Persekitaran tanah-udara adalah yang paling kompleks dari segi keadaan persekitaran. Kehidupan di darat memerlukan penyesuaian yang ternyata hanya mungkin dengan tahap organisasi tumbuhan dan haiwan yang cukup tinggi.

4.2.1. Udara sebagai faktor persekitaran untuk organisma darat

Ketumpatan udara yang rendah menentukan daya angkatnya yang rendah dan mobiliti udara yang rendah. Penghuni udara mesti mempunyai sistem sokongan mereka sendiri yang menyokong badan: tumbuhan - dengan pelbagai tisu mekanikal, haiwan - dengan pepejal atau, lebih jarang, rangka hidrostatik. Di samping itu, semua penduduk udara berkait rapat dengan permukaan bumi, yang berfungsi sebagai lampiran dan sokongan. Kehidupan yang digantung di udara adalah mustahil.

Benar, banyak mikroorganisma dan haiwan, spora, biji, buah-buahan dan debunga tumbuhan sentiasa ada di udara dan dibawa oleh arus udara (Rajah 43), banyak haiwan mampu terbang aktif, tetapi dalam semua spesies ini fungsi utama. kitaran hidup mereka - pembiakan - dijalankan di permukaan bumi. Bagi kebanyakan mereka, tinggal di udara hanya dikaitkan dengan menetap atau mencari mangsa.

nasi. 43. Taburan arthropoda plankton udara mengikut ketinggian (menurut Dajo, 1975)

Ketumpatan udara yang rendah menyebabkan rintangan yang rendah terhadap pergerakan. Oleh itu, semasa evolusi, banyak haiwan darat menggunakan faedah ekologi sifat persekitaran udara ini, memperoleh keupayaan untuk terbang. 75% daripada spesies semua haiwan darat mampu terbang aktif, terutamanya serangga dan burung, tetapi risalah juga ditemui dalam kalangan mamalia dan reptilia. Haiwan darat terbang terutamanya dengan bantuan usaha otot, tetapi ada juga yang boleh meluncur menggunakan arus udara.

Terima kasih kepada mobiliti udara dan pergerakan menegak dan mendatar jisim udara yang wujud di lapisan bawah atmosfera, penerbangan pasif beberapa organisma adalah mungkin.

Anemofilia - kaedah tertua pendebungaan tumbuhan. Semua gimnosperma didebungakan oleh angin, dan di kalangan angiosperma, tumbuhan anemofil membentuk kira-kira 10% daripada semua spesies.

Anemophily diperhatikan dalam keluarga beech, birch, walnut, elm, rami, jelatang, casuarina, goosefoot, sedge, bijirin, palma dan banyak lagi. Tumbuhan yang didebungakan angin mempunyai beberapa penyesuaian yang meningkatkan sifat aerodinamik debunganya, serta ciri morfologi dan biologi yang memastikan kecekapan pendebungaan.

Kehidupan banyak tumbuhan bergantung sepenuhnya pada angin, dan penyebaran berlaku dengan bantuannya. Pergantungan berganda seperti itu diperhatikan dalam cemara, pain, poplar, birch, elm, abu, rumput kapas, cattail, saxaul, dzhuzgun, dll.

Banyak spesies telah berkembang anemochory– penempatan menggunakan arus udara. Anemochory adalah ciri spora, biji dan buah tumbuhan, sista protozoa, serangga kecil, labah-labah, dll. Organisma yang diangkut secara pasif oleh arus udara secara kolektif dipanggil aeroplankton dengan analogi dengan penduduk planktonik persekitaran akuatik. Penyesuaian khas untuk penerbangan pasif adalah saiz badan yang sangat kecil, peningkatan dalam kawasannya disebabkan oleh pertumbuhan, pembedahan yang kuat, permukaan relatif sayap yang besar, penggunaan web, dsb. (Rajah 44). Benih anemochorous dan buah tumbuhan juga mempunyai sama ada saiz yang sangat kecil (contohnya, biji orkid) atau pelbagai pelengkap seperti sayap dan payung terjun yang meningkatkan keupayaan mereka untuk merancang (Gamb. 45).

nasi. 44. Penyesuaian untuk pengangkutan melalui arus udara dalam serangga:

1 – nyamuk Cardiocrepis brevirostris;

2 – midge hempedu Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 – larva rama-rama gipsi Lymantria dispar

nasi. 45. Penyesuaian kepada pemindahan angin dalam buah-buahan dan benih tumbuhan:

1 – linden Tilia intermedia;

2 – maple Acer monspessulanum;

3 – birch Betula pendula;

4 – rumput kapas Eriophorum;

5 – dandelion Taraxacum officinale;

6 – cattail Typha scuttbeworhii

Dalam penyebaran mikroorganisma, haiwan dan tumbuhan, peranan utama dimainkan oleh arus udara perolakan menegak dan angin lemah. Angin kencang, ribut dan taufan juga mempunyai kesan alam sekitar yang ketara terhadap organisma darat.

Ketumpatan udara yang rendah menyebabkan tekanan yang agak rendah di darat. Biasanya ia adalah 760 mmHg. Seni. Apabila ketinggian meningkat, tekanan berkurangan. Pada ketinggian 5800 m ia hanya separuh normal. Tekanan rendah mungkin mengehadkan taburan spesies di pergunungan. Bagi kebanyakan vertebrata, had atas kehidupan adalah kira-kira 6000 m Penurunan tekanan memerlukan pengurangan bekalan oksigen dan dehidrasi haiwan disebabkan oleh peningkatan kadar pernafasan. Had kemajuan ke pergunungan adalah lebih kurang sama tumbuhan yang lebih tinggi. Agak lebih tahan lasak ialah arthropoda (springtail, hama, labah-labah), yang boleh ditemui pada glasier di atas garisan tumbuh-tumbuhan.

Secara amnya, semua organisma darat adalah lebih stenobatik daripada akuatik, kerana turun naik tekanan normal dalam persekitaran mereka berjumlah pecahan atmosfera dan, walaupun untuk burung yang naik ke ketinggian yang tinggi, tidak melebihi 1/3 daripada normal.

Komposisi gas udara. Selain sifat fizikal udara, sifat kimianya amat penting untuk kewujudan organisma darat. Komposisi gas udara di lapisan permukaan atmosfera agak homogen dari segi kandungan komponen utama (nitrogen - 78.1%, oksigen - 21.0, argon - 0.9, karbon dioksida - 0.035% mengikut isipadu) kerana tingginya keresapan gas dan perolakan pencampuran berterusan dan arus angin. Walau bagaimanapun, pelbagai kekotoran zarah gas, titisan-cecair dan pepejal (habuk) memasuki atmosfera daripada sumber tempatan boleh mempunyai kepentingan alam sekitar yang ketara.

Kandungan oksigen yang tinggi menyumbang kepada peningkatan metabolisme dalam organisma darat berbanding dengan akuatik primer. Dalam persekitaran daratan, berdasarkan kecekapan tinggi proses oksidatif dalam badan, homeothermy haiwan timbul. Oksigen, kerana kandungannya yang sentiasa tinggi di udara, bukanlah faktor yang mengehadkan kehidupan di persekitaran daratan. Hanya di tempat-tempat, di bawah keadaan tertentu, kekurangan sementara dicipta, contohnya dalam pengumpulan sisa tumbuhan yang mereput, rizab bijirin, tepung, dll.

Kandungan karbon dioksida boleh berbeza-beza di kawasan tertentu lapisan permukaan udara dalam had yang agak ketara. Sebagai contoh, jika tiada angin di pusat bandar besar, kepekatannya meningkat berpuluh kali ganda. Terdapat perubahan harian tetap dalam kandungan karbon dioksida dalam lapisan permukaan yang berkaitan dengan irama fotosintesis tumbuhan. Bermusim disebabkan oleh perubahan dalam keamatan respirasi organisma hidup, terutamanya populasi mikroskopik tanah. Peningkatan ketepuan udara dengan karbon dioksida berlaku di zon aktiviti gunung berapi, berhampiran mata air terma dan saluran keluar bawah tanah lain gas ini. Dalam kepekatan tinggi, karbon dioksida adalah toksik. Secara semula jadi, kepekatan sedemikian jarang berlaku.

Secara semula jadi, sumber utama karbon dioksida ialah respirasi tanah yang dipanggil. Mikroorganisma tanah dan haiwan bernafas dengan sangat intensif. Karbon dioksida meresap dari tanah ke atmosfera, terutamanya dengan kuat semasa hujan. Ia banyak terdapat dalam tanah yang sederhana lembap, hangat, dan kaya dengan sisa organik. Sebagai contoh, tanah hutan beech mengeluarkan CO 2 dari 15 hingga 22 kg/ha sejam, dan tanah berpasir yang tidak dibaja mengeluarkan hanya 2 kg/ha.

Dalam keadaan moden, aktiviti manusia dalam membakar rizab bahan api fosil telah menjadi sumber kuat jumlah tambahan CO 2 yang memasuki atmosfera.

Nitrogen udara ialah gas lengai untuk kebanyakan penduduk persekitaran daratan, tetapi beberapa organisma prokariotik (bakteria nodul, Azotobacter, clostridia, alga biru-hijau, dll.) mempunyai keupayaan untuk mengikatnya dan melibatkannya dalam kitaran biologi.

nasi. 46. Lereng gunung dengan tumbuh-tumbuhan yang musnah akibat pelepasan sulfur dioksida daripada perusahaan perindustrian di sekitarnya

Bahan pencemar tempatan yang memasuki udara juga boleh menjejaskan organisma hidup dengan ketara. Ini terutamanya terpakai kepada bahan gas toksik - metana, sulfur oksida, karbon monoksida, nitrogen oksida, hidrogen sulfida, sebatian klorin, serta zarah habuk, jelaga, dsb., yang mencemarkan udara di kawasan perindustrian. Sumber moden utama pencemaran kimia dan fizikal atmosfera adalah antropogenik: kerja pelbagai perusahaan industri dan pengangkutan, hakisan tanah, dsb. Sulfur oksida (SO 2), sebagai contoh, adalah toksik kepada tumbuhan walaupun dalam kepekatan dari satu per lima puluh ribu hingga satu persejuta isipadu udara. Di sekitar pusat perindustrian yang mencemarkan atmosfera dengan gas ini, hampir semua tumbuh-tumbuhan mati (Rajah 46). Sesetengah spesies tumbuhan sangat sensitif kepada SO 2 dan berfungsi sebagai penunjuk sensitif pengumpulannya di udara. Sebagai contoh, banyak lichen mati walaupun dengan kesan sulfur oksida di atmosfera sekitarnya. Kehadiran mereka di hutan di sekitar bandar besar menunjukkan ketulenan udara yang tinggi. Rintangan tumbuhan terhadap kekotoran di udara diambil kira semasa memilih spesies untuk landskap di kawasan berpenduduk. Sensitif kepada asap, contohnya, cemara biasa dan pain, maple, linden, birch. Yang paling tahan ialah thuja, poplar Kanada, maple Amerika, elderberry dan beberapa yang lain.

4.2.2. Tanah dan pelepasan. Ciri cuaca dan iklim persekitaran tanah-udara

Faktor persekitaran edafik. Sifat tanah dan rupa bumi juga mempengaruhi keadaan hidup organisma darat, terutamanya tumbuhan. Sifat-sifat permukaan bumi yang memberi kesan ekologi kepada penduduknya secara kolektif dipanggil faktor persekitaran edafik (dari bahasa Yunani "edaphos" - asas, tanah).

Sifat sistem akar tumbuhan bergantung kepada rejim hidroterma, pengudaraan, komposisi, komposisi dan struktur tanah. Sebagai contoh, sistem akar spesies pokok (birch, larch) di kawasan dengan permafrost terletak pada kedalaman cetek dan tersebar luas. Di mana tiada permafrost, sistem akar tumbuhan yang sama ini kurang meluas dan menembusi lebih dalam. Dalam banyak tumbuhan padang rumput, akar boleh mencapai air dari kedalaman yang besar pada masa yang sama, mereka juga mempunyai banyak akar permukaan di ufuk tanah yang kaya dengan humus, dari mana tumbuhan menyerap unsur pemakanan mineral. Pada tanah berair, berudara buruk di bakau, banyak spesies mempunyai akar pernafasan khas - pneumatophores.

Sebilangan kumpulan tumbuhan ekologi boleh dibezakan berhubung dengan sifat tanah yang berbeza.

Jadi, mengikut tindak balas terhadap keasidan tanah, mereka membezakan: 1) asidofilik spesies - tumbuh pada tanah berasid dengan pH kurang daripada 6.7 (tumbuhan rawa sphagnum, rumput putih); 2) neutrofilik - tertarik kepada tanah dengan pH 6.7–7.0 (kebanyakan tumbuhan yang ditanam); 3) basofilik– tumbuh pada pH lebih daripada 7.0 (mordovnik, anemone hutan); 4) acuh tak acuh - boleh tumbuh di atas tanah dengan makna yang berbeza pH (lili lembah, fescue biri-biri).

Berkaitan dengan komposisi kasar tanah terdapat: 1) oligotropik tumbuhan yang berpuas hati dengan sedikit unsur abu (Scots pain); 2) eutropik, mereka yang memerlukan sejumlah besar unsur abu (oak, gooseberry biasa, rumpai kayu saka); 3) mesotropik, memerlukan jumlah sederhana unsur abu (spruce biasa).

Nitrofil– tumbuhan yang lebih suka tanah yang kaya dengan nitrogen (jelatang).

Tumbuhan tanah masin membentuk satu kumpulan halofit(soleros, sarsazan, kokpek).

Sesetengah spesies tumbuhan terhad kepada substrat yang berbeza: petrofit tumbuh di tanah berbatu, dan psammophytes mendiami pasir yang beralih.

Bentuk muka bumi dan sifat tanah mempengaruhi pergerakan khusus haiwan. Contohnya, ungulates, burung unta, bustard yang hidup kawasan lapang, memerlukan tanah yang kukuh untuk meningkatkan tolak apabila berlari dengan pantas. Dalam cicak yang hidup di atas pasir yang beralih, jari kaki dikelilingi dengan pinggir sisik tanduk, yang meningkatkan permukaan sokongan (Rajah 47). Bagi penduduk daratan yang menggali lubang, tanah yang padat tidak sesuai. Sifat tanah dalam beberapa kes mempengaruhi taburan haiwan darat yang menggali lubang, menggali ke dalam tanah untuk melepaskan haba atau pemangsa, atau bertelur di dalam tanah, dsb.

nasi. 47. Tokek kaki kipas - penghuni pasir Sahara: A - tokek kaki kipas; B – kaki tokek

Ciri cuaca. Keadaan hidup di persekitaran udara tanah adalah rumit, di samping itu, perubahan cuaca.Cuaca - ini ialah keadaan atmosfera yang sentiasa berubah-ubah di permukaan bumi sehingga ketinggian lebih kurang 20 km (sempadan troposfera). Kebolehubahan cuaca dimanifestasikan dalam variasi yang berterusan dalam gabungan faktor persekitaran seperti suhu dan kelembapan, kekeruhan, hujan, kekuatan dan arah angin, dsb. Perubahan cuaca, bersama-sama dengan selang semula jadinya dalam kitaran tahunan, dicirikan oleh tidak berkala turun naik, yang secara ketara merumitkan keadaan kewujudan organisma darat. Cuaca menjejaskan kehidupan penduduk akuatik pada tahap yang lebih rendah dan hanya pada populasi lapisan permukaan.

Iklim kawasan tersebut. Rejim cuaca jangka panjang mencirikan iklim kawasan tersebut. Konsep iklim merangkumi bukan sahaja nilai purata fenomena meteorologi, tetapi juga kitaran tahunan dan harian mereka, penyimpangan daripadanya dan kekerapannya. Iklim ditentukan oleh keadaan geografi kawasan tersebut.

Kepelbagaian zon iklim adalah rumit oleh tindakan angin monsun, pengedaran siklon dan antisiklon, pengaruh banjaran gunung terhadap pergerakan jisim udara, tahap jarak dari lautan (continentality) dan banyak faktor tempatan yang lain. Di pergunungan terdapat zonasi iklim, hampir sama dengan perubahan zon dari latitud rendah ke latitud tinggi. Semua ini mewujudkan kepelbagaian keadaan hidup yang luar biasa di darat.

Bagi kebanyakan organisma darat, terutamanya yang kecil, bukan sahaja iklim kawasan itu yang penting sebagai keadaan habitat terdekat mereka. Selalunya, unsur persekitaran tempatan (pelepasan, pendedahan, tumbuh-tumbuhan, dll.) mengubah rejim suhu, kelembapan, cahaya, pergerakan udara di kawasan tertentu sedemikian rupa sehingga ia berbeza dengan ketara daripada keadaan iklim kawasan itu. Pengubahsuaian iklim tempatan sedemikian yang berkembang di lapisan permukaan udara dipanggil iklim mikro. Setiap zon mempunyai iklim mikro yang sangat pelbagai. Mikroiklim kawasan kecil yang sewenang-wenangnya boleh dikenal pasti. Sebagai contoh, rejim khas dicipta dalam mahkota bunga, yang digunakan oleh serangga yang tinggal di sana. Perbezaan dalam suhu, kelembapan udara dan kekuatan angin diketahui secara meluas di kawasan lapang dan di dalam hutan, di kawasan rumput dan di atas kawasan tanah kosong, di lereng pendedahan utara dan selatan, dsb. Iklim mikro yang stabil khas berlaku di liang, sarang, lubang , gua dan tempat tertutup lain.

kerpasan. Selain menyediakan air dan mencipta rizab lembapan, mereka boleh memainkan peranan ekologi yang lain. Oleh itu, hujan lebat atau hujan batu kadangkala mempunyai kesan mekanikal pada tumbuhan atau haiwan.

Peranan ekologi litupan salji sangat pelbagai. Turun naik suhu harian menembusi kedalaman salji hanya sehingga 25 cm lebih dalam suhu kekal hampir tidak berubah. Dengan fros -20-30 °C di bawah lapisan salji 30-40 cm, suhu hanya sedikit di bawah sifar. Penutup salji dalam melindungi tunas pembaharuan dan melindungi bahagian hijau tumbuhan daripada beku; banyak spesies pergi di bawah salji tanpa menumpahkan dedaunan mereka, contohnya, rumput berbulu, Veronica officinalis, rumput berkuku, dll.

nasi. 48. Skim kajian telemetrik rejim suhu hazel grouse yang terletak di dalam lubang salji (menurut A.V. Andreev, A.V. Krechmar, 1976)

Haiwan darat kecil juga menjalani gaya hidup aktif pada musim sejuk, mewujudkan keseluruhan galeri terowong di bawah salji dan dalam ketebalannya. Sebilangan spesies yang memakan tumbuh-tumbuhan yang dilitupi salji malah dicirikan oleh pembiakan musim sejuk, yang diperhatikan, sebagai contoh, dalam lemming, kayu dan tikus tekak kuning, sejumlah vole, tikus air, dll. Burung grouse - grouse hazel , belibis hitam, ayam hutan tundra - bersembunyi di dalam salji untuk malam (Rajah 48).

Litupan salji musim sejuk menyukarkan haiwan besar mendapatkan makanan. Banyak ungulates (rusa, babi hutan, lembu kasturi) makan secara eksklusif pada tumbuh-tumbuhan yang dilitupi salji pada musim sejuk, dan litupan salji dalam, dan terutamanya kerak keras pada permukaannya yang berlaku semasa keadaan berais, menghukum mereka kebuluran. Semasa pembiakan lembu nomad di Rusia pra-revolusi, bencana besar di kawasan selatan telah jut – kematian beramai-ramai ternakan akibat keadaan berais, merampas makanan haiwan. Pergerakan di atas salji dalam yang longgar juga sukar untuk haiwan. Musang, sebagai contoh, pada musim sejuk bersalji lebih suka kawasan di dalam hutan di bawah pokok cemara yang padat, di mana lapisan salji lebih nipis, dan hampir tidak pernah keluar ke glades terbuka dan tepi hutan. Kedalaman salji mungkin mengehadkan taburan geografi spesies. Sebagai contoh, rusa sebenar tidak menembusi utara ke kawasan di mana ketebalan salji pada musim sejuk adalah lebih daripada 40–50 cm.

Keputihan penutup salji mendedahkan haiwan gelap. Pemilihan penyamaran untuk dipadankan dengan warna latar belakang nampaknya memainkan peranan utama dalam berlakunya perubahan warna bermusim dalam ptarmigan dan ayam hutan tundra, arnab gunung, cerpelai, musang dan musang kutub. Di Kepulauan Panglima, bersama dengan musang putih, terdapat banyak musang biru. Menurut pemerhatian ahli zoologi, yang terakhir tinggal terutamanya berhampiran batu gelap dan jalur luncur bebas ais, manakala yang putih lebih suka kawasan dengan litupan salji.

Habitat udara tanah

Dalam perjalanan evolusi, persekitaran ini dibangunkan kemudian daripada persekitaran akuatik. Faktor ekologi dalam persekitaran udara tanah berbeza daripada habitat lain dalam intensiti cahaya yang tinggi, turun naik yang ketara dalam suhu dan kelembapan udara, korelasi semua faktor dengan lokasi geografi, perubahan musim dan masa hari. Persekitaran adalah gas, oleh itu ia dicirikan oleh kelembapan rendah, ketumpatan dan tekanan, dan kandungan oksigen yang tinggi.

Ciri-ciri faktor persekitaran abiotik: cahaya, suhu, kelembapan - lihat kuliah sebelumnya.

Komposisi gas atmosfera juga merupakan faktor iklim yang penting. Kira-kira 3 -3.5 bilion tahun dahulu, atmosfera mengandungi nitrogen, ammonia, hidrogen, metana dan wap air, dan tiada oksigen bebas di dalamnya. Komposisi atmosfera sebahagian besarnya ditentukan oleh gas gunung berapi.

Pada masa ini, atmosfera terdiri terutamanya daripada nitrogen, oksigen dan jumlah argon dan karbon dioksida yang agak kecil. Semua gas lain yang terdapat di atmosfera hanya terkandung dalam kuantiti surih. Kepentingan khusus untuk biota ialah kandungan relatif oksigen dan karbon dioksida.

Kandungan oksigen yang tinggi menyumbang kepada peningkatan metabolisme dalam organisma darat berbanding dengan akuatik primer. Dalam persekitaran daratan, berdasarkan kecekapan tinggi proses oksidatif dalam badan, homeothermy haiwan timbul. Oksigen, kerana kandungannya yang sentiasa tinggi di udara, bukanlah faktor yang mengehadkan kehidupan di persekitaran daratan. Hanya di tempat-tempat, di bawah keadaan tertentu, kekurangan sementara dicipta, contohnya dalam pengumpulan sisa tumbuhan yang mereput, rizab bijirin, tepung, dll.

Kandungan karbon dioksida boleh berbeza-beza di kawasan tertentu lapisan permukaan udara dalam had yang agak ketara. Sebagai contoh, jika tiada angin di pusat bandar besar, kepekatannya meningkat berpuluh kali ganda. Terdapat perubahan harian tetap dalam kandungan karbon dioksida dalam lapisan permukaan, yang dikaitkan dengan irama fotosintesis tumbuhan, dan perubahan bermusim, yang disebabkan oleh perubahan dalam kadar respirasi organisma hidup, terutamanya populasi mikroskopik tanah. Peningkatan ketepuan udara dengan karbon dioksida berlaku di kawasan aktiviti gunung berapi, berhampiran mata air terma dan saluran keluar gas bawah tanah yang lain. Kandungan karbon dioksida yang rendah menghalang proses fotosintesis. Dalam keadaan tanah tertutup, adalah mungkin untuk meningkatkan kadar fotosintesis dengan meningkatkan kepekatan karbon dioksida; Ini digunakan dalam amalan pertanian rumah hijau dan rumah hijau.

Nitrogen udara ialah gas lengai untuk kebanyakan penduduk persekitaran daratan, tetapi beberapa mikroorganisma (bakteria nodul, Azotobacter, clostridia, alga biru-hijau, dll.) mempunyai keupayaan untuk mengikatnya dan melibatkannya dalam kitaran biologi.

Bahan pencemar tempatan yang memasuki udara juga boleh menjejaskan organisma hidup dengan ketara. Ini terutamanya terpakai kepada bahan gas toksik - metana, sulfur oksida (IV), karbon monoksida (II), nitrogen oksida (IV), hidrogen sulfida, sebatian klorin, serta zarah habuk, jelaga, dll., menyumbat udara dalam industri. kawasan-kawasan. Sumber moden utama pencemaran kimia dan fizikal atmosfera adalah antropogenik: kerja pelbagai perusahaan perindustrian dan pengangkutan, hakisan tanah, dll. Sulfur oksida (SO 2), sebagai contoh, adalah toksik kepada tumbuhan walaupun dalam kepekatan dari satu lima puluh- seperseribu hingga satu juta isipadu udara Sesetengah spesies tumbuhan sangat sensitif terhadap S0 2 dan berfungsi sebagai penunjuk sensitif pengumpulannya di udara (contohnya, lichen.

Ketumpatan udara rendah menentukan daya angkatnya yang rendah dan sokongan yang tidak ketara. Penduduk persekitaran udara mesti mempunyai sistem sokongan mereka sendiri yang menyokong badan: tumbuhan - dengan pelbagai tisu mekanikal, haiwan - dengan pepejal atau, lebih jarang, rangka hidrostatik. Di samping itu, semua penduduk udara berkait rapat dengan permukaan bumi, yang berfungsi sebagai lampiran dan sokongan. Kehidupan dalam keadaan tergantung di udara adalah mustahil. Benar, banyak mikroorganisma dan haiwan, spora, biji dan debunga tumbuh-tumbuhan sentiasa hadir di udara dan dibawa oleh arus udara (anemochory), banyak haiwan mampu penerbangan aktif, tetapi dalam semua spesies ini fungsi utama kitaran hidup mereka. - pembiakan - dijalankan di permukaan bumi. Bagi kebanyakan mereka, tinggal di udara hanya dikaitkan dengan menetap atau mencari mangsa.

Angin mempunyai kesan mengehadkan ke atas aktiviti dan juga pengedaran organisma. Angin pun boleh berubah penampilan tumbuhan, terutamanya di habitat tersebut, contohnya di zon alpine, di mana faktor lain mempunyai kesan mengehadkan. Di habitat gunung terbuka, angin mengehadkan pertumbuhan tumbuhan dan menyebabkan tumbuhan membengkok di sebelah angin. Di samping itu, angin meningkatkan penyejatan dalam keadaan kelembapan rendah. Sangat penting ribut, walaupun kesannya adalah tempatan semata-mata. Taufan, dan juga angin biasa, boleh mengangkut haiwan dan tumbuhan dalam jarak yang jauh dan dengan itu mengubah komposisi komuniti.

Tekanan, nampaknya, bukan faktor pengehad langsung, tetapi ia berkaitan secara langsung dengan cuaca dan iklim, yang mempunyai kesan pengehadan langsung. Ketumpatan udara yang rendah menyebabkan tekanan yang agak rendah di darat. Biasanya ia adalah 760 mm Hg. Apabila ketinggian meningkat, tekanan berkurangan. Pada ketinggian 5800 m ia hanya separuh normal. Tekanan rendah mungkin mengehadkan taburan spesies di pergunungan. Bagi kebanyakan vertebrata, had atas kehidupan adalah kira-kira 6000 m Penurunan tekanan memerlukan pengurangan bekalan oksigen dan dehidrasi haiwan disebabkan oleh peningkatan kadar pernafasan. Had kemajuan tumbuhan yang lebih tinggi ke pergunungan adalah lebih kurang sama. Agak lebih tahan lasak ialah arthropoda (springtail, hama, labah-labah), yang boleh ditemui pada glasier di atas garisan tumbuh-tumbuhan.

Secara umum, semua organisma darat adalah lebih stenobatik daripada akuatik.

Akademi Negeri St

Perubatan veterinar.

Jabatan Biologi Am, Ekologi dan Histologi.

Abstrak mengenai ekologi pada topik:

Persekitaran udara tanah, faktornya

dan penyesuaian organisma kepada mereka"

Diisi oleh: murid tahun 1

O kumpulan Pyatochenko N. L.

Disemak oleh: profesor madya jabatan

Vakhmistrova S. F.

Saint Petersburg

pengenalan

Keadaan hidup (keadaan kewujudan) adalah satu set elemen yang diperlukan untuk organisma, yang dengannya ia berkait rapat dan tanpanya ia tidak boleh wujud.

Penyesuaian organisma kepada persekitarannya dipanggil penyesuaian. Keupayaan untuk menyesuaikan diri adalah salah satu sifat utama kehidupan secara umum, memastikan kemungkinan kewujudannya, kelangsungan hidup dan pembiakan. Penyesuaian menampakkan diri dalam tahap yang berbeza– daripada biokimia sel dan tingkah laku organisma individu kepada struktur dan fungsi komuniti dan ekosistem. Penyesuaian timbul dan berubah semasa evolusi spesies.

Sifat individu atau unsur persekitaran yang mempengaruhi organisma dipanggil faktor persekitaran. Faktor persekitaran adalah pelbagai. Mereka mempunyai sifat dan tindakan tertentu yang berbeza. Faktor persekitaran dibahagikan kepada dua kumpulan besar: abiotik dan biotik.

Faktor abiotik ialah satu set keadaan dalam persekitaran tak organik yang mempengaruhi organisma hidup secara langsung atau tidak langsung: suhu, cahaya, sinaran radioaktif, tekanan, kelembapan udara, komposisi garam air, dsb.

Faktor biotik ialah semua bentuk pengaruh organisma hidup antara satu sama lain. Setiap organisma sentiasa mengalami pengaruh langsung atau tidak langsung orang lain, memasuki komunikasi dengan wakil spesiesnya sendiri dan lain-lain.

Dalam sesetengah kes, faktor antropogenik dikelaskan sebagai kumpulan berasingan bersama dengan faktor biotik dan abiotik, menekankan kesan melampau faktor antropogenik.

Faktor antropogenik ialah semua bentuk aktiviti masyarakat manusia yang membawa kepada perubahan alam sebagai habitat spesies lain atau secara langsung mempengaruhi kehidupan mereka. Kepentingan kesan antropogenik ke atas seluruh dunia yang hidup di Bumi terus berkembang dengan pesat.

Perubahan dalam faktor persekitaran dari masa ke masa boleh:

1) sentiasa-malar, mengubah kekuatan hentaman disebabkan oleh masa hari, musim dalam tahun atau irama pasang surut di lautan;

2) tidak teratur, tanpa periodicity yang jelas, sebagai contoh, perubahan dalam keadaan cuaca dalam tahun yang berbeza, ribut, hujan, aliran lumpur, dll.;

3) diarahkan dalam jangka masa tertentu atau lama, contohnya, penyejukan atau pemanasan iklim, penumbuhan takungan, dsb.

Faktor persekitaran persekitaran boleh memberi pelbagai kesan kepada organisma hidup:

1) sebagai perengsa, menyebabkan perubahan penyesuaian dalam fungsi fisiologi dan biokimia;

2) sebagai pembatas yang menjadikannya mustahil untuk wujud dalam data

syarat;

3) sebagai pengubah yang menyebabkan perubahan anatomi dan morfologi dalam organisma;

4) sebagai isyarat yang menunjukkan perubahan dalam faktor lain.

Walaupun pelbagai faktor persekitaran, beberapa corak umum boleh dikenal pasti dalam sifat interaksinya dengan organisma dan dalam tindak balas makhluk hidup.

Keamatan faktor persekitaran yang paling sesuai untuk kehidupan organisma adalah optimum, dan yang memberikan kesan terburuk adalah pesimum, i.e. keadaan di mana aktiviti penting sesuatu organisma dihalang secara maksimum, tetapi ia masih boleh wujud. Oleh itu, apabila menanam tumbuhan dalam keadaan suhu yang berbeza, titik di mana pertumbuhan maksimum diperhatikan akan menjadi yang optimum. Dalam kebanyakan kes, ini adalah julat suhu tertentu beberapa darjah, jadi di sini adalah lebih baik untuk bercakap tentang zon optimum. Keseluruhan julat suhu (dari minimum hingga maksimum) di mana pertumbuhan masih mungkin dipanggil julat kestabilan (daya tahan), atau toleransi. Titik yang mengehadkannya (iaitu, minimum dan maksimum) suhu yang sesuai untuk kehidupan ialah had kestabilan. Di antara zon optimum dan had kestabilan, apabila ia menghampiri yang terakhir, loji mengalami tekanan yang semakin meningkat, i.e. kita bercakap tentang tentang zon tekanan, atau zon penindasan, dalam julat rintangan

Kebergantungan tindakan faktor persekitaran pada keamatannya (menurut V.A. Radkevich, 1977)

Apabila anda bergerak ke atas dan ke bawah skala, bukan sahaja tekanan meningkat, tetapi akhirnya, apabila had rintangan badan dicapai, kematiannya berlaku. Eksperimen yang sama boleh dijalankan untuk menguji pengaruh faktor lain. Hasilnya secara grafik akan sepadan dengan jenis lengkung yang serupa

Persekitaran hidupan udara tanah, ciri-ciri dan bentuk penyesuaiannya.

Kehidupan di darat memerlukan penyesuaian yang ternyata hanya boleh dilakukan dalam organisma hidup yang sangat teratur. Persekitaran udara darat lebih sukar untuk kehidupan; ia dicirikan oleh kandungan oksigen yang tinggi, jumlah wap air yang rendah, ketumpatan rendah, dsb. Ini sangat mengubah keadaan pernafasan, pertukaran air dan pergerakan makhluk hidup.

Ketumpatan udara yang rendah menentukan daya angkatnya yang rendah dan sokongan yang tidak penting. Organisma di udara mesti mempunyai sendiri Sistem sokongan menyokong badan: tumbuhan - pelbagai tisu mekanikal, haiwan - rangka pepejal atau hidrostatik. Di samping itu, semua penduduk udara berkait rapat dengan permukaan bumi, yang berfungsi sebagai lampiran dan sokongan.

Ketumpatan udara yang rendah memberikan rintangan yang rendah terhadap pergerakan. Oleh itu, banyak haiwan darat memperoleh keupayaan untuk terbang. 75% daripada semua haiwan darat, terutamanya serangga dan burung, telah menyesuaikan diri dengan penerbangan aktif.

Terima kasih kepada mobiliti udara dan aliran menegak dan mendatar jisim udara yang wujud di lapisan bawah atmosfera, penerbangan pasif organisma adalah mungkin. Dalam hal ini, banyak spesies telah membangunkan anemochory - penyebaran dengan bantuan arus udara. Anemochory adalah ciri spora, biji dan buah tumbuhan, sista protozoa, serangga kecil, labah-labah, dll. Organisma yang diangkut secara pasif oleh arus udara secara kolektif dipanggil aeroplankton.

Organisma darat wujud dalam keadaan tekanan yang agak rendah kerana ketumpatan udara yang rendah. Biasanya ia adalah 760 mmHg. Apabila ketinggian meningkat, tekanan berkurangan. Tekanan rendah mungkin mengehadkan taburan spesies di pergunungan. Bagi vertebrata, had atas kehidupan adalah kira-kira 60 mm. Penurunan tekanan memerlukan pengurangan bekalan oksigen dan dehidrasi haiwan akibat peningkatan kadar pernafasan. Tumbuhan yang lebih tinggi mempunyai lebih kurang had kemajuan yang sama di pergunungan. Arthropoda, yang boleh ditemui pada glasier di atas garisan tumbuh-tumbuhan, agak lebih tahan lasak.

Komposisi gas udara. Selain sifat fizikal udara, sifat kimianya sangat penting untuk kewujudan organisma darat. Komposisi gas udara di lapisan permukaan atmosfera agak seragam dari segi kandungan komponen utama (nitrogen - 78.1%, oksigen - 21.0%, argon 0.9%, karbon dioksida - 0.003% mengikut isipadu).

Kandungan oksigen yang tinggi menyumbang kepada peningkatan metabolisme dalam organisma darat berbanding dengan organisma akuatik primer. Dalam persekitaran daratan, berdasarkan kecekapan tinggi proses oksidatif dalam badan, homeothermy haiwan timbul. Oksigen, kerana kandungannya yang tinggi yang berterusan di udara, bukanlah faktor yang mengehadkan kehidupan di persekitaran daratan.

Kandungan karbon dioksida boleh berbeza-beza di kawasan tertentu lapisan permukaan udara dalam had yang agak ketara. Meningkatkan ketepuan udara dengan CO? berlaku di kawasan aktiviti gunung berapi, berhampiran mata air terma dan saluran keluar gas bawah tanah yang lain. Dalam kepekatan tinggi, karbon dioksida adalah toksik. Secara semula jadi, kepekatan sedemikian jarang berlaku. Kandungan CO2 yang rendah menghalang proses fotosintesis. Dalam keadaan tanah tertutup, anda boleh meningkatkan kadar fotosintesis dengan meningkatkan kepekatan karbon dioksida. Ini digunakan dalam amalan pertanian rumah hijau dan rumah hijau.

Nitrogen udara ialah gas lengai untuk kebanyakan penduduk persekitaran daratan, tetapi mikroorganisma tertentu (bakteria nodul, bakteria nitrogen, alga biru-hijau, dll.) mempunyai keupayaan untuk mengikatnya dan melibatkannya dalam kitaran biologi bahan.

Kekurangan lembapan adalah salah satu ciri penting persekitaran darat-udara kehidupan. Seluruh evolusi organisma darat berada di bawah tanda penyesuaian untuk mendapatkan dan memelihara kelembapan. Rejim kelembapan di darat sangat pelbagai - dari ketepuan udara yang lengkap dan berterusan dengan wap air di beberapa kawasan tropika hingga ketiadaannya yang hampir lengkap di udara kering padang pasir. Terdapat juga kebolehubahan harian dan bermusim yang ketara dalam kandungan wap air di atmosfera. Bekalan air organisma darat juga bergantung kepada rejim pemendakan, kehadiran takungan, rizab kelembapan tanah, kedekatan perairan paun, dsb.

Ini membawa kepada perkembangan penyesuaian kepada pelbagai rejim bekalan air dalam organisma darat.

Keadaan suhu. Satu lagi ciri tersendiri persekitaran udara-tanah ialah turun naik suhu yang ketara. Di kebanyakan kawasan darat, julat suhu harian dan tahunan ialah berpuluh-puluh darjah. Rintangan terhadap perubahan suhu dalam persekitaran di kalangan penduduk darat adalah sangat berbeza, bergantung kepada habitat tertentu di mana kehidupan mereka berlaku. Walau bagaimanapun, secara amnya, organisma darat adalah lebih eurytermik berbanding dengan organisma akuatik.

Keadaan hidup dalam persekitaran tanah-udara bertambah rumit dengan kewujudan perubahan cuaca. Cuaca - keadaan atmosfera yang berubah secara berterusan di permukaan, sehingga ketinggian kira-kira 20 km (sempadan troposfera). Kebolehubahan cuaca ditunjukkan dalam variasi yang berterusan dalam gabungan faktor persekitaran seperti suhu, kelembapan udara, kekeruhan, hujan, kekuatan dan arah angin, dsb. Rejim cuaca jangka panjang mencirikan iklim kawasan itu. Konsep "Iklim" merangkumi bukan sahaja nilai purata fenomena meteorologi, tetapi juga kitaran tahunan dan harian mereka, sisihan daripadanya dan kekerapannya. Iklim ditentukan oleh keadaan geografi kawasan tersebut. Faktor iklim utama - suhu dan kelembapan - diukur dengan jumlah pemendakan dan ketepuan udara dengan wap air.

Bagi kebanyakan organisma darat, terutamanya yang kecil, iklim kawasan itu tidak begitu penting berbanding keadaan habitat terdekat mereka. Selalunya, unsur persekitaran tempatan (pelepasan, pendedahan, tumbuh-tumbuhan, dll.) mengubah rejim suhu, kelembapan, cahaya, pergerakan udara di kawasan tertentu sedemikian rupa sehingga ia berbeza dengan ketara daripada keadaan iklim kawasan itu. Pengubahsuaian iklim sedemikian yang berkembang di lapisan permukaan udara dipanggil iklim mikro. Dalam setiap zon iklim mikro sangat pelbagai. Mikroiklim kawasan yang sangat kecil boleh dikenal pasti.

Rejim cahaya persekitaran udara tanah juga mempunyai beberapa keanehan. Keamatan dan jumlah cahaya di sini adalah paling besar dan boleh dikatakan tidak mengehadkan kehidupan tumbuhan hijau, seperti dalam air atau tanah. Di darat, spesies yang sangat menyukai cahaya mungkin wujud. Bagi sebahagian besar haiwan darat dengan aktiviti siang hari dan juga malam, penglihatan adalah salah satu kaedah orientasi utama. Haiwan darat mempunyai penglihatan penting Untuk mencari mangsa, banyak spesies mempunyai penglihatan warna. Dalam hal ini, mangsa membangunkan ciri penyesuaian seperti tindak balas pertahanan, penyamaran dan pewarnaan amaran, mimikri, dsb.

Dalam penduduk akuatik, penyesuaian sedemikian kurang berkembang. Kemunculan bunga berwarna terang tumbuhan yang lebih tinggi juga dikaitkan dengan ciri-ciri radas pendebunga dan, akhirnya, dengan rejim cahaya persekitaran.

Bentuk muka bumi dan sifat tanah juga merupakan keadaan hidup bagi organisma darat dan, pertama sekali, tumbuhan. Sifat-sifat permukaan bumi yang mempunyai kesan ekologi kepada penduduknya disatukan oleh "faktor persekitaran edaphic" (dari bahasa Yunani "edaphos" - "tanah").

Berhubung dengan sifat tanah yang berbeza, julat keseluruhan kumpulan alam sekitar tumbuhan. Oleh itu, mengikut tindak balas kepada keasidan tanah, mereka dibezakan:

1) spesies asidofilik - tumbuh di tanah berasid dengan pH sekurang-kurangnya 6.7 (tumbuhan rawa sphagnum);

2) neutrofil cenderung tumbuh pada tanah dengan pH 6.7–7.0 (kebanyakan tumbuhan yang ditanam);

3) basophilaceae tumbuh pada pH lebih daripada 7.0 (Echinops, anemon kayu);

4) yang acuh tak acuh boleh tumbuh di tanah dengan nilai pH yang berbeza (lily of the valley).

Tumbuhan juga berbeza berkaitan dengan kelembapan tanah. Spesies tertentu terhad kepada substrat yang berbeza, contohnya, petrofit tumbuh di tanah berbatu, pasmofit mengisi pasir yang gembur.

Bentuk muka bumi dan sifat tanah mempengaruhi pergerakan khusus haiwan: contohnya, ungulates, burung unta, bustard yang tinggal di kawasan lapang, tanah keras, untuk meningkatkan tolakan apabila berlari. Pada cicak yang hidup di pasir yang bergeser, jari kaki dikelilingi dengan pinggir sisik tanduk yang meningkatkan sokongan. Bagi penduduk daratan yang menggali lubang, tanah padat tidak menguntungkan. Sifat tanah dalam kes tertentu mempengaruhi pengedaran haiwan darat yang menggali lubang atau menggali ke dalam tanah, atau bertelur di dalam tanah, dsb.

Mengenai komposisi udara.

Komposisi gas udara yang kita sedut kelihatan seperti ini: 78% ialah nitrogen, 21% ialah oksigen dan 1% ialah gas lain. Tetapi dalam suasana bandar perindustrian besar nisbah ini sering dilanggar. Sebilangan besar terdiri daripada kekotoran berbahaya yang disebabkan oleh pelepasan daripada perusahaan dan kenderaan. Pengangkutan motor memasukkan banyak kekotoran ke dalam atmosfera: hidrokarbon yang tidak diketahui komposisinya, benzo(a)pyrena, karbon dioksida, sulfur dan sebatian nitrogen, plumbum, karbon monoksida.

Atmosfera terdiri daripada campuran beberapa gas - udara, di mana kekotoran koloid terampai - habuk, titisan, kristal, dll. Komposisi udara atmosfera berubah sedikit dengan ketinggian. Walau bagaimanapun, bermula dari ketinggian kira-kira 100 km, bersama dengan oksigen molekul dan nitrogen, oksigen atom juga muncul sebagai hasil daripada penceraian molekul, dan pemisahan graviti gas bermula. Di atas 300 km, oksigen atom mendominasi atmosfera, di atas 1000 km - helium dan kemudian hidrogen atom. Tekanan dan ketumpatan atmosfera berkurangan dengan ketinggian; kira-kira separuh daripada jumlah jisim atmosfera tertumpu di 5 km yang lebih rendah, 9/10 di 20 km yang lebih rendah dan 99.5% di 80 km yang lebih rendah. Pada ketinggian kira-kira 750 km, ketumpatan udara turun kepada 10-10 g/m3 (manakala di permukaan bumi adalah kira-kira 103 g/m3), tetapi walaupun ketumpatan yang rendah itu masih mencukupi untuk berlakunya aurora. Atmosfera tidak mempunyai sempadan atas yang tajam; ketumpatan gas konstituennya

Komposisi udara atmosfera yang setiap daripada kita bernafas termasuk beberapa gas, yang utama adalah: nitrogen (78.09%), oksigen (20.95%), hidrogen (0.01%), karbon dioksida (karbon dioksida) (0.03%) dan gas lengai (0.93%). Di samping itu, sentiasa terdapat sejumlah wap air di udara, jumlah yang sentiasa berubah dengan perubahan suhu: semakin tinggi suhu, semakin besar kandungan wap dan sebaliknya. Disebabkan turun naik jumlah wap air di udara, peratusan gas di dalamnya juga tidak tetap. Semua gas yang membentuk udara tidak berwarna dan tidak berbau. Berat udara berubah bergantung bukan sahaja pada suhu, tetapi juga pada kandungan wap air di dalamnya. Pada suhu yang sama, berat udara kering lebih besar daripada udara lembap, kerana wap air jauh lebih ringan daripada wap udara.

Jadual menunjukkan komposisi gas atmosfera dalam nisbah jisim isipadu, serta jangka hayat komponen utama:

Sifat-sifat gas yang membentuk udara atmosfera di bawah tekanan berubah.

Contohnya: oksigen di bawah tekanan lebih daripada 2 atmosfera mempunyai kesan toksik pada badan.

Nitrogen di bawah tekanan melebihi 5 atmosfera mempunyai kesan narkotik (mabuk nitrogen). Kenaikan pesat dari kedalaman menyebabkan penyakit penyahmampatan disebabkan oleh pembebasan cepat gelembung nitrogen dari darah, seolah-olah berbuih.

Peningkatan karbon dioksida lebih daripada 3% dalam campuran pernafasan menyebabkan kematian.

Setiap komponen yang membentuk udara, dengan peningkatan tekanan ke had tertentu, menjadi racun yang boleh meracuni badan.

Kajian komposisi gas atmosfera. Kimia atmosfera

Untuk sejarah perkembangan pesat cabang sains yang agak muda yang dipanggil kimia atmosfera, istilah "pancutan" (lontar), yang digunakan dalam sukan berkelajuan tinggi, adalah paling sesuai. Pistol permulaan mungkin ditembak oleh dua artikel yang diterbitkan pada awal 1970-an. Mereka membincangkan kemungkinan pemusnahan ozon stratosfera oleh oksida nitrogen - NO dan NO2. Yang pertama adalah milik pemenang Nobel masa depan, dan kemudian seorang pekerja Universiti Stockholm, P. Crutzen, yang menganggap kemungkinan sumber nitrogen oksida di stratosfera akan mereput di bawah pengaruh cahaya matahari nitrus oksida N2O yang wujud secara semula jadi. Penulis artikel kedua, ahli kimia dari University of California di Berkeley G. Johnston, mencadangkan bahawa oksida nitrogen muncul di stratosfera akibat aktiviti manusia, iaitu, semasa pelepasan produk pembakaran daripada enjin jet pesawat altitud tinggi.

Sudah tentu, hipotesis di atas tidak timbul begitu sahaja. Nisbah sekurang-kurangnya komponen utama dalam udara atmosfera - molekul nitrogen, oksigen, wap air, dll. - diketahui lebih awal. Sudah pada separuh kedua abad ke-19. Di Eropah, pengukuran kepekatan ozon dalam udara permukaan dibuat. Pada tahun 1930-an, saintis Inggeris S. Chapman menemui mekanisme pembentukan ozon dalam atmosfera oksigen semata-mata, menunjukkan satu set interaksi atom dan molekul oksigen, serta ozon, tanpa kehadiran komponen udara lain. Walau bagaimanapun, pada akhir 50-an, pengukuran menggunakan roket cuaca menunjukkan bahawa terdapat lebih sedikit ozon di stratosfera daripada yang sepatutnya mengikut kitaran tindak balas Chapman. Walaupun mekanisme ini kekal asas sehingga ke hari ini, telah menjadi jelas bahawa terdapat beberapa proses lain yang turut terlibat secara aktif dalam pembentukan ozon atmosfera.

Perlu disebutkan bahawa pada awal tahun 70-an, pengetahuan dalam bidang kimia atmosfera diperoleh terutamanya melalui usaha saintis individu, yang penyelidikannya tidak disatukan oleh mana-mana konsep penting secara sosial dan paling kerap bersifat akademik semata-mata. Kerja Johnston adalah perkara yang berbeza: mengikut pengiraannya, 500 pesawat, terbang 7 jam sehari, boleh mengurangkan jumlah ozon stratosfera tidak kurang daripada 10%! Dan jika penilaian ini adil, maka masalah itu segera menjadi sosio-ekonomi, kerana dalam kes ini semua program untuk pembangunan penerbangan pengangkutan supersonik dan infrastruktur berkaitan perlu menjalani pelarasan yang ketara, dan mungkin juga penutupan. Di samping itu, buat pertama kalinya persoalan benar-benar timbul bahawa aktiviti antropogenik tidak boleh menyebabkan bencana tempatan, tetapi global. Sememangnya, dalam keadaan semasa, teori itu memerlukan pengesahan operasi yang sangat sukar dan pada masa yang sama.

Mari kita ingat bahawa intipati hipotesis di atas ialah nitrogen oksida bertindak balas dengan ozon NO + O3 ® ® NO2 + O2, kemudian nitrogen dioksida yang terbentuk dalam tindak balas ini bertindak balas dengan atom oksigen NO2 + O ® NO + O2, dengan itu memulihkan kehadiran NO di atmosfera, manakala molekul ozon hilang selama-lamanya. Dalam kes ini, sepasang tindak balas sedemikian, membentuk kitaran pemangkin nitrogen pemusnahan ozon, diulang sehingga sebarang bahan kimia atau proses fizikal tidak akan membawa kepada penyingkiran nitrogen oksida dari atmosfera. Sebagai contoh, NO2 dioksidakan kepada asid nitrik HNO3 sangat larut dalam air dan oleh itu dikeluarkan dari atmosfera oleh awan dan pemendakan. Kitaran pemangkin nitrogen sangat berkesan: satu molekul NO semasa berada di atmosfera berjaya memusnahkan puluhan ribu molekul ozon.

Tetapi, seperti yang anda tahu, masalah tidak datang sendiri. Tidak lama kemudian, pakar dari universiti AS - Michigan (R. Stolarski dan R. Cicerone) dan Harvard (S. Wofsey dan M. McElroy) - mendapati bahawa ozon mungkin mempunyai musuh yang lebih tanpa belas kasihan - sebatian klorin. Kitaran pemangkin klorin pemusnahan ozon (tindak balas Cl + O3 ® ClO + O2 dan ClO + O ® Cl + O2), mengikut anggaran mereka, adalah beberapa kali lebih cekap daripada nitrogen. Satu-satunya sebab untuk optimistik berhati-hati adalah bahawa jumlah klorin secara semula jadi di atmosfera adalah agak kecil, yang bermaksud bahawa kesan keseluruhan kesannya terhadap ozon mungkin tidak terlalu kuat. Walau bagaimanapun, keadaan berubah secara mendadak apabila pada tahun 1974, pekerja Universiti California di Irvine S. Rowland dan M. Molina menetapkan bahawa sumber klorin dalam stratosfera adalah sebatian klorofluorokarbon (CFC), digunakan secara meluas dalam unit penyejukan, pembungkusan aerosol, dan lain-lain. Sebagai tidak mudah terbakar, tidak toksik dan pasif secara kimia, bahan-bahan ini perlahan-lahan diangkut oleh arus udara yang meningkat dari permukaan bumi ke stratosfera, di mana molekulnya dimusnahkan oleh cahaya matahari, mengakibatkan pembebasan atom klorin bebas. Pengeluaran industri CFC, yang bermula pada tahun 30-an, dan pelepasannya ke atmosfera telah meningkat secara berterusan pada semua tahun berikutnya, terutamanya pada tahun 70-an dan 80-an. Oleh itu, dalam tempoh yang sangat singkat, ahli teori telah mengenal pasti dua masalah dalam kimia atmosfera yang disebabkan oleh pencemaran antropogenik yang sengit.

Walau bagaimanapun, untuk menguji kesahihan hipotesis yang dikemukakan, adalah perlu untuk melaksanakan banyak tugas.

pertama, mengembangkan penyelidikan makmal, di mana ia mungkin untuk menentukan atau menjelaskan kadar tindak balas fotokimia antara pelbagai komponen udara atmosfera. Ia mesti dikatakan bahawa data yang sangat sedikit mengenai kelajuan ini yang wujud pada masa itu juga mempunyai jumlah ralat yang adil (sehingga beberapa ratus peratus). Di samping itu, keadaan di mana pengukuran dibuat, sebagai peraturan, tidak sepadan dengan realiti atmosfera, yang secara serius memburukkan kesilapan, kerana keamatan kebanyakan tindak balas bergantung pada suhu dan kadang-kadang pada tekanan atau ketumpatan atmosfera. udara.

Kedua, mengkaji secara intensif sifat sinaran-optik beberapa gas atmosfera kecil dalam keadaan makmal. Molekul sejumlah besar komponen udara atmosfera dimusnahkan radiasi ultra ungu Matahari (dalam tindak balas fotolisis), antaranya bukan sahaja CFC yang disebutkan di atas, tetapi juga oksigen molekul, ozon, nitrogen oksida dan lain-lain lagi. Oleh itu, anggaran parameter setiap tindak balas fotolisis adalah seperti yang diperlukan dan penting untuk pembiakan yang betul bagi proses kimia atmosfera sebagai kadar tindak balas antara molekul yang berbeza.

ketiga, adalah perlu untuk mencipta model matematik yang mampu menerangkan selengkap mungkin perubahan kimia bersama komponen udara atmosfera. Seperti yang telah disebutkan, produktiviti pemusnahan ozon dalam kitaran pemangkin ditentukan oleh berapa lama pemangkin (NO, Cl atau yang lain) kekal di atmosfera. Adalah jelas bahawa pemangkin seperti itu, secara amnya, boleh bertindak balas dengan mana-mana berpuluh-puluh komponen udara atmosfera, dengan cepat runtuh dalam proses, dan kemudian kerosakan kepada ozon stratosfera akan menjadi lebih rendah daripada yang dijangkakan. Sebaliknya, apabila banyak perubahan kimia berlaku di atmosfera setiap saat, ia berkemungkinan mengenal pasti mekanisme lain yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi pembentukan dan pemusnahan ozon. Akhirnya, model sedemikian dapat mengenal pasti dan menilai kepentingan tindak balas individu atau kumpulan mereka dalam pembentukan gas lain yang membentuk udara atmosfera, dan juga membolehkan seseorang mengira kepekatan gas yang tidak boleh diukur.

Dan akhirnya, adalah perlu untuk mengatur rangkaian yang luas untuk mengukur kandungan pelbagai gas di udara, termasuk sebatian nitrogen, klorin, dsb., menggunakan stesen darat tujuan ini, pelancaran belon cuaca dan roket cuaca, dan penerbangan pesawat. Sudah tentu, mencipta pangkalan data adalah tugas yang paling mahal, yang tidak dapat diselesaikan masa yang singkat. Walau bagaimanapun, hanya pengukuran boleh memberikan titik permulaan untuk penyelidikan teori, sekaligus menjadi batu ujian untuk kebenaran hipotesis yang dinyatakan.

Sejak awal 70-an, koleksi istimewa yang sentiasa dikemas kini telah diterbitkan sekurang-kurangnya sekali setiap tiga tahun, mengandungi maklumat tentang semua tindak balas atmosfera yang ketara, termasuk tindak balas fotolisis. Selain itu, kesilapan dalam menentukan parameter tindak balas antara komponen gas udara hari ini adalah, sebagai peraturan, 10-20%.

Separuh kedua dekad ini menyaksikan perkembangan pesat model yang menggambarkan transformasi kimia dalam atmosfera. Bilangan terbesar mereka dicipta di Amerika Syarikat, tetapi mereka muncul di Eropah dan USSR. Pada mulanya ini ialah model kotak (sifar dimensi), dan kemudian model satu dimensi. Yang pertama menghasilkan semula dengan tahap kebolehpercayaan yang berbeza-beza kandungan gas atmosfera utama dalam jumlah tertentu - kotak (oleh itu nama mereka) - sebagai hasil daripada interaksi kimia antara mereka. Oleh kerana pemuliharaan jumlah jisim campuran udara telah didalilkan, penyingkiran mana-mana bahagiannya dari kotak, sebagai contoh, oleh angin, tidak dipertimbangkan. Model kotak adalah mudah untuk menjelaskan peranan tindak balas individu atau kumpulan mereka dalam proses pembentukan kimia dan pemusnahan gas atmosfera, untuk menilai sensitiviti komposisi gas atmosfera kepada ketidaktepatan dalam menentukan kadar tindak balas. Dengan bantuan mereka, penyelidik boleh, dengan menetapkan parameter atmosfera dalam kotak (khususnya, suhu dan ketumpatan udara) yang sepadan dengan ketinggian penerbangan penerbangan, dan menganggarkan dalam anggaran kasar bagaimana kepekatan kekotoran atmosfera akan berubah akibat daripada pelepasan produk pembakaran daripada enjin pesawat. Pada masa yang sama, model kotak tidak sesuai untuk mengkaji masalah klorofluorokarbon (CFC), kerana mereka tidak dapat menggambarkan proses pergerakan mereka dari permukaan bumi ke stratosfera. Di sinilah model satu dimensi berguna, menggabungkan perakaunan Penerangan terperinci interaksi kimia dalam atmosfera dan pengangkutan bendasing dalam arah menegak. Dan walaupun pemindahan menegak dinyatakan di sini secara kasar, penggunaan model satu dimensi adalah satu langkah ke hadapan yang ketara, kerana ia membolehkan untuk menerangkan fenomena sebenar.

Mengimbas kembali, kita boleh mengatakan bahawa kebanyakan pengetahuan moden kita adalah berdasarkan kerja kasar yang dilakukan pada tahun-tahun tersebut dengan bantuan model satu dimensi dan kotak. Ia memungkinkan untuk menentukan mekanisme pembentukan komposisi gas atmosfera, menilai keamatan sumber kimia dan tenggelam gas individu. Ciri Penting Peringkat pembangunan kimia atmosfera ini ialah idea-idea baru yang dilahirkan telah diuji pada model dan dibincangkan secara meluas di kalangan pakar. Keputusan yang diperolehi sering dibandingkan dengan anggaran daripada kumpulan saintifik lain, memandangkan pengukuran lapangan jelas tidak mencukupi, dan ketepatannya sangat rendah. Di samping itu, untuk mengesahkan ketepatan pemodelan interaksi kimia tertentu, adalah perlu untuk menjalankan pengukuran yang kompleks, apabila kepekatan semua reagen yang mengambil bahagian secara serentak ditentukan, yang pada masa itu, dan bahkan sekarang, hampir mustahil. (Sehingga kini, hanya beberapa pengukuran kompleks gas dari Shuttle telah dijalankan dalam tempoh 2-5 hari.) Oleh itu, kajian model mendahului kajian eksperimen, dan teori itu tidak banyak menjelaskan pemerhatian lapangan kerana menyumbang kepada perancangan optimum mereka. Sebagai contoh, sebatian seperti klorin nitrat ClONO2 mula-mula muncul dalam kajian pemodelan dan baru ditemui di atmosfera. Malah membandingkan ukuran yang ada dengan anggaran model adalah sukar, kerana model satu dimensi tidak dapat mengambil kira pergerakan udara mendatar, itulah sebabnya atmosfera diandaikan homogen secara mendatar, dan keputusan model yang diperoleh sepadan dengan beberapa keadaan global purata. Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, komposisi udara di kawasan perindustrian Eropah atau Amerika Syarikat adalah sangat berbeza daripada komposisinya di Australia atau di Lautan Pasifik. Oleh itu, keputusan mana-mana pemerhatian lapangan sebahagian besarnya bergantung pada lokasi dan masa pengukuran dan, sudah tentu, tidak sepadan dengan nilai purata global.

Untuk menghapuskan jurang dalam pemodelan ini, pada tahun 80-an, penyelidik mencipta model dua dimensi di mana, bersama-sama dengan pengangkutan menegak, pengangkutan udara di sepanjang meridian juga diambil kira (di sepanjang bulatan latitud atmosfera masih dianggap homogen). Penciptaan model sedemikian pada mulanya penuh dengan kesukaran yang ketara.

pertama, bilangan parameter model luaran meningkat dengan mendadak: pada setiap nod grid adalah perlu untuk menetapkan kadar pengangkutan menegak dan antara lajur, suhu dan ketumpatan udara, dsb. Banyak parameter (terutamanya kelajuan yang disebutkan di atas) tidak ditentukan dengan pasti dalam eksperimen dan oleh itu dipilih atas sebab kualitatif.

Kedua, Keadaan teknologi komputer pada masa itu dengan ketara menghalang pembangunan penuh model dua dimensi. Berbeza dengan model satu dimensi yang menjimatkan dan, terutamanya, model berkotak, model dua dimensi memerlukan lebih banyak memori dan masa komputer. Dan akibatnya, pencipta mereka terpaksa memudahkan dengan ketara skim untuk mengambil kira perubahan kimia di atmosfera. Namun begitu, kompleks kajian atmosfera, kedua-dua model dan skala penuh menggunakan satelit, memungkinkan untuk melukis gambaran yang agak harmoni, walaupun jauh dari lengkap, komposisi atmosfera, serta untuk mewujudkan sebab-dan- utama. kesan hubungan yang menyebabkan perubahan dalam kandungan komponen udara individu. Khususnya, banyak kajian telah menunjukkan bahawa penerbangan pesawat di troposfera tidak menyebabkan sebarang kemudaratan yang ketara kepada ozon troposfera, tetapi pendakian mereka ke stratosfera nampaknya mempunyai kesan negatif ke atas ozonosfera. Pendapat kebanyakan pakar tentang peranan CFC hampir sebulat suara: hipotesis Rowland dan Molina disahkan, dan bahan-bahan ini sebenarnya menyumbang kepada pemusnahan ozon stratosfera, dan peningkatan biasa mereka. pengeluaran industri- bom jangka, kerana pereputan CFC tidak berlaku serta-merta, tetapi selepas berpuluh-puluh dan ratusan tahun, jadi akibat pencemaran akan menjejaskan atmosfera untuk masa yang sangat lama. Lebih-lebih lagi, jika ia berterusan untuk masa yang lama, klorofluorokarbon boleh mencapai mana-mana, walaupun titik paling jauh di atmosfera, dan, oleh itu, ini adalah ancaman pada skala global. Masanya telah tiba untuk keputusan politik yang dipersetujui.

Pada tahun 1985, dengan penyertaan 44 negara, satu konvensyen untuk perlindungan lapisan ozon telah dibangunkan dan diterima pakai di Vienna, yang merangsang kajian komprehensifnya. Walau bagaimanapun, persoalan tentang apa yang perlu dilakukan dengan CFC masih terbuka. Adalah mustahil untuk membiarkan perkara itu berjalan mengikut prinsip "ia akan menyelesaikan sendiri," tetapi juga mustahil untuk mengharamkan pengeluaran bahan-bahan ini dalam sekelip mata tanpa kerosakan yang besar kepada ekonomi. Nampaknya terdapat penyelesaian yang mudah: adalah perlu untuk menggantikan CFC dengan bahan lain yang boleh melakukan fungsi yang sama (contohnya, dalam unit penyejukan) dan pada masa yang sama tidak berbahaya atau sekurang-kurangnya kurang berbahaya untuk ozon. Tetapi hidupkan ia penyelesaian mudah ia selalunya sangat sukar. Bukan sahaja penciptaan bahan tersebut dan penubuhan pengeluarannya memerlukan pelaburan modal yang besar dan masa, kriteria juga diperlukan untuk menilai kesan mana-mana bahan tersebut terhadap atmosfera dan iklim.

Ahli teori kembali menjadi tumpuan. D. Webbles dari Makmal Kebangsaan Livermore mencadangkan menggunakan potensi penipisan ozon untuk tujuan ini, yang menunjukkan betapa lebih kuat (atau lebih lemah) molekul bahan pengganti mempengaruhi ozon atmosfera daripada molekul CFCl3 (Freon-11). Pada masa itu, ia juga diketahui umum bahawa suhu lapisan udara permukaan sangat bergantung pada kepekatan kekotoran gas tertentu (ia dipanggil gas rumah hijau), terutamanya karbon dioksida CO2, wap air H2O, ozon, dll. CFC dan banyak lagi. pengganti mereka yang berpotensi. Pengukuran telah menunjukkan bahawa semasa revolusi perindustrian, purata suhu global tahunan lapisan permukaan udara telah meningkat dan terus meningkat, dan ini menunjukkan perubahan yang ketara dan tidak selalu diingini dalam iklim Bumi. Untuk mengawal keadaan ini, bersama-sama dengan potensi penipisan ozon sesuatu bahan, potensi pemanasan globalnya juga telah dipertimbangkan. Indeks ini menunjukkan betapa kuat atau lemahnya sebatian yang dikaji mempengaruhi suhu udara daripada jumlah karbon dioksida yang sama. Pengiraan menunjukkan bahawa CFC dan bahan alternatif mempunyai potensi pemanasan global yang sangat tinggi, tetapi kerana kepekatan atmosferanya jauh lebih rendah daripada kepekatan CO2, H2O atau O3, jumlah sumbangannya kepada pemanasan global kekal diabaikan. Buat sementara waktu...

Jadual potensi penipisan ozon yang dikira dan potensi pemanasan global bagi klorofluorokarbon dan kemungkinan penggantinya menjadi asas kepada keputusan antarabangsa untuk mengurangkan dan seterusnya mengharamkan pengeluaran dan penggunaan banyak CFC (Protokol Montreal 1987 dan pindaannya kemudian). Mungkin pakar-pakar yang berkumpul di Montreal tidak akan sebulat suara (lagipun, artikel Protokol adalah berdasarkan "rekaan" ahli teori yang tidak disahkan oleh eksperimen semula jadi), tetapi "orang" lain yang berminat bercakap menyokong menandatangani dokumen ini - suasana itu sendiri.

Mesej tentang penemuan oleh saintis British pada penghujung tahun 1985 tentang "lubang ozon" di atas Antartika menjadi, bukan tanpa penyertaan wartawan, sensasi tahun ini, dan reaksi masyarakat dunia terhadap mesej ini dengan mudah boleh dicirikan oleh satu dalam perkataan yang ringkas- terkejut. Ia adalah satu perkara apabila ancaman pemusnahan lapisan ozon hanya wujud pada masa hadapan yang jauh, dan satu lagi apabila kita semua berhadapan dengan fait accompli. Orang biasa, ahli politik, mahupun ahli teori tidak bersedia untuk ini.

Ia dengan cepat menjadi jelas bahawa tiada satu pun model sedia ada boleh menghasilkan semula pengurangan yang ketara dalam tahap ozon. Ini bermakna beberapa fenomena semula jadi yang penting sama ada tidak diambil kira atau dipandang remeh. Tidak lama kemudian, kajian lapangan yang dijalankan dalam rangka program untuk mengkaji fenomena Antartika menetapkan bahawa peranan penting dalam pembentukan "lubang ozon", bersama-sama dengan tindak balas atmosfera biasa (fasa gas), dimainkan oleh keanehan pengangkutan udara atmosfera di stratosfera Antartika (pengasingan hampir lengkap pada musim sejuk dari seluruh atmosfera), serta pada masa itu sedikit dikaji tindak balas heterogen (tindak balas pada permukaan aerosol atmosfera - zarah habuk, jelaga, floes ais, titisan air, dsb.). Hanya dengan mengambil kira faktor-faktor yang disebutkan di atas memungkinkan untuk mencapai persetujuan yang memuaskan antara keputusan model dan data pemerhatian. Dan pelajaran yang diajar oleh "lubang ozon" Antartika memberi kesan serius kepada perkembangan selanjutnya kimia atmosfera.

Pertama, dorongan yang tajam telah diberikan kepada kajian terperinci tentang proses heterogen yang berlaku mengikut undang-undang yang berbeza daripada yang menentukan proses fasa gas. Kedua, terdapat kesedaran yang jelas bahawa dalam sistem yang kompleks Seperti suasana, tingkah laku unsur-unsurnya bergantung pada keseluruhan kompleks sambungan dalaman. Dalam erti kata lain, kandungan gas dalam atmosfera ditentukan bukan sahaja oleh keamatan proses kimia, tetapi juga oleh suhu udara, pemindahan jisim udara, ciri-ciri pencemaran aerosol pelbagai bahagian atmosfera, dan lain-lain. , pemanasan dan penyejukan sinaran, yang membentuk medan suhu udara stratosfera, bergantung kepada kepekatan dan pengedaran dalam ruang gas rumah hijau, dan akibatnya daripada proses dinamik atmosfera. Akhir sekali, pemanasan sinaran tidak seragam bagi zon berbeza dunia dan bahagian atmosfera menjana pergerakan udara atmosfera dan mengawal keamatannya. Oleh itu, kegagalan untuk mengambil kira sebarang maklum balas dalam model boleh menjadi masalah kesilapan besar dalam keputusan yang diperolehi (walaupun, mari kita perhatikan secara sepintas lalu, merumitkan model secara berlebihan tanpa keperluan mendesak adalah tidak sesuai seperti menembak meriam ke arah wakil burung yang diketahui).

Jika hubungan antara suhu udara dan komposisi gasnya telah diambil kira dalam model dua dimensi pada tahun 80-an, maka penggunaan model tiga dimensi bagi peredaran atmosfera umum untuk menggambarkan pengedaran kekotoran atmosfera menjadi mungkin berkat ledakan komputer. hanya pada tahun 90an. Model peredaran umum yang pertama digunakan untuk menerangkan taburan ruang bahan pasif kimia - pengesan. Kemudian, disebabkan oleh RAM komputer yang tidak mencukupi, proses kimia ditentukan oleh hanya satu parameter - masa tinggal bendasing di atmosfera, dan hanya baru-baru ini blok transformasi kimia menjadi bahagian penuh model tiga dimensi. Walaupun masih terdapat kesukaran untuk mewakili proses kimia atmosfera secara terperinci dalam model 3D, mereka tidak lagi kelihatan sukar diatasi, dan model 3D terbaik termasuk beratus-ratus tindak balas kimia, bersama-sama dengan pengangkutan iklim sebenar udara dalam atmosfera global.

Pada masa yang sama, penggunaan yang meluas model moden sama sekali tidak mempersoalkan kegunaan yang lebih mudah yang dibincangkan di atas. Umum mengetahui bahawa model yang lebih kompleks, lebih sukar untuk memisahkan "isyarat" daripada "bunyi model", menganalisis keputusan yang diperoleh, mengenal pasti mekanisme sebab-akibat utama, dan menilai kesan tertentu. fenomena pada hasil akhir (dan oleh itu kesesuaian untuk mengambil kira mereka dalam model) . Dan di sini, model yang lebih mudah berfungsi sebagai tempat ujian yang ideal; mereka memungkinkan untuk mendapatkan anggaran awal yang kemudiannya digunakan dalam model tiga dimensi, untuk mengkaji fenomena semula jadi yang baharu sebelum dimasukkan ke dalam yang lebih kompleks, dsb.

Kemajuan sains dan teknologi yang pesat telah menimbulkan beberapa lagi bidang penyelidikan, satu atau lain cara yang berkaitan dengan kimia atmosfera.

Pemantauan satelit atmosfera. Apabila pengisian semula pangkalan data secara tetap daripada satelit telah ditubuhkan, bagi kebanyakan komponen atmosfera yang paling penting, meliputi hampir seluruh dunia, terdapat keperluan untuk menambah baik kaedah untuk pemprosesannya. Ini termasuk penapisan data (pemisahan isyarat dan ralat pengukuran), dan pemulihan profil menegak kepekatan kekotoran berdasarkan jumlah kandungannya dalam lajur atmosfera, dan interpolasi data di kawasan di mana pengukuran langsung adalah mustahil atas sebab teknikal. Di samping itu, pemantauan satelit dilengkapi dengan ekspedisi pesawat yang dirancang untuk menyelesaikan pelbagai masalah, contohnya, di Lautan Pasifik tropika, Atlantik Utara dan juga di stratosfera musim panas Artik.

Bahagian penting dalam penyelidikan moden ialah asimilasi (asimilasi) pangkalan data ini ke dalam model kerumitan yang berbeza-beza. Dalam kes ini, parameter dipilih berdasarkan keadaan jarak terdekat antara nilai yang diukur dan model kandungan kekotoran pada titik (wilayah). Dengan cara ini, kualiti model disemak, serta ekstrapolasi nilai yang diukur di luar kawasan dan tempoh pengukuran.

Anggaran kepekatan bahan pencemar atmosfera jangka pendek. Radikal atmosfera, yang memainkan peranan penting dalam kimia atmosfera, seperti hidroksil OH, perhidroksil HO2, nitrik oksida NO, oksigen atom dalam keadaan teruja O (1D), dll., mempunyai kereaktifan kimia yang paling besar dan, oleh itu, sangat kecil ( beberapa saat atau minit ) "seumur hidup" di atmosfera. Oleh itu, pengukuran radikal sedemikian adalah amat sukar, dan pembinaan semula kandungannya di udara sering dilakukan menggunakan hubungan model antara sumber kimia dan sinki radikal ini. Untuk masa yang lama keamatan sumber dan sinki dikira daripada data model. Dengan kemunculan ukuran yang sesuai, menjadi mungkin untuk membina semula kepekatan radikal berdasarkannya, sambil menambah baik model dan mengembangkan maklumat tentang komposisi gas atmosfera.

Pembinaan semula komposisi gas atmosfera dalam tempoh pra-perindustrian dan era terdahulu Bumi. Terima kasih kepada pengukuran teras ais Antartika dan Greenland, yang umurnya berkisar antara ratusan hingga ratusan ribu tahun, kepekatan karbon dioksida, nitrus oksida, metana, karbon monoksida, serta suhu pada masa itu, telah diketahui. . Pembinaan semula model keadaan atmosfera pada era tersebut dan perbandingannya dengan yang sekarang memungkinkan untuk mengesan evolusi atmosfera bumi dan menilai tahap kesan manusia terhadap alam sekitar semula jadi.

Penilaian keamatan sumber komponen udara yang paling penting. Pengukuran sistematik kandungan gas dalam udara permukaan, seperti metana, karbon monoksida, dan nitrogen oksida, menjadi asas untuk menyelesaikan masalah songsang: menganggar jumlah pelepasan gas daripada sumber tanah ke atmosfera berdasarkan kepekatannya yang diketahui. . Malangnya, hanya inventori punca kekecohan sejagat - CFC - adalah tugas yang agak mudah, kerana hampir semua bahan ini tidak mempunyai sumber semula jadi dan jumlahnya yang memasuki atmosfera dihadkan oleh jumlah pengeluarannya. Gas selebihnya mempunyai sumber kuasa yang berbeza dan setanding. Sebagai contoh, sumber metana ialah kawasan berair, paya, telaga minyak, lombong arang batu; sebatian ini dirembeskan oleh koloni anai-anai malah merupakan bahan buangan lembu. Karbon monoksida memasuki atmosfera sebagai sebahagian daripada gas ekzos, hasil daripada pembakaran bahan api, serta semasa pengoksidaan metana dan banyak lagi. sebatian organik. Pengukuran langsung pelepasan gas ini adalah sukar, tetapi teknik telah dibangunkan untuk menyediakan anggaran sumber gas pencemar global, yang ketidakpastian telah berkurangan dengan ketara dalam beberapa tahun kebelakangan ini, walaupun ia kekal besar.

Meramalkan perubahan dalam komposisi atmosfera dan iklim Bumi Mempertimbangkan trend - trend dalam kandungan gas atmosfera, penilaian sumbernya, kadar pertumbuhan penduduk Bumi, kadar peningkatan dalam pengeluaran semua jenis tenaga, dsb. - kumpulan pakar khas mencipta dan sentiasa menyesuaikan senario untuk kemungkinan pencemaran atmosfera dalam 10, 30, 100 tahun akan datang. Berdasarkan mereka, kemungkinan perubahan dalam komposisi gas, suhu dan peredaran atmosfera diramalkan menggunakan model. Dengan cara ini, adalah mungkin untuk mengesan trend yang tidak menguntungkan dalam keadaan atmosfera terlebih dahulu dan anda boleh cuba menghapuskannya. Kejutan Antartika pada tahun 1985 tidak boleh diulang.

Fenomena kesan rumah hijau atmosfera

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, telah menjadi jelas bahawa analogi antara rumah hijau biasa dan kesan rumah hijau atmosfera tidak betul sepenuhnya. Pada akhir abad yang lalu, ahli fizik Amerika terkenal Wood, menggantikan rumah hijau dalam model makmal kaca biasa pada kuarza dan tanpa menemui sebarang perubahan dalam fungsi rumah hijau, menunjukkan bahawa masalahnya bukan dalam kelewatan sinaran haba tanah oleh kaca yang menghantar sinaran suria, peranan kaca dalam dalam kes ini hanya terdiri daripada "memotong" pertukaran haba bergelora antara permukaan tanah dan atmosfera.

Kesan rumah hijau (rumah hijau) atmosfera adalah keupayaannya untuk menghantar sinaran suria, tetapi mengekalkan sinaran daratan, menggalakkan pengumpulan haba oleh bumi. Atmosfera bumi menghantar sinaran suria gelombang pendek dengan agak baik, yang hampir diserap sepenuhnya oleh permukaan bumi. Pemanasan disebabkan oleh penyerapan sinaran suria, permukaan bumi menjadi sumber bumi, terutamanya sinaran gelombang panjang, sebahagian daripadanya pergi ke angkasa lepas.

Kesan peningkatan kepekatan CO2

Para saintis dan penyelidik terus berhujah tentang komposisi gas rumah hijau yang dipanggil. Kepentingan terbesar dalam hal ini ialah kesan peningkatan kepekatan karbon dioksida (CO2) terhadap kesan rumah hijau atmosfera. Adalah dicadangkan bahawa skim yang terkenal: "peningkatan kepekatan karbon dioksida meningkatkan kesan rumah hijau, yang membawa kepada pemanasan iklim global" adalah sangat mudah dan sangat jauh dari realiti, kerana "gas rumah hijau" yang paling penting bukanlah CO2 sama sekali, tetapi wap air. Pada masa yang sama, terdapat tempahan bahawa kepekatan wap air di atmosfera hanya ditentukan oleh parameter sistem iklim, hari ini tidak lagi menghadapi kritikan, kerana kesan antropogenik terhadap kitaran air global telah terbukti dengan meyakinkan.

Sebagai hipotesis saintifik, kami menunjukkan akibat berikut dari kesan rumah hijau yang akan datang. pertama, Menurut anggaran yang paling biasa, menjelang akhir abad ke-21 kandungan CO2 atmosfera akan berganda, yang pasti akan membawa kepada peningkatan purata suhu permukaan global sebanyak 3 - 5 o C. Pada masa yang sama, pemanasan dijangka mengakibatkan musim panas yang lebih kering di latitud sederhana Hemisfera Utara.

Kedua, Diandaikan bahawa peningkatan purata suhu permukaan global sedemikian akan membawa kepada peningkatan paras Lautan Dunia sebanyak 20 - 165 sentimeter disebabkan oleh pengembangan haba air. Bagi lembaran ais Antartika, kemusnahannya tidak dapat dielakkan, kerana pencairan memerlukan suhu yang lebih tinggi. Walau apa pun, proses mencairkan ais Antartika akan mengambil masa yang sangat lama.

ketiga, Kepekatan CO2 atmosfera boleh memberi kesan yang sangat baik terhadap hasil tanaman. Keputusan eksperimen mencadangkan bahawa, dalam keadaan peningkatan progresif dalam kandungan CO2 di udara, tumbuh-tumbuhan semula jadi dan ditanam akan mencapai keadaan optimum; permukaan daun tumbuhan akan bertambah, graviti tertentu bahan kering daun, saiz purata buah-buahan dan bilangan biji akan meningkat, kematangan bijirin akan mempercepatkan, dan hasil mereka akan meningkat.

Keempat, Di latitud tinggi, hutan semula jadi, terutamanya hutan boreal, boleh menjadi sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Pemanasan boleh membawa kepada pengurangan mendadak dalam kawasan hutan boreal, serta peralihan sempadan mereka ke utara hutan tropika dan subtropika mungkin akan lebih sensitif kepada perubahan dalam pemendakan daripada suhu.

Tenaga cahaya daripada matahari menembusi atmosfera, diserap oleh permukaan bumi dan memanaskannya. Dalam kes ini, tenaga cahaya bertukar menjadi haba, yang dilepaskan dalam bentuk sinaran inframerah atau haba. Sinaran inframerah ini, dipantulkan dari permukaan bumi, diserap oleh karbon dioksida, sementara ia memanaskan dirinya dan memanaskan atmosfera. Ini bermakna bahawa lebih banyak karbon dioksida di atmosfera, lebih kuat ia mempengaruhi iklim di planet ini. Perkara yang sama berlaku di rumah hijau, itulah sebabnya fenomena ini dipanggil kesan rumah hijau.

Jika apa yang dipanggil gas rumah hijau terus mengalir pada kadar semasa, maka pada abad akan datang suhu purata Bumi akan meningkat sebanyak 4 - 5 o C, yang boleh menyebabkan pemanasan global planet.

Kesimpulan

Mengubah sikap anda terhadap alam semula jadi tidak bermakna anda harus meninggalkan kemajuan teknologi. Menghentikannya tidak akan menyelesaikan masalah, tetapi hanya boleh menangguhkan penyelesaiannya. Ia adalah perlu untuk secara berterusan dan sabar berusaha untuk mengurangkan pelepasan melalui pengenalan teknologi alam sekitar baru untuk menjimatkan bahan mentah, penggunaan tenaga dan meningkatkan bilangan penanaman, menjalankan aktiviti pendidikan mengenai pandangan dunia ekologi penduduk.

Sebagai contoh, di Amerika Syarikat, salah satu perusahaan untuk pengeluaran getah sintetik terletak di sebelah kawasan kediaman, dan ini tidak menimbulkan bantahan daripada penduduk, kerana mereka beroperasi mesra alam. skim teknologi, yang pada masa lalu, dengan teknologi lama, tidak bersih.

Ini bermakna kita memerlukan pemilihan teknologi yang ketat yang memenuhi kriteria yang paling ketat teknologi menjanjikan moden akan membolehkan kita mencapai tahap pengeluaran mesra alam yang tinggi dalam semua sektor industri dan pengangkutan, serta meningkatkan bilangan kawasan hijau yang ditanam; di zon perindustrian dan bandar.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, eksperimen telah mengambil kedudukan utama dalam pembangunan kimia atmosfera, dan tempat teori adalah sama seperti dalam sains klasik yang dihormati. Tetapi masih terdapat kawasan di mana penyelidikan teori tetap menjadi keutamaan: contohnya, hanya eksperimen model yang dapat meramalkan perubahan dalam komposisi atmosfera atau menilai keberkesanan langkah-langkah sekatan yang dilaksanakan dalam rangka kerja Protokol Montreal. Bermula daripada penyelesaian masalah yang penting, tetapi peribadi, hari ini kimia atmosfera, dengan kerjasama disiplin berkaitan, meliputi keseluruhan pelbagai masalah yang kompleks dalam kajian dan perlindungan alam sekitar. Mungkin kita boleh mengatakan bahawa tahun pertama pembangunan kimia atmosfera berlalu di bawah moto: "Jangan lewat!" Tergesa-gesa permulaan tamat, larian diteruskan.

Berjalan melalui hutan atau padang rumput, anda hampir tidak menyangka bahawa anda berada... dalam persekitaran tanah-udara. Tetapi inilah yang dipanggil oleh saintis sebagai rumah untuk makhluk hidup, yang dibentuk oleh permukaan bumi dan udara. Berenang di sungai, tasik atau laut, anda akan mendapati diri anda berada di dalamnya persekitaran akuatik- satu lagi rumah semula jadi yang ramai penduduk. Dan apabila anda membantu orang dewasa menggali tanah di taman, anda melihat persekitaran tanah di bawah kaki anda. Terdapat juga ramai, ramai penduduk yang pelbagai di sini. Ya, terdapat tiga rumah yang indah di sekeliling kita - tiga habitat, yang mana nasib majoriti organisma yang mendiami planet kita adalah berkait rapat.

Kehidupan dalam setiap persekitaran mempunyai ciri-ciri tersendiri. DALAM persekitaran tanah-udara terdapat cukup oksigen, tetapi selalunya tidak ada kelembapan yang mencukupi. Terdapat sedikit terutamanya di padang rumput dan padang pasir. Oleh itu, tumbuhan dan haiwan di tempat kering mempunyai peranti khas untuk mendapatkan, menyimpan dan menggunakan air secara ekonomi. Ingatlah kaktus yang menyimpan lembapan dalam badannya. Terdapat perubahan suhu yang ketara dalam persekitaran darat-udara, terutamanya di kawasan dengan musim sejuk yang sejuk. Di kawasan ini, seluruh kehidupan organisma berubah dengan ketara sepanjang tahun. Musim gugur daun musim luruh, pemergian burung yang berhijrah ke kawasan yang lebih panas, perubahan bulu haiwan kepada yang lebih tebal dan hangat - semua ini adalah penyesuaian makhluk hidup kepada perubahan bermusim dalam alam semula jadi.

Bagi haiwan yang hidup di mana-mana persekitaran, pergerakan adalah masalah penting. Dalam persekitaran tanah-udara, anda boleh bergerak di atas tanah dan di udara. Dan haiwan mengambil kesempatan ini. Kaki sesetengahnya disesuaikan untuk berlari (burung unta, cheetah, zebra), yang lain - untuk melompat (kanggaru, jerboa). Daripada setiap ratus spesies haiwan yang hidup dalam persekitaran ini, 75 boleh terbang. Ini adalah kebanyakan serangga, burung dan beberapa haiwan (kelawar).

DALAM persekitaran akuatik sesuatu, dan sentiasa ada air yang mencukupi. Suhu di sini berbeza-beza kurang daripada suhu udara. Tetapi oksigen selalunya tidak mencukupi. Sesetengah organisma, seperti ikan trout, hanya boleh hidup dalam air yang kaya dengan oksigen. Yang lain (carp, crucian carp, tench) boleh menahan kekurangan oksigen. Pada musim sejuk, apabila banyak takungan ditutup dengan ais, ikan mungkin mati - kematian beramai-ramai mereka dari sesak nafas. Untuk membolehkan oksigen menembusi air, lubang-lubang dipotong di dalam ais.

Terdapat kurang cahaya dalam persekitaran akuatik berbanding dengan persekitaran udara-daratan. Di lautan dan laut pada kedalaman di bawah 200 m - kerajaan senja, dan lebih rendah lagi - kegelapan abadi. Jelas sekali bahawa tumbuhan akuatik hanya ditemui di tempat yang mempunyai cahaya yang mencukupi. Hanya haiwan boleh hidup lebih dalam. Mereka memakan sisa mati pelbagai penduduk laut yang "jatuh" dari lapisan atas.

Ciri yang paling ketara bagi kebanyakan haiwan akuatik ialah penyesuaian berenang mereka. Ikan, ikan lumba-lumba dan ikan paus mempunyai sirip. Walrus dan anjing laut mempunyai sirip. Memerang, memerang, unggas air dan katak mempunyai selaput di antara jari kaki mereka. Kumbang renang mempunyai kaki berenang yang kelihatan seperti dayung.

Persekitaran tanah- rumah kepada banyak bakteria dan protozoa. Miselium cendawan dan akar tumbuhan juga terdapat di sini. Tanah itu juga didiami oleh pelbagai jenis haiwan - cacing, serangga, haiwan yang disesuaikan untuk menggali, seperti tahi lalat. Penduduk tanah mendapati dalam persekitaran ini keadaan yang mereka perlukan - udara, air, garam mineral. Benar, terdapat kurang oksigen dan lebih banyak karbon dioksida di sini berbanding di udara segar. Dan kadang-kadang terdapat terlalu banyak air. Tetapi suhu lebih sekata daripada di permukaan. Tetapi cahaya tidak menembusi jauh ke dalam tanah. Oleh itu, haiwan yang mendiaminya biasanya mempunyai mata yang sangat kecil atau tiada organ penglihatan langsung. Deria bau dan sentuhan mereka membantu.

Persekitaran udara tanah

Wakil-wakil habitat yang berbeza "bertemu" dalam lukisan ini. Secara semula jadi, mereka tidak dapat berkumpul, kerana ramai daripada mereka tinggal jauh antara satu sama lain, di benua yang berbeza, di laut, di air tawar...

Juara dalam kelajuan penerbangan di kalangan burung adalah yang pantas. 120 km sejam adalah kelajuan biasa beliau.

Kolibri mengepakkan sayapnya sehingga 70 kali sesaat, nyamuk - sehingga 600 kali sesaat.

Kelajuan penerbangan serangga yang berbeza adalah seperti berikut: untuk lacewing - 2 km sejam, untuk lalat rumah - 7, untuk cockchafer - 11, untuk lebah - 18, dan untuk rama-rama elang - 54 km sejam. Pepatung besar, menurut beberapa pemerhatian, mencapai kelajuan sehingga 90 km sejam.

Kelawar kami bertubuh kecil. Tetapi saudara-mara mereka, kelawar buah, tinggal di negara panas. Mereka mencapai lebar sayap 170 cm!

Kanggaru besar membuat lompatan sehingga 9 dan kadangkala sehingga 12 m (Ukur jarak ini di atas lantai dalam bilik darjah dan bayangkan lompatan kanggaru. Ia sungguh menakjubkan!)

Cheetah adalah haiwan yang paling cepat kaki. Ia mencapai kelajuan sehingga 110 km sejam. Burung unta boleh berlari pada kelajuan sehingga 70 km sejam, mengambil langkah 4-5 m.

Persekitaran air

Ikan dan udang karang bernafas melalui insang. Ini adalah organ khas yang mengekstrak oksigen terlarut daripada air. Seekor katak, semasa di dalam air, bernafas melalui kulitnya. Tetapi haiwan yang telah menguasai persekitaran akuatik bernafas dengan paru-paru mereka, naik ke permukaan air untuk menyedut. Kumbang akuatik berkelakuan dengan cara yang sama. Hanya mereka, seperti serangga lain, tidak mempunyai paru-paru, tetapi istimewa tiub pernafasan- trakea.

Persekitaran tanah

Struktur badan tahi lalat, zokor dan tikus mol menunjukkan bahawa mereka semua adalah penghuni persekitaran tanah. Kaki depan tahi lalat dan zokor adalah alat utama untuk menggali. Mereka rata, seperti penyodok, dengan kuku yang sangat besar. Tetapi tikus tahi lalat mempunyai kaki biasa; ia menggigit tanah dengan gigi hadapannya yang kuat (untuk mengelakkan tanah daripada masuk ke dalam mulut, bibir menutupnya di belakang gigi!). Badan semua haiwan ini berbentuk bujur dan padat. Dengan badan sedemikian adalah mudah untuk bergerak melalui laluan bawah tanah.

Uji pengetahuan anda

1. Senaraikan habitat yang anda telah diperkenalkan di dalam kelas.
2. Apakah keadaan hidup organisma dalam persekitaran udara tanah?
3. Terangkan keadaan hidup di persekitaran akuatik.
4. Apakah ciri-ciri tanah sebagai habitat?
5. Berikan contoh penyesuaian organisma kepada hidupan dalam persekitaran yang berbeza.

Fikirkan!

1. Terangkan apa yang ditunjukkan dalam gambar. Dalam persekitaran apakah yang anda fikir haiwan yang bahagian badannya ditunjukkan dalam gambar itu hidup? Bolehkah anda namakan haiwan ini?
2. Mengapa hanya haiwan yang hidup di lautan pada kedalaman yang besar?

Terdapat habitat tanah-udara, air dan tanah. Setiap organisma disesuaikan dengan kehidupan dalam persekitaran tertentu.

Kuliah 3 HABITAT DAN CIRI-CIRINYA (2 jam)

1.Habitat akuatik

2. Habitat udara tanah

3. Tanah sebagai habitat

4. Organisme sebagai habitat

Dalam proses perkembangan sejarah, organisma hidup telah menguasai empat habitat. Yang pertama ialah air. Kehidupan berasal dan berkembang di dalam air selama berjuta-juta tahun. Yang kedua - tanah-udara - tumbuhan dan haiwan timbul di darat dan di atmosfera dan cepat menyesuaikan diri dengan keadaan baru. Secara beransur-ansur mengubah lapisan atas tanah - litosfera, mereka mencipta habitat ketiga - tanah, dan mereka sendiri menjadi habitat keempat.

Habitat akuatik - hidrosfera

Kumpulan hidrobion ekologi. Lautan dan lautan yang hangat (40,000 spesies haiwan) di khatulistiwa dan kawasan tropika dicirikan oleh kepelbagaian hidupan yang paling besar di utara dan selatan, flora dan fauna laut ratusan kali berkurangan; Bagi pengedaran organisma secara langsung di laut, sebahagian besar daripadanya tertumpu di lapisan permukaan (epipelagic) dan di zon sublittoral. Bergantung pada kaedah pergerakan dan tinggal di lapisan tertentu, penduduk marin dibahagikan kepada tiga kumpulan ekologi: nekton, plankton dan benthos.

Nekton(nektos - terapung) - bergerak secara aktif haiwan besar yang boleh mengatasi jarak jauh dan arus yang kuat: ikan, sotong, pinniped, ikan paus. Dalam badan air tawar, nekton termasuk amfibia dan banyak serangga.

Plankton(planktos - mengembara, melambung) - koleksi tumbuhan (fitoplankton: diatom, hijau dan biru-hijau (badan air tawar sahaja) alga, flagellata tumbuhan, peridinean, dll.) dan organisma haiwan kecil (zooplankton: krustasea kecil, daripada yang lebih besar - pteropods moluska, obor-obor, ctenophores, beberapa cacing) hidup pada kedalaman yang berbeza, tetapi tidak mampu bergerak aktif dan menentang arus. Plankton juga termasuk larva haiwan, membentuk kumpulan khas - neuston. Ini ialah populasi "sementara" terapung secara pasif pada lapisan paling atas air, diwakili oleh pelbagai haiwan (decapods, barnacles dan copepods, echinoderms, polychaetes, ikan, moluska, dll.) dalam peringkat larva. Larva, membesar, bergerak ke lapisan bawah pelagel. Di atas neuston terdapat pleiston - ini adalah organisma di mana bahagian atas badan tumbuh di atas air, dan bahagian bawah di dalam air (duckweed - Lemma, siphonophores, dll.). Plankton memainkan peranan penting dalam hubungan trofik biosfera, kerana adalah makanan untuk banyak penduduk akuatik, termasuk makanan utama untuk paus balin (Myatcoceti).

Benthos(benthos – kedalaman) – hidrobion bawah. Ia diwakili terutamanya oleh haiwan yang melekat atau bergerak perlahan (zoobenthos: foraminephores, ikan, span, coelenterates, cacing, brakiopod, ascidians, dll.), Lebih banyak di air cetek. Dalam air cetek, benthos juga termasuk tumbuhan (phytobenthos: diatom, hijau, coklat, alga merah, bakteria). Pada kedalaman yang tidak ada cahaya, phytobenthos tidak hadir. Di sepanjang pantai terdapat tumbuhan berbunga zoster, rupiah. Kawasan berbatu di bahagian bawah paling kaya dengan phytobenthos.

Di tasik, zoobenthos kurang banyak dan pelbagai daripada di laut. Ia dibentuk oleh protozoa (ciliates, daphnia), lintah, moluska, larva serangga, dll. Fitobenthos tasik dibentuk oleh diatom terapung bebas, alga hijau dan biru-hijau; alga coklat dan merah tiada.

Mengambil akar tumbuhan pantai di tasik membentuk tali pinggang yang jelas, komposisi dan rupa spesies yang konsisten dengan keadaan persekitaran di zon sempadan air tanah. Hydrophytes tumbuh di dalam air berhampiran pantai - tumbuhan separuh tenggelam dalam air (anak panah, whitewing, buluh, cattails, sedges, trichaetes, buluh). Mereka digantikan oleh hydatophytes - tumbuhan yang direndam dalam air, tetapi dengan daun terapung (lotus, duckweed, kapsul telur, chilim, takla) dan - selanjutnya - tenggelam sepenuhnya (pondweed, elodea, hara). Hydatophytes juga termasuk tumbuhan yang terapung di permukaan (duckweed).

Ketumpatan tinggi persekitaran akuatik menentukan komposisi khas dan sifat perubahan dalam faktor sokongan hidup. Sebahagian daripada mereka adalah sama seperti di darat - haba, cahaya, yang lain adalah khusus: tekanan air (meningkat dengan kedalaman sebanyak 1 atm untuk setiap 10 m), kandungan oksigen, komposisi garam, keasidan. Oleh kerana ketumpatan persekitaran yang tinggi, nilai haba dan cahaya berubah lebih cepat dengan kecerunan ketinggian berbanding di darat.

Mod terma. Persekitaran akuatik dicirikan oleh kurang penambahan haba, kerana sebahagian besar daripadanya dipantulkan, dan sebahagian yang sama besar dibelanjakan untuk penyejatan. Selaras dengan dinamik suhu darat, suhu air menunjukkan turun naik yang lebih kecil dalam suhu harian dan bermusim. Selain itu, takungan dengan ketara menyamakan suhu di atmosfera kawasan pantai. Dengan ketiadaan kulit ais, laut mempunyai kesan pemanasan pada kawasan daratan bersebelahan pada musim sejuk, dan kesan penyejukan dan lembapan pada musim panas.

Julat suhu air di Lautan Dunia ialah 38° (dari -2 hingga +36°C), dalam badan air tawar – 26° (dari -0.9 hingga +25°C). Dengan kedalaman, suhu air turun dengan mendadak. Sehingga 50 m terdapat turun naik suhu harian, sehingga 400 - bermusim, lebih dalam ia menjadi malar, menurun kepada +1-3°C (di Artik ia hampir 0°C). Oleh kerana rejim suhu dalam takungan adalah agak stabil, penduduknya dicirikan oleh stenothermism. Turun naik suhu kecil dalam satu arah atau yang lain disertai dengan perubahan ketara dalam ekosistem akuatik.

Contoh: "letupan biologi" di delta Volga akibat penurunan paras Laut Kaspia - percambahan belukar teratai (Nelumba kaspium), di selatan Primorye - pertumbuhan lampau putih di sungai oxbow (Komarovka, Ilistaya, dll. .) di sepanjang tebing yang tumbuh-tumbuhan berkayu ditebang dan dibakar.

Disebabkan oleh pelbagai darjah pemanasan lapisan atas dan bawah sepanjang tahun, pasang surut, arus dan ribut, percampuran berterusan lapisan air berlaku. Peranan pencampuran air untuk penduduk akuatik (organisma akuatik) adalah amat penting, kerana pada masa yang sama, pengagihan oksigen dan nutrien dalam takungan disamakan, memastikan proses metabolik antara organisma dan persekitaran.

Mod cahaya. Keamatan cahaya dalam air sangat lemah kerana pantulannya oleh permukaan dan penyerapan oleh air itu sendiri. Ini sangat menjejaskan perkembangan tumbuhan fotosintesis. Semakin kurang telus air, semakin banyak cahaya yang diserap. Ketelusan air dihadkan oleh ampaian mineral dan plankton. Ia berkurangan dengan perkembangan pesat organisma kecil pada musim panas, dan di latitud sederhana dan utara walaupun pada musim sejuk, selepas penubuhan litupan ais dan menutupinya dengan salji di atas.

Di lautan, di mana airnya sangat telus, 1% sinaran cahaya menembusi ke kedalaman 140 m, dan di tasik kecil pada kedalaman 2 m hanya sepersepuluh peratus yang menembusi. sinar bahagian yang berbeza spektrum diserap secara berbeza dalam air; Dengan kedalaman ia menjadi lebih gelap, dan warna air mula-mula menjadi hijau, kemudian biru, nila dan akhirnya biru-ungu, bertukar menjadi kegelapan sepenuhnya. Hydrobionts juga menukar warna dengan sewajarnya, menyesuaikan bukan sahaja kepada komposisi cahaya, tetapi juga kepada kekurangannya - penyesuaian kromatik. Di zon cahaya, di perairan cetek, alga hijau (Chlorophyta) mendominasi, klorofil yang menyerap sinar merah, dengan kedalaman ia digantikan oleh coklat (Phaephyta) dan kemudian merah (Rhodophyta). Pada kedalaman yang besar, phytobenthos tidak hadir.

Tumbuhan telah menyesuaikan diri dengan kekurangan cahaya dengan membangunkan kromatofor besar, yang memberikan titik pampasan yang rendah untuk fotosintesis, serta dengan meningkatkan kawasan asimilasi organ (indeks permukaan daun). Untuk alga laut dalam, daun yang dibedah kuat adalah tipikal, bilah daunnya nipis dan lut sinar. Tumbuhan separuh tenggelam dan terapung dicirikan oleh heterofil - daun di atas air adalah sama dengan tumbuhan darat, mereka mempunyai bilah pepejal, radas stomata berkembang, dan di dalam air daunnya sangat nipis, terdiri daripada sempit. lobus seperti benang.

Heterofil: kapsul telur, teratai air, daun anak panah, cili (berangan air).

Haiwan, seperti tumbuhan, secara semula jadi menukar warna mereka dengan mendalam. Di lapisan atas mereka berwarna terang dalam warna yang berbeza, di zon senja (ikan siakap, karang, krustasea) mereka dicat dalam warna dengan warna merah - lebih mudah untuk bersembunyi dari musuh. Spesies laut dalam kekurangan pigmen.

Ciri ciri persekitaran akuatik, berbeza daripada tanah, adalah ketumpatan tinggi, mobiliti, keasidan, dan keupayaan untuk melarutkan gas dan garam. Untuk semua keadaan ini, hidrobion secara sejarah telah membangunkan penyesuaian yang sesuai.

2. Habitat udara tanah

Dalam perjalanan evolusi, persekitaran ini dibangunkan kemudian daripada persekitaran akuatik. Keanehannya ialah ia adalah gas, oleh itu ia dicirikan oleh kelembapan rendah, ketumpatan dan tekanan, dan kandungan oksigen yang tinggi. Dalam perjalanan evolusi, organisma hidup telah membangunkan penyesuaian anatomi, morfologi, fisiologi, tingkah laku dan lain-lain yang diperlukan.

Haiwan dalam persekitaran udara tanah bergerak di atas tanah atau melalui udara (burung, serangga), dan tumbuhan berakar di dalam tanah. Dalam hal ini, haiwan membangunkan paru-paru dan trakea, dan tumbuhan membangunkan radas stomata, i.e. organ yang dengannya penduduk bumi menyerap oksigen terus dari udara. Organ rangka telah berkembang dengan kuat, memastikan autonomi pergerakan di darat dan menyokong badan dengan semua organnya dalam keadaan kepadatan alam sekitar yang tidak ketara, beribu-ribu kali kurang daripada air. Faktor ekologi dalam persekitaran udara tanah berbeza daripada habitat lain dalam intensiti cahaya yang tinggi, turun naik yang ketara dalam suhu dan kelembapan udara, korelasi semua faktor dengan lokasi geografi, perubahan musim dan masa hari. Kesannya terhadap organisma berkait rapat dengan pergerakan dan kedudukan udara berbanding dengan laut dan lautan dan sangat berbeza daripada kesan dalam persekitaran akuatik (Jadual 1).

Keadaan habitat bagi organisma udara dan air

(menurut D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

Haiwan darat dan tumbuh-tumbuhan telah membangunkan penyesuaian mereka sendiri, tidak kurang asalnya kepada faktor persekitaran yang tidak menguntungkan: struktur kompleks badan dan integumennya, keberkalaan dan irama kitaran hidup, mekanisme termoregulasi, dsb. Mobiliti bertujuan haiwan untuk mencari makanan telah berkembang, spora bawaan angin, biji dan debunga, serta tumbuh-tumbuhan dan haiwan yang hidupnya berkaitan sepenuhnya dengan udara. Hubungan fungsian, sumber dan mekanikal yang sangat rapat dengan tanah telah terbentuk.

Banyak penyesuaian telah dibincangkan di atas sebagai contoh dalam mencirikan faktor persekitaran abiotik. Oleh itu, tidak ada gunanya mengulangi diri kita sekarang, kerana kita akan kembali kepada mereka dalam kelas praktikal.