stāvokļa. Tādējādi tiek pārbaudīta modeļu kvalitāte, kā arī izmērīto vērtību ekstrapolācija ārpus mērījumu reģioniem un periodiem.

Īslaicīgu atmosfēras piemaisījumu koncentrācijas novērtējums. Atmosfēras radikāļiem, kuriem ir galvenā loma atmosfēras ķīmijā, piemēram, hidroksilOH, perhidroksil HO2, slāpekļa oksīdam NO, atoma skābeklim ierosinātā stāvoklī O (1D) utt., Ir visaugstākā ķīmiskā reaktivitāte un līdz ar to ļoti maza dažas sekundes vai minūtes) “Mūža ilgums” atmosfērā. Tādēļ šādu radikāļu mērīšana ir ārkārtīgi sarežģīta, un to satura rekonstrukcija gaisā bieži tiek veikta saskaņā ar šo radikāļu ķīmisko avotu un izlietņu modeļu attiecībām. Ilgu laiku avotu un izlietņu intensitāte tika aprēķināta, izmantojot modeļa datus. Līdz ar atbilstošo mērījumu parādīšanos radās iespēja atjaunot radikāļu koncentrāciju uz to bāzes, vienlaikus uzlabojot modeļus un paplašinot informāciju par atmosfēras gāzes sastāvu.

Atmosfēras gāzveida sastāva rekonstrukcija pirmsindustriālajā periodā un agrākajos Zemes laikmetos.Pateicoties mērījumiem Antarktikas un Grenlandes ledus kodolos, kuru vecums svārstās no simtiem līdz simtiem tūkstošu gadu, kļuva zināma oglekļa dioksīda, slāpekļa oksīda, metāna, oglekļa monoksīda koncentrācija, kā arī to laiku temperatūra. Modeļa atmosfēras stāvokļa rekonstrukcija šajos laikmetos un tās salīdzinājums ar pašreizējo ļauj izsekot zemes atmosfēras evolūcijai un novērtēt cilvēka ietekmes pakāpi uz dabisko vidi.

Svarīgāko gaisa komponentu avotu intensitātes novērtējums. Sistemātiski gāzu, piemēram, metāna, oglekļa monoksīda un slāpekļa oksīdu satura mērījumi virszemes gaisā, kļuva par pamatu apgrieztās problēmas risināšanai: aplēšot uz zemes esošo avotu gāzu emisijas atmosfērā, saskaņā ar to zināmās koncentrācijas. Diemžēl tikai universālā satraukuma veicēju - CFC - uzskaite ir salīdzinoši vienkāršs uzdevums, jo gandrīz visām šīm vielām nav dabisku avotu, un to kopējo daudzumu, kas tiek izlaists atmosfērā, ierobežo to ražošanas apjoms. Pārējām gāzēm ir atšķirīgas un salīdzināmas jaudas avoti. Piemēram, metāna avots ir pārmitrinātas teritorijas, purvi, naftas akas, ogļu raktuves; šo savienojumu izdala termītu kolonijas un tas ir pat liellopu atkritums. Oglekļa monoksīds atmosfērā nonāk izplūdes gāzēs, degvielas sadegšanas rezultātā, kā arī metāna un daudzu organisko savienojumu oksidēšanās rezultātā. Tiešus šo gāzu emisiju mērījumus ir grūti veikt, taču ir izstrādātas metodes, kas ļauj novērtēt globālos piesārņojošo gāzu avotus, kuru kļūda pēdējos gados ir ievērojami samazinājusies, lai arī tā joprojām ir liela.

Zemes atmosfēras un klimata izmaiņu prognozēšanaŅemot vērā tendences - atmosfēras gāzu satura tendences, to avotu novērtējumus, Zemes iedzīvotāju skaita pieauguma ātrumu, visu veidu enerģijas ražošanas pieauguma tempu utt. - īpašas ekspertu grupas veido un pastāvīgi koriģē scenārijus iespējamā atmosfēras piesārņojuma nākamajos 10, 30, 100 gados. Izejot no tiem, modeļi paredz iespējamās gāzes sastāva, temperatūras un atmosfēras cirkulācijas izmaiņas. Tādējādi ir iespējams iepriekš noteikt nelabvēlīgas tendences atmosfēras stāvoklī, un jūs varat mēģināt tos novērst. 1985. gada Antarktikas šoku nevajadzētu atkārtot.

Atmosfēras siltumnīcas efekta parādība

Pēdējos gados ir kļuvis skaidrs, ka līdzība starp parasto siltumnīcu un atmosfēras siltumnīcas efektu nav pilnīgi pareiza. Pagājušā gadsimta beigās slavenais amerikāņu fiziķis Vuds, aizstājot parasto stiklu ar kvarca stiklu siltumnīcas laboratorijas modelī un neatklājot nekādas izmaiņas siltumnīcas darbībā, parādīja, ka runa nav par siltuma kavēšanu. augsnes starojums ar stiklu, kas pārraida saules starojumu, stikla loma šajā gadījumā sastāv tikai no turbulentās siltuma apmaiņas “nogriešanas” starp augsnes virsmu un atmosfēru.

Atmosfēras siltumnīcas (siltumnīcas) efekts ir tā īpašība, lai pārraidītu saules starojumu, bet aizkavētu zemes starojumu, veicinot zemes siltuma uzkrāšanos. Zemes atmosfēra diezgan labi pārraida īsviļņu saules starojumu, ko gandrīz pilnībā absorbē zemes virsma. Sasilstot saules starojuma absorbcijai, zemes virsma kļūst par sauszemes, galvenokārt garo viļņu, starojuma avotu, kura daļa nonāk kosmosā.

Pieaugošas CO2 koncentrācijas ietekme

Zinātnieki - pētnieki turpina strīdēties par tā saukto siltumnīcas efektu izraisošo gāzu sastāvu. Šajā sakarā vislielāko interesi izraisa pieaugošās oglekļa dioksīda (CO2) koncentrācijas ietekme uz atmosfēras siltumnīcas efektu. Tiek pausts viedoklis, ka plaši pazīstamā shēma: “oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanās palielina siltumnīcas efektu, kas izraisa globālā klimata sasilšanu” ir ārkārtīgi vienkāršota un ļoti tālu no realitātes, jo vissvarīgākā “siltumnīca gāze ”nebūt nav CO2, bet gan ūdens tvaiki. Tajā pašā laikā atruna, ka ūdens tvaiku koncentrāciju atmosfērā nosaka tikai pašas klimatiskās sistēmas parametri, šodien neiztur kritiku, jo ir pārliecinoši pierādīta antropogēnā ietekme uz globālo ūdens apriti.

Kā zinātniskas hipotēzes mēs norādām šādas gaidāmā siltumnīcas efekta sekas. Vispirms, Saskaņā ar visizplatītākajām aplēsēm līdz 21. gadsimta beigām atmosfēras CO2 saturs dubultosies, kas neizbēgami izraisīs vidējās globālās virsmas temperatūras paaugstināšanos par 3 - 5 o C. Tajā pašā laikā gaidāma sasilšana. sausākās vasarās ziemeļu puslodes mērenajos platuma grādos.

Otrkārt, tiek pieņemts, ka šāda vidējās globālās virsmas temperatūras paaugstināšanās izraisīs Pasaules okeāna līmeņa paaugstināšanos par 20 - 165 centimetriem ūdens termiskās izplešanās dēļ. Attiecībā uz Antarktīdas ledus kārtu tā iznīcināšana nav neizbēgama, jo kausēšanai nepieciešama augstāka temperatūra. Jebkurā gadījumā Antarktīdas ledus kušanas process aizņems ļoti ilgu laiku.

Treškārt, atmosfēras CO2 koncentrācija var ļoti labvēlīgi ietekmēt ražas ražu. Veikto eksperimentu rezultāti ļauj pieņemt, ka apstākļos, kad pakāpeniski palielinās CO2 saturs gaisā, dabiskā un kultivētā veģetācija sasniegs optimālu stāvokli; palielināsies augu lapu virsma, palielināsies lapu sausnas īpatnējais svars, palielināsies augļu vidējais lielums un sēklu skaits, paātrināsies graudaugu nogatavošanās un palielināsies to raža.

Ceturtkārt, lielos platuma grādos dabiskie meži, īpaši boreālie, var būt ļoti jutīgi pret temperatūras izmaiņām. Sasilšana var izraisīt strauju boreālo mežu platības samazināšanos, kā arī to robežas pārvietošanos uz ziemeļiem, tropu un subtropu meži, visticamāk, ir jutīgāki pret nokrišņu, nevis temperatūras izmaiņām.

Saules gaismas enerģija iekļūst atmosfērā, to absorbē zemes virsma un silda. Šajā gadījumā gaismas enerģija tiek pārveidota par siltuma enerģiju, kas izdalās infrasarkanā vai siltuma starojuma veidā. Šo infrasarkano starojumu, kas atspoguļojas no zemes virsmas, absorbē oglekļa dioksīds, savukārt tas silda un silda atmosfēru. Tas nozīmē, ka jo vairāk oglekļa dioksīda atmosfērā, jo vairāk tas uztver klimatu uz planētas. Tas pats notiek siltumnīcās, tāpēc šo parādību sauc par siltumnīcas efektu.

Ja tā sauktās siltumnīcas gāzes plūdīs pašreizējā ātrumā, tad nākamajā gadsimtā Zemes vidējā temperatūra paaugstināsies par 4 - 5 o C, kas varētu izraisīt planētas globālo sasilšanu.

Secinājums

Mainot attieksmi pret dabu, tas nebūt nenozīmē, ka vajadzētu atteikties no tehniskā progresa. Tā apturēšana problēmu neatrisinās, bet var tikai aizkavēt tās risināšanu. Nepieciešams neatlaidīgi un pacietīgi samazināt emisijas, ieviešot jaunas ekoloģiskās tehnoloģijas izejvielu taupīšanai, enerģijas patēriņam un stādīto plantāciju skaita palielināšanai, veicot izglītojošas aktivitātes iedzīvotāju vidū ar ekoloģisko pasaules uzskatu.

Piemēram, Amerikas Savienotajās Valstīs viena no sintētiskās gumijas rūpnīcām atrodas blakus dzīvojamiem rajoniem, un tas neizraisa iedzīvotāju protestu, jo darbojas videi draudzīgas tehnoloģiskās shēmas, kas agrāk ar vecajām tehnoloģijām neatšķīrās tīrība.

Tas nozīmē, ka ir nepieciešama stingra tehnoloģiju izvēle, kas atbilst visstingrākajiem kritērijiem, modernas daudzsološās tehnoloģijas ļaus sasniegt augstu ražošanas videi draudzīguma līmeni visās nozarēs un transportā, kā arī stādīto skaita pieaugumu. zaļās zonas rūpniecības zonās un pilsētās.

Pēdējos gados vadošā pozīcija atmosfēras ķīmijas attīstībā ir ieņēmusi eksperimentus, un teorijas vieta ir tāda pati kā klasiskajās, respektablajās zinātnēs. Bet joprojām ir jomas, kur teorētiskie pētījumi joprojām ir prioritāte: piemēram, tikai modeļu eksperimenti spēj prognozēt atmosfēras sastāva izmaiņas vai novērtēt ierobežojošo pasākumu efektivitāti, kas ieviesti saskaņā ar Monreālas protokolu. Sākot ar svarīgas, bet īpašas problēmas risinājumu, šodien atmosfēras ķīmija sadarbībā ar saistītām disciplīnām aptver visu sarežģīto vides izpētes un aizsardzības problēmu kompleksu. Varbūt mēs varam teikt, ka pirmie atmosfēras ķīmijas veidošanās gadi pagāja ar devīzi: "Nenokavē!" Sākuma spurts ir beidzies, un skrējiens turpinās.

Ejot pa mežu vai pļavu, jūs diez vai domājat, ka esat ... iekšā zemes-gaisa vide... Bet tieši to zinātnieki sauc par dzīvo būtņu māju, kuru veido zemes virsma un gaiss. Peldoties upē, ezerā vai jūrā, jūs atrodaties ūdens vide - vēl viena bagātīgi apdzīvota dabas māja. Un, kad jūs palīdzat pieaugušajiem izrakt augsni dārzā, jūs redzat augsnes vidi zem kājām. Šeit ir arī daudz, daudz dažādu iedzīvotāju. Jā, mums apkārt ir trīs brīnišķīgas mājas - trīs biotops, ar kuru vairumam organismu, kas apdzīvo mūsu planētu, liktenis ir nesaraujami saistīts.

Dzīvei katrā vidē ir savas īpatnības. IN zemes-gaisa vide skābekļa ir pietiekami daudz, bet bieži vien nepietiek mitruma. Tas ir īpaši mazs stepēs un tuksnešos. Tāpēc augiem un dzīvniekiem sausās vietās ir īpašas ierīces ūdens iegūšanai, uzglabāšanai un ekonomiskai lietošanai. Padomājiet par kaktusu, kas organismā uzglabā mitrumu. Zemes-gaisa vidē ir ievērojamas temperatūras izmaiņas, īpaši apgabalos ar aukstām ziemām. Šajās teritorijās visa organismu dzīve gada laikā manāmi mainās. Rudens lapu kritiens, gājputnu aiziešana uz siltākiem reģioniem, vilnas maiņa dzīvniekiem uz biezāku un siltāku - tas viss ir dzīvo būtņu pielāgošanās sezonālajām dabas izmaiņām.

Dzīvniekiem, kas dzīvo jebkurā vidē, kustība ir svarīgs jautājums. Zemes-gaisa vidē jūs varat pārvietoties pa zemi un gaisā. Un dzīvnieki to izmanto. Dažu kājas ir pielāgotas skriešanai (strauss, gepards, zebra), citām - lēkšanai (ķengurs, jerboa). No katriem simts šajā vidē dzīvojošo dzīvnieku sugu 75 var lidot. Tie ir lielākā daļa kukaiņu, putnu un dažu dzīvnieku (sikspārņu).

IN ūdens vide kaut ko, un ūdens vienmēr ir pietiekami daudz. Temperatūra šeit mainās mazāk nekā gaisa temperatūra. Bet ar skābekli bieži vien nepietiek. Daži organismi, piemēram, foreles zivis, var dzīvot tikai ūdenī, kas bagāts ar skābekli. Citi (karpas, karūsas, līņi) iztur skābekļa trūkumu. Ziemā, kad daudzi ūdenskrātuves ir sasalušas ledū, zivis var tikt nogalinātas - to masveida nāve no nosmakšanas. Lai skābeklis iekļūtu ūdenī, caur ledu tiek izgrieztas caurumi.

Ūdens vidē ir mazāk gaismas nekā zemes-gaisa vidē. Okeānos un jūrās dziļumā zem 200 m - krēslas valstība un vēl zemāk - mūžīgā tumsa. Ir skaidrs, ka ūdens augi ir sastopami tikai tur, kur ir pietiekami daudz gaismas. Tikai dzīvnieki var dzīvot dziļāk. Viņi barojas ar dažādu jūras dzīvnieku mirušo atlieku "nokrišanu" no augšējiem slāņiem.

Daudzu ūdensdzīvnieku pamanāmākā iezīme ir viņu peldēšanas iespējas. Zivīm, delfīniem un vaļiem ir spuras. Valzirgiem un roņiem ir pleznas. Bebriem, ūdriem, ūdensputniem, vardēm starp pirkstiem ir membrānas. Peldvaboļu peldkājas ir līdzīgas airiem.

Augsnes vide - mājvieta daudzām baktērijām un vienšūņiem. Šeit atrodas arī sēņu micēlijas un augu saknes. Augsnē dzīvoja arī dažādi dzīvnieki - tārpi, kukaiņi, rakšanai pielāgoti dzīvnieki, piemēram, dzimumzīmes. Augsnes iedzīvotāji šajā vidē atrod sev nepieciešamos apstākļus - gaisu, ūdeni, minerālsāļus. Tiesa, skābekļa un oglekļa dioksīda ir mazāk nekā svaigā gaisā. Un dažreiz ūdens ir pārāk daudz. Bet temperatūra ir vienmērīgāka nekā uz virsmas. Bet gaisma neiekļūst augsnes dziļumos. Tāpēc dzīvniekiem, kas to apdzīvo, parasti ir ļoti mazas acis vai tiem pilnīgi nav redzes orgānu. Viņu oža un pieskāriens palīdz.

Zemes-gaisa vide

Šajos skaitļos "satikās" dažādu biotopu pārstāvji. Dabā viņi nevarēja sanākt kopā, jo daudzi no viņiem dzīvo tālu viens no otra, dažādos kontinentos, jūrās, saldūdenī ...

Čempions lidojuma ātrumā putnu vidū ir ātrs. 120 km stundā ir viņa parastais ātrums.

Kolibri spārnus pletina līdz 70 reizēm sekundē, odi - līdz 600 reizēm sekundē.

Lidojuma ātrums dažādiem kukaiņiem ir šāds: mežģīnei - 2 km stundā, mājas mušai - 7, maija vabolei - 11, kamenei - 18 un vanaga kodei - 54 km stundā. Lieli spāre, pēc dažiem novērojumiem, sasniedz ātrumu līdz 90 km stundā.

Mūsu sikspārņi ir maza auguma. Bet karstās valstīs dzīvo viņu radinieki - sikspārņi. Viņi sasniedz 170 cm spārnu platumu!

Lielie ķenguri lec līdz 9, un dažreiz līdz 12 m. (Izmēriet šo attālumu klasē uz grīdas un iedomājieties, kā ķengurs lec. Tas ir vienkārši elpu aizraujoši!)

Gepards ir ātrākais no visiem zvēriem. Tas attīsta ātrumu līdz 110 km stundā. Strauss var skriet ar ātrumu līdz 70 km stundā, veicot 4-5 m pakāpienus.

Ūdens vide

Zivis un vēži elpo ar žaunām. Tie ir īpaši orgāni, kas no ūdens iegūst ūdenī izšķīdinātu skābekli. Varde, atrodoties zem ūdens, elpo caur ādu. Bet dzīvnieki, kuri ir apguvuši ūdens vidi, elpo ar plaušām, ieelpojot paceļas uz ūdens virsmas. Ūdens vaboles izturas līdzīgi. Tikai viņiem, tāpat kā citiem kukaiņiem, nav plaušu, bet gan īpašas elpošanas caurules - traheja.

Augsnes vide

Kurmja, zokora un kurmja žurkas ķermeņa struktūra liek domāt, ka viņi visi ir augsnes vides iemītnieki. Kurmja un zokora priekšējās kājas ir galvenais rakšanas rīks. Tie ir plakani kā lāpstas ar ļoti lieliem nagiem. Un kurmja žurkai ir parastas kājas, tā ar spēcīgiem priekšzobiem iekožas augsnē (lai zeme neiekristu mutē, lūpas to aizsedz aiz zobiem!). Visu šo dzīvnieku ķermenis ir ovāls, kompakts. Ar šādu virsbūvi ir ērti pārvietoties pa pazemes ejām.

Pārbaudiet savas zināšanas

1. Uzskaitiet nodarbībā sastaptos biotopus.
2. Kādi ir organismu dzīves apstākļi zemes-gaisa vidē?
3. Aprakstiet dzīves apstākļus ūdens vidē.
4. Kādas ir augsnes kā biotopa īpašības?
5. Sniedziet piemērus par organismu pielāgošanos dzīvībai dažādās vidēs.

Padomā!

1. Paskaidrojiet, kas redzams attēlā. Kā jūs domājat, kādā vidē dzīvo dzīvnieki, kuru ķermeņa daļas ir attēlotas attēlā? Vai jūs varat nosaukt šos dzīvniekus?
2. Kāpēc okeānā lielā dziļumā dzīvo tikai dzīvnieki?

Izšķir zemes, gaisa un augsnes biotopus. Katrs organisms ir pielāgots dzīvei noteiktā vidē.

3. lekcija VIDE UN TO RAKSTUROJUMS (2 stundas)

1 ūdens biotops

2. Zemes-gaisa biotops

3. Augsne kā biotops

4 ķermenis kā biotops

Vēsturiskās attīstības procesā dzīvie organismi ir apguvuši četrus biotopus. Pirmais ir ūdens. Dzīve ūdenī radās un attīstījās daudzus miljonus gadu. Otrais - zeme-gaiss - uz zemes un atmosfērā radās un ātri pielāgojās jauniem apstākļiem, augiem un dzīvniekiem. Pamazām pārveidojot zemes augšējo slāni - litosfēru, viņi izveidoja trešo dzīvotni - augsni, un viņi paši kļuva par ceturto biotopu.

Ūdens biotops - hidrosfēra

Ūdens organismu ekoloģiskās grupas. Ekvatorā un tropos esošās siltās jūras un okeāni (40 000 dzīvnieku sugas) atšķiras ar vislielāko dzīves daudzveidību, ziemeļos un dienvidos jūru flora un fauna ir noplicināta simtiem reižu. Kas attiecas uz organismu izplatību tieši jūrā, to lielākā daļa koncentrējas virszemes slāņos (epipelāģiskajos) un sublitorālā zonā. Atkarībā no pārvietošanās veida un uzturēšanās noteiktos slāņos jūras dzīve ir sadalīta trīs ekoloģiskās grupās: nektons, planktons un bentoss.

Nekton(nektos - peldēšana) - aktīvi pārvietojas lieli dzīvnieki, kuri spēj pārvarēt lielus attālumus un spēcīgas straumes: zivis, kalmārus, ērkšķus, vaļus. Saldūdeņos abinieki un daudzi kukaiņi pieder nektonam.

Planktons (planktos - klaiņošana, planēšana) - augu kopa (fitoplanktons: diatomi, zaļās un zilzaļās (tikai saldūdens tilpēs) aļģes, augu flagellāti, peridīnenes uc) un mazu dzīvnieku organismi (zooplanktons: mazi vēžveidīgie) lielāki - pterigopodu gliemji, medūzas, ktenofori, daži tārpi), dzīvo dažādos dziļumos, bet nespēj aktīvi kustēties un pretoties straumēm. Planktons ietver arī dzīvnieku kāpurus, veidojot īpašu grupu - Neustonu. Šī ir pasīvi peldoša "īslaicīga" augšējā ūdens slāņa populācija, ko kāpuru stadijā pārstāv dažādi dzīvnieki (desmitkāji, rieksti un jūrpēdas, adatādaiņi, polichaeti, zivis, mīkstmieši utt.). Kad kāpuri nobriest, tie pārvietojas uz pelagela apakšējiem slāņiem. Virs Neustonas atrodas pleistons - tie ir organismi, kuros ķermeņa augšdaļa aug virs ūdens, bet apakšējā - ūdenī (pīļu zāle - Lemma, sifonofori utt.). Planktonam ir nozīmīga loma biosfēras trofiskajos savienojumos, jo ir barība daudzām ūdensdzīvēm, ieskaitot galveno barību vaļiem (Myatcoceti).

Bentosa (bentoss - dziļums) - apakšējie hidrobionti. To galvenokārt attēlo piestiprināti vai lēnām kustīgi dzīvnieki (zoobentos: foraminofori, zivis, sūkļi, koelenterāti, tārpi, brahhiopodi, ascīdijas uc), vairāk seklā ūdenī. Seklā ūdenī augi nonāk arī bentosā (fitobentoss: diatomi, zaļās, brūnās, sarkanās aļģes, baktērijas). Dziļumā, kur nav gaismas, fitobentosa nav. Zoster, rūpijas ziedoši augi ir atrodami pie krasta. Akmeņainā dibena apgabali ir bagātākie fitobentosā.

Ezeros zoobentosa ir mazāk bagātīga un daudzveidīgāka nekā jūrā. To veido vienšūņi (cilianti, dafnijas), dēles, mīkstmieši, kukaiņu kāpuri utt. Ezeru fitobentosu veido brīvi peldoši diatomi, zaļās un zilaļģes; brūno un sarkano aļģu nav.

Sakņu sakņu augi ezeros veido atšķirīgas jostas, kuru sugu sastāvs un izskats atbilst vides apstākļiem sauszemes un ūdens pierobežas zonā. Ūdenī pie krasta aug hidrofīti - augi, kas daļēji iegremdēti ūdenī (bultu uzgalis, kalas, niedres, ķepas, grīšļi, tricetas un niedres). Tos aizstāj ar hidatofītiem - augiem, kas iegremdēti ūdenī, bet ar peldošām lapām (lotoss, pīlēns, olu kapsulas, chilim, takla) un - tālāk - pilnīgi iegremdēti (rdesta, elodea, hara). Hydatophytes ietver arī augus, kas peld uz virsmas (pīļaugi).

Lielais ūdens vides blīvums nosaka dzīvību atbalstošo faktoru īpašo sastāvu un izmaiņu raksturu. Daži no tiem ir tādi paši kā uz sauszemes - siltums, gaisma, citi ir specifiski: ūdens spiediens (ar dziļuma palielināšanos par 1 atm. Par katriem 10 m), skābekļa saturs, sāls sastāvs, skābums. Augsta barotnes blīvuma dēļ siltuma un gaismas vērtības ar augstuma gradientu mainās daudz ātrāk nekā uz sauszemes.

Termiskais režīms. Ūdens videi raksturīga mazāka siltuma padeve, jo ievērojama tā daļa tiek atspoguļota, un tikpat ievērojama daļa tiek iztērēta iztvaikošanai. Saskaņā ar zemes temperatūras dinamiku ūdens temperatūrā ir mazāk svārstību dienas un sezonas temperatūrā. Turklāt ūdenstilpes būtiski izlīdzina temperatūras norisi piekrastes reģionu atmosfērā. Ja nav ledus čaumalas, jūrām aukstajā sezonā ir sildoša ietekme uz blakus esošajām sauszemes teritorijām, vasarā - dzesēšana un mitrināšana.

Ūdens temperatūras vērtību diapazons pasaules okeānā ir 38 ° (no -2 līdz + 36 ° С), saldūdens tilpēs - 26 ° (no -0,9 līdz + 25 ° С). Ar dziļumu ūdens temperatūra strauji pazeminās. Līdz 50 m tiek novērotas ikdienas temperatūras svārstības, līdz 400 - sezonālas, dziļākas kļūst nemainīgas, nokrītot līdz + 1-3 ° С (Arktikā tas ir tuvu 0 ° С). Tā kā temperatūras režīms ūdenstilpēs ir samērā stabils, stenotermija ir raksturīga to iedzīvotājiem. Nelielas temperatūras svārstības vienā vai otrā virzienā pavada būtiskas izmaiņas ūdens ekosistēmās.

Piemēri: "bioloģisks sprādziens" Volgas deltā Kaspijas jūras līmeņa pazemināšanās dēļ - lotosa biezokņu (Nelumba kaspium) augšana, Primorjē dienvidos - upju zaru aizaugšana (Komarovka, Ilistaya uc). gar kuru krastiem ir izcirsta un nodedzināta kokauga.

Sakarā ar dažādu augšējā un apakšējā slāņa sasilšanas pakāpi visa gada garumā, bēguma un plūsmas, straumju, vētru dēļ pastāvīgi sajaucas ūdens slāņi. Ūdens sajaukšanas loma ūdens organismos (ūdens organismos) ir ārkārtīgi liela, jo tajā pašā laikā tiek izlīdzināts skābekļa un barības vielu sadalījums ūdenstilpēs, nodrošinot vielmaiņas procesus starp organismiem un vidi.

Gaismas režīms.Gaismas intensitāte ūdenī ir ievērojami vājināta, pateicoties tās atstarojumam virsmā un absorbcijai pašā ūdenī. Tas lielā mērā ietekmē fotosintētisko augu attīstību. Jo mazāk ūdens ir caurspīdīgs, jo vairāk gaismas absorbējas. Ūdens caurspīdīgumu ierobežo minerālu suspensijas, planktons. Tas samazinās, strauji attīstoties mazajiem organismiem vasarā, un mērenā un ziemeļu platuma grādos - pat ziemā, pēc ledus segas izveidošanās un no augšas to pārklājot ar sniegu.

Okeānos, kur ūdens ir ļoti caurspīdīgs, 1% gaismas starojuma iekļūst 140 m dziļumā, un tikai desmit procentu procenti iekļūst mazos ezeros 2 m dziļumā. Dažādu spektra daļu stari ūdenī tiek absorbēti nevienmērīgi, vispirms tiek absorbēti sarkanie stari. Ar dziļumu tas kļūst arvien tumšāks, un ūdens krāsa vispirms kļūst zaļa, pēc tam zila, zila un visbeidzot zili violeta, pārvēršoties pilnīgā tumsā. Attiecīgi arī hidrobionti maina krāsu, pielāgojoties ne tikai gaismas sastāvam, bet arī tās trūkumam - hromatiskai adaptācijai. Gaišajās zonās seklos ūdeņos dominē zaļās aļģes (Chlorophyta), kuru hlorofils absorbē sarkanos starus, ar dziļumu tos aizstāj ar brūnu (Phaephyta) un pēc tam sarkanu (Rhodophyta). Lielā dziļumā fitobentosa nav.

Augi pielāgojās gaismas trūkumam, attīstot lielus hromatoforus, kas nodrošina zemu fotosintēzes kompensācijas punktu, kā arī asimilējošo orgānu laukuma palielināšanos (lapu virsmas indekss). Dziļjūras aļģēm ir raksturīgas stipri sadalītas lapas, lapu plāksnes ir plānas, caurspīdīgas. Daļēji iegremdētiem un peldošiem augiem raksturīga heterofilija - lapas virs ūdens ir tādas pašas kā sauszemes augiem, tām ir vesela plāksne, attīstīts stomatāla aparāts, un ūdenī lapas ir ļoti plānas, sastāv no šaurām pavedienu daivas.

Heterofilija: olu kapsulas, ūdensrozes, bultu uzgalis, čili (ūdens rieksts).

Dzīvnieki, tāpat kā augi, dabiski maina krāsu ar dziļumu. Augšējos slāņos tie ir koši nokrāsoti dažādās krāsās, krēslas zonā (jūras asari, koraļļi, vēžveidīgie) tie ir nokrāsoti krāsās ar sarkanu nokrāsu - ērtāk ir paslēpties no ienaidniekiem. Dziļjūras sugās nav pigmentu.

Ūdens videi raksturīgās īpašības, kas atšķiras no sauszemes, ir augsts blīvums, mobilitāte, skābums, spēja izšķīdināt gāzes un sāļus. Visiem šiem apstākļiem ūdens organismi ir vēsturiski izstrādājuši piemērotus pielāgojumus.

2. Zemes-gaisa biotops

Evolūcijas gaitā šī vide tika apgūta vēlāk nekā ūdens vide. Tās īpatnība ir tajā, ka tā ir gāzveida, tāpēc to raksturo zems mitrums, blīvums un spiediens, kā arī augsts skābekļa saturs. Evolūcijas gaitā dzīvie organismi ir izstrādājuši nepieciešamos anatomiskos, morfoloģiskos, fizioloģiskos, uzvedības un citus pielāgojumus.

Dzīvnieki zemes-gaisa vidē pārvietojas pa augsni vai gaisu (putni, kukaiņi), un augi sakņojas augsnē. Šajā sakarā dzīvniekiem parādījās plaušas un traheja, un augos parādījās stomatāla aparāts, t.i. orgāni, ar kuriem planētas sauszemes iedzīvotāji asimilē skābekli tieši no gaisa. Skeleta orgāni ir saņēmuši spēcīgu attīstību, nodrošinot kustības autonomiju uz sauszemes un atbalstot ķermeni ar visiem tā orgāniem nenozīmīga vides blīvuma apstākļos, kas ir tūkstošiem reižu mazāks nekā ūdenī. Vides faktori zemes-gaisa vidē no citiem biotopiem atšķiras ar lielu gaismas intensitāti, ievērojamām temperatūras un gaisa mitruma svārstībām, visu faktoru korelāciju ar ģeogrāfisko atrašanās vietu, gadalaiku un diennakts laika maiņu. To ietekme uz organismiem ir nesaraujami saistīta ar gaisa kustību un stāvokli attiecībā pret jūrām un okeāniem un ļoti atšķiras no ietekmes ūdens vidē (1. tabula).

Organismu dzīves apstākļi gaisa un ūdens vidē

(pēc D. F. Morduhajas-Boltovska, 1974. g.)

Sauszemes dzīvnieki un augi ir izstrādājuši savus, ne mazāk oriģinālos pielāgojumus nelabvēlīgajiem vides faktoriem: ķermeņa un tā sastāvdaļu sarežģītajai struktūrai, dzīves ciklu biežumam un ritmam, termoregulācijas mehānismiem utt., Augu, kā arī augu un dzīvnieki, kuru dzīve ir pilnībā saistīta ar gaisa vidi. Ir izveidojusies ārkārtīgi cieša funkcionālā, resursu un mehāniskā saikne ar augsni.

Daudzus no iepriekš minētajiem pielāgojumiem mēs uzskatījām par piemēriem abiotisko vides faktoru raksturošanai. Tāpēc tagad nav jēgas atkārtot, jo pie tām atgriezīsimies praktiskajās nodarbībās.