Persekitaran tanah-udara adalah yang paling sukar dari segi keadaan persekitaran. Kehidupan di darat menuntut penyesuaian sedemikian yang mungkin hanya 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 kontroversi yang tidak penting. Penduduk persekitaran udara mesti mempunyai sistem sokongan mereka sendiri yang menyokong badan: tumbuhan - pelbagai tisu mekanikal, haiwan - pepejal atau, lebih jarang, rangka hidrostatik. Di samping itu, semua penduduk persekitaran 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 menghasilkan rintangan yang rendah terhadap pergerakan. Oleh itu, banyak haiwan darat telah menggunakan dalam perjalanan evolusi faedah ekologi harta udara ini, memperoleh keupayaan untuk terbang. 75% daripada spesies semua haiwan darat, terutamanya serangga dan burung, mampu terbang aktif, tetapi risalah juga ditemui dalam kalangan mamalia dan reptilia. Haiwan darat terbang terutamanya dengan bantuan usaha otot, tetapi ada yang boleh meluncur kerana arus udara.

Oleh kerana pergerakan udara, 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 antara angiosperma tumbuhan anemofil membentuk kira-kira 10% daripada semua spesies.

Anemofilia diperhatikan dalam keluarga beech, birch, walnut, elm, rami, jelatang, kasuarin, jerebu, sedge, bijirin, palma dan banyak lagi. Tumbuhan pendebungaan 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 penempatan semula dilakukan dengan bantuannya. Kebergantungan berganda sedemikian diperhatikan dalam cemara, pain, poplar, birch, elm, pokok abu, rumput kapas, cattails, saxauls, juzguns, dll.

Banyak spesies telah berkembang anemochoria- penempatan semula melalui arus udara. Anemochoria adalah ciri spora, biji dan buah-buahan tumbuhan, sista protozoa, serangga kecil, labah-labah, dll. Organisma yang dibawa secara pasif oleh arus udara secara kolektif dipanggil plankton udara 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 sarang labah-labah, dsb. (Rajah 44). Benih anemochoral dan buah tumbuhan juga mempunyai sama ada saiz yang sangat kecil (contohnya, biji orkid), atau pelbagai pelengkap pterygoid dan seperti payung terjun yang meningkatkan keupayaannya untuk meluncur (Rajah 45).

nasi. 44. Penyesuaian serangga bawaan udara:

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 untuk pengangkutan angin dalam buah-buahan dan benih tumbuhan:

1 - linden Tilia intermedia;

2 - Acer monspessulanum maple;

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 membawa kepada tekanan yang agak rendah di darat. Biasanya, ia bersamaan dengan 760 mm Hg. Seni. Dengan peningkatan ketinggian, tekanan berkurangan. Pada ketinggian 5800 m, ia hanya separuh daripada biasa. Tekanan rendah boleh menyekat taburan spesies di pergunungan. Bagi kebanyakan vertebrata, had atas kehidupan adalah kira-kira 6000 m. Penurunan tekanan memerlukan pengurangan bekalan oksigen dan dehidrasi haiwan akibat peningkatan kadar pernafasan. Lebih kurang sama adalah had mendaki gunung. tumbuhan yang lebih tinggi... Agak lebih tahan lasak ialah arthropod (springtail, kutu, labah-labah), yang boleh ditemui di glasier, di atas sempadan tumbuh-tumbuhan.

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

Komposisi gas udara. Selain sifat fizikal udara, ciri kimianya amat penting untuk kewujudan organisma darat. Komposisi gas udara di lapisan permukaan atmosfera agak homogen berkenaan dengan kandungan komponen utama (nitrogen - 78.1%, oksigen - 21.0, argon - 0.9, karbon dioksida - 0.035% mengikut isipadu) disebabkan oleh kapasiti resapan tinggi gas dan perolakan pencampuran berterusan dan aliran angin. Walau bagaimanapun, pelbagai kekotoran zarah gas, titisan-cecair dan pepejal (habuk) memasuki atmosfera daripada sumber tempatan boleh menjadi kepentingan alam sekitar yang ketara.

Kandungan oksigen yang tinggi menggalakkan peningkatan metabolisme organisma darat berbanding dengan organisma akuatik primer. Ia adalah 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 dalam persekitaran daratan. Hanya di tempat, dalam keadaan tertentu, kekurangan sementara, contohnya, dalam pengumpulan serpihan tumbuhan yang mereput, stok bijirin, tepung, dll.

Kandungan karbon dioksida boleh berbeza-beza di kawasan tertentu lapisan udara permukaan dalam had yang agak ketara. Sebagai contoh, jika tiada angin di pusat bandar besar, kepekatannya meningkat sepuluh kali ganda. Perubahan harian dalam kandungan karbon dioksida dalam lapisan permukaan yang berkaitan dengan irama fotosintesis tumbuhan adalah semula jadi. Yang 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. Karbon dioksida adalah toksik dalam kepekatan tinggi. 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 apabila hujan. Kebanyakannya dipancarkan oleh tanah yang sederhana lembap, dipanaskan dengan baik, 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 hanya 2 kg / ha.

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

Nitrogen udara bagi kebanyakan penduduk persekitaran darat adalah gas lengai, tetapi beberapa organisma prokariotik (bakteria nodul, azotobakter, clostridia, alga biru-hijau, dll.) mempunyai keupayaan untuk mengikatnya dan melibatkannya dalam biologi. peredaran.

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

Kekotoran tempatan yang memasuki udara juga boleh menjejaskan organisma hidup dengan ketara. Ini terutamanya terpakai kepada bahan gas beracun - metana, sulfur oksida, karbon monoksida, nitrogen oksida, hidrogen sulfida, sebatian klorin, serta zarah habuk, jelaga, dll., menyumbat 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. Hampir semua tumbuh-tumbuhan musnah di sekitar pusat perindustrian yang mencemarkan atmosfera dengan gas ini (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 sekeliling. Kehadiran mereka di dalam hutan di sekitar bandar-bandar besar membuktikan kesucian udara yang tinggi. Rintangan tumbuhan terhadap kekotoran di udara diambil kira semasa memilih spesies untuk landskap di penempatan. Sensitif asap, contohnya, cemara 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-sifat tanah dan rupa bumi juga mempengaruhi keadaan hidup organisma darat, terutamanya tumbuhan. Sifat-sifat permukaan bumi yang memberi kesan ekologi kepada penduduknya disatukan dengan nama faktor persekitaran edafik (dari bahasa Yunani "edaphos" - asas, tanah).

Sifat sistem akar tumbuhan bergantung kepada rejim hidroterma, pengudaraan, perlembagaan, 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 kurang tersebar dan menembusi lebih dalam. Dalam banyak tumbuhan padang rumput, akar boleh mendapatkan air dari kedalaman yang besar, pada masa yang sama, mereka juga mempunyai banyak akar permukaan di ufuk humus tanah, dari mana tumbuhan menyerap unsur-unsur pemakanan mineral. Pada tanah yang berair, berudara buruk dalam belukar bakau, banyak spesies mempunyai akar pernafasan khas - pneumatophores.

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

Jadi, mengikut tindak balas terhadap keasidan tanah, mereka dibezakan: 1) asidofilik spesies - tumbuh pada tanah berasid dengan pH kurang daripada 6.7 (tumbuhan rawa sphagnum, whitewings); 2) neutrofilik - tertarik pada tanah dengan pH 6.7–7.0 (kebanyakan tumbuhan yang ditanam); 3) basiphilic- 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, air biasa, penanam hutan saka); 3) mesotropik, memerlukan jumlah sederhana unsur abu (spruce biasa).

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

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

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

Bentuk muka bumi dan sifat tanah mempengaruhi kekhususan pergerakan haiwan. Contohnya, ungulates, burung unta, bustard yang hidup kawasan lapang, memerlukan tanah yang kukuh untuk meningkatkan landasan apabila berlari dengan pantas. Dalam cicak yang hidup di atas pasir yang gembur, jari-jarinya dibatasi oleh 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, menggali ke dalam tanah untuk melarikan diri dari haba atau pemangsa, atau bertelur di dalam tanah, dsb.

nasi. 47. Tokek kaki kipas - penduduk 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 adalah keadaan atmosfera yang sentiasa berubah-ubah berhampiran permukaan bumi sehingga ketinggian kira-kira 20 km (sempadan troposfera). Kebolehubahan cuaca ditunjukkan dalam variasi berterusan gabungan faktor persekitaran seperti suhu dan kelembapan udara, kekeruhan, pemendakan, kekuatan dan arah angin, dsb. 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 variasi tahunan dan harian mereka, sisihan daripadanya dan kekerapannya. Iklim ditentukan oleh keadaan geografi kawasan tersebut.

Kepelbagaian zon iklim adalah rumit oleh kesan angin monsun, pengedaran siklon dan antisiklon, pengaruh banjaran gunung terhadap pergerakan jisim udara, tahap jarak dari lautan (kontinental), dan banyak faktor tempatan yang lain. Di pergunungan, terdapat zonasi iklim, dalam banyak hal serupa 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, iklim rantau ini tidak begitu penting sebagai keadaan habitat terdekat mereka. Selalunya, unsur-unsur tempatan persekitaran (pelepasan, pendedahan, tumbuh-tumbuhan, dll.) mengubah mod 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 udara permukaan dipanggil iklim mikro. Iklim mikro sangat pelbagai di setiap zon. Mikroiklim kawasan kecil yang sewenang-wenangnya boleh dibezakan. Sebagai contoh, rejim khas dicipta dalam corolla bunga, yang digunakan oleh serangga yang tinggal di sana. Perbezaan suhu, kelembapan udara dan daya angin di kawasan lapang dan di dalam hutan, di rumput dan di atas kawasan tanah kosong, di lereng pendedahan utara dan selatan, dan lain-lain diketahui secara meluas. Iklim mikro stabil khas berlaku di liang, sarang , rongga, gua dan lain-lain.tempat tertutup.

kerpasan. Sebagai tambahan kepada bekalan air dan penyimpanan 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 penutup salji sangat pelbagai. Turun naik suhu harian menembusi ke dalam ketebalan salji hanya sehingga 25 cm, lebih dalam suhu 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, melindungi bahagian hijau tumbuhan daripada beku; banyak spesies pergi di bawah salji tanpa menumpahkan dedaunan mereka, contohnya, kulit berbulu, Veronica officinalis, sumbing, dll.

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

Haiwan darat kecil juga menjalani gaya hidup aktif pada musim sejuk, meletakkan seluruh galeri laluan di bawah salji dan dalam ketebalannya. Bagi sebilangan spesies yang memakan tumbuh-tumbuhan bersalji, walaupun pembiakan musim sejuk adalah ciri, yang diperhatikan, sebagai contoh, dalam lemming, tikus kayu dan tekak kuning, sejumlah vole, tikus air, dsb. rajah 48).

Penutup salji musim sejuk menghalang haiwan besar daripada mendapat 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 di permukaannya, yang muncul dalam ais, menghukum mereka kekurangan makanan. Semasa pembiakan lembu nomad di Rusia pra-revolusi, bencana besar di kawasan selatan telah jut - kematian beramai-ramai ternakan akibat ais, menghilangkan makanan haiwan. Bergerak 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 pergi ke padang rumput terbuka dan tepi hutan. Kedalaman litupan salji boleh mengehadkan taburan geografi spesies. Sebagai contoh, rusa sebenar tidak menembusi utara ke kawasan di mana ketebalan salji pada musim sejuk lebih daripada 40-50 cm.

Keputihan penutup salji mendedahkan haiwan gelap. Dalam kejadian perubahan warna bermusim dalam ayam hutan putih dan tundra, arnab putih, ermine, musang, musang Artik, pemilihan untuk menyamar untuk warna latar belakang nampaknya memainkan peranan penting. Di Kepulauan Komander, bersama dengan kulit putih, terdapat banyak musang biru. Menurut pemerhatian ahli zoologi, yang terakhir tinggal terutamanya berhampiran batu gelap dan jalur ombak tidak beku, manakala kulit putih lebih suka kawasan dengan litupan salji.

Habitat udara tanah

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

Ciri-ciri faktor abiotik persekitaran cahaya, suhu, kelembapan - lihat kuliah sebelum ini.

Komposisi gas atmosfera juga merupakan faktor iklim yang penting. Kira-kira 3-3.5 bilion tahun yang lalu, 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 kebanyakannya terdiri daripada nitrogen, oksigen, dan argon dan karbon dioksida yang agak kurang. Semua gas lain di atmosfera hanya terkandung dalam jumlah surih. Kandungan relatif oksigen dan karbon dioksida adalah amat penting untuk biota.

Kandungan oksigen yang tinggi menggalakkan peningkatan metabolisme organisma darat berbanding dengan organisma akuatik primer. Di 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 dalam persekitaran daratan. Hanya di tempat-tempat, dalam keadaan tertentu, kekurangan sementara, contohnya, dalam pengumpulan serpihan tumbuhan yang mereput, stok bijirin, tepung, dll.

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

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

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

Ketumpatan udara rendah menentukan daya angkatnya yang rendah dan sokongan rendahnya. Penduduk persekitaran udara mesti mempunyai sistem sokongan mereka sendiri yang menyokong badan: tumbuhan - pelbagai tisu mekanikal, haiwan - pepejal atau, lebih jarang, hidrostatik, rangka. Di samping itu, semua penduduk persekitaran udara berkait rapat dengan permukaan bumi, yang berfungsi sebagai lampiran dan sokongan. Kehidupan dalam penggantungan, di udara, adalah mustahil. Benar, banyak mikroorganisma dan haiwan, spora, biji dan debunga tumbuh-tumbuhan sentiasa hadir di udara dan dibawa oleh arus udara (anemochoria), 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 aktiviti dan juga penyebaran 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, yang membawa kepada kelengkungan tumbuhan dari arah angin. Di samping itu, angin meningkatkan penyejatan dalam keadaan kelembapan rendah. Sangat penting ribut, walaupun aksi mereka adalah tempatan semata-mata. Taufan, dan juga angin biasa, mampu mengangkut haiwan dan tumbuhan dalam jarak yang jauh dan dengan itu mengubah komposisi masyarakat.

Tekanan nampaknya bukan faktor pengehad langsung, tetapi ia mempunyai kaitan langsung dengan cuaca dan iklim, yang mempunyai kesan pengehadan langsung. Ketumpatan udara yang rendah membawa kepada tekanan yang agak rendah di darat. Biasanya, ia bersamaan dengan 760 mm Hg., Art. Dengan peningkatan ketinggian, tekanan berkurangan. Pada ketinggian 5800 m, ia hanya separuh daripada biasa. Tekanan rendah boleh menyekat taburan spesies di pergunungan. Bagi kebanyakan vertebrata, had atas kehidupan adalah kira-kira 6000 m. Penurunan tekanan memerlukan pengurangan bekalan oksigen dan dehidrasi haiwan akibat peningkatan kadar pernafasan. Kira-kira sama adalah had kemajuan tumbuhan yang lebih tinggi ke pergunungan. Agak lebih tahan lasak ialah arthropod (springtail, kutu, labah-labah), yang boleh ditemui di glasier, di atas sempadan tumbuh-tumbuhan.

Secara amnya, semua organisma darat adalah lebih stenobathic daripada akuatik.

Akademi Negeri St

Perubatan veterinar.

Jabatan Biologi Am, Ekologi dan Histologi.

Esei ekologi mengenai topik:

Persekitaran darat-udara, faktor-faktornya

dan penyesuaian organisma kepada mereka "

Selesai: pelajar tahun 1

Kumpulan Oy Pyatochenko N.L.

Disemak oleh: Profesor Madya Jabatan

Vakhmistrova S.F.

St 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 persekitaran dipanggil penyesuaian. Keupayaan untuk menyesuaikan diri adalah salah satu sifat utama kehidupan secara umum, memberikan kemungkinan kewujudannya, kelangsungan hidup dan pembiakan. Penyesuaian menunjukkan dirinya pada 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 kekhususan tindakan yang berbeza. Faktor persekitaran dibahagikan kepada dua kumpulan besar: abiotik dan biotik.

Faktor abiotik Merupakan kompleks keadaan 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 dibezakan kepada kumpulan bebas bersama dengan faktor biotik dan abiotik, menekankan kesan luar biasa faktor antropogenik.

Faktor antropogenik ialah semua bentuk aktiviti masyarakat manusia yang membawa kepada perubahan alam semula jadi 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 impak berkaitan dengan masa hari, musim dalam tahun atau irama pasang surut di lautan;

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

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

Faktor persekitaran persekitaran boleh memberi pelbagai kesan kepada organisma hidup:

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

2) sebagai kekangan 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 dibezakan dalam sifat interaksinya dengan organisma dan dalam tindak balas makhluk hidup.

Keamatan faktor ekologi, yang paling sesuai untuk aktiviti penting organisma, adalah optimum, dan yang memberikan kesan yang paling teruk ialah pesimum, i.e. keadaan di mana aktiviti penting organisma dihalang sebanyak mungkin, tetapi ia masih boleh wujud. Oleh itu, apabila menanam tumbuhan dalam rejim 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 boleh guna ialah had kestabilan. Di antara zon optimum dan had rintangan, apabila ia menghampiri yang terakhir, tumbuhan mengalami tekanan yang semakin meningkat, i.e. ia datang tentang zon tekanan, atau zon penindasan, dalam julat daya tahan

Pergantungan tindakan faktor ekologi pada keamatannya (menurut V.A.Radkevich, 1977)

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

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

Kehidupan di darat menuntut penyesuaian sedemikian yang hanya boleh dilakukan dalam organisma hidup yang sangat teratur. Persekitaran udara tanah lebih sukar untuk kehidupan, ia dicirikan oleh kandungan oksigen yang tinggi, sejumlah kecil wap air, ketumpatan rendah, dll. Ini sangat mengubah keadaan pernafasan, pertukaran air dan pergerakan makhluk hidup.

Ketumpatan udara rendah menghasilkan daya angkat rendah dan sokongan rendah. Organisma udara mesti mempunyai sendiri Sistem sokongan menyokong badan: tumbuhan - pelbagai tisu mekanikal, haiwan - rangka pepejal atau hidrostatik. Di samping itu, semua penduduk persekitaran 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 telah memperoleh keupayaan untuk terbang. 75% daripada semua yang terrestrial, terutamanya serangga dan burung, telah menyesuaikan diri dengan penerbangan aktif.

Oleh kerana pergerakan udara, aliran menegak dan mendatar jisim udara yang wujud di lapisan bawah atmosfera, penerbangan pasif organisma adalah mungkin. Dalam hal ini, banyak spesies telah membangunkan anemochoria - penyebaran dengan bantuan arus udara. Anemochoria adalah ciri spora, biji dan buah tumbuhan, sista protozoa, serangga kecil, labah-labah, dll. Organisma yang dibawa secara pasif oleh arus udara secara kolektif dikenali sebagai plankton udara.

Organisma darat wujud dalam keadaan tekanan yang agak rendah kerana ketumpatan udara yang rendah. Biasanya, ia bersamaan dengan 760 mm Hg. Dengan peningkatan ketinggian, tekanan berkurangan. Tekanan rendah boleh mengehadkan julat 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 di glasier, di atas sempadan 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 homogen berkenaan dengan kandungan komponen utama (nitrogen - 78.1%, oksigen - 21.0%, argon 0.9%, karbon dioksida - 0.003% mengikut isipadu).

Kandungan oksigen yang tinggi menggalakkan peningkatan metabolisme organisma darat berbanding dengan organisma akuatik primer. Ia adalah dalam persekitaran daratan, berdasarkan kecekapan tinggi proses oksidatif dalam badan, homeothermia haiwan timbul. Oksigen, kerana kandungannya yang tinggi yang berterusan di udara, bukanlah faktor pengehad dalam kehidupan di persekitaran daratan.

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

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

Kekurangan lembapan adalah salah satu ciri penting persekitaran tanah-udara kehidupan. Seluruh evolusi organisma darat berada di bawah tanda penyesuaian kepada pengekstrakan dan pemeliharaan kelembapan. Mod kelembapan persekitaran di darat sangat pelbagai - dari ketepuan udara yang lengkap dan berterusan dengan wap air di beberapa kawasan tropika hingga ketiadaan hampir lengkap di udara kering padang pasir. Kebolehubahan harian dan bermusim kandungan wap air di atmosfera juga ketara. Bekalan air organisma darat juga bergantung pada rejim pemendakan, kehadiran badan air, rizab kelembapan tanah, kedekatan perairan paun, dll.

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

Keadaan suhu. Ciri tersendiri persekitaran udara-tanah seterusnya 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 penduduk daratan adalah sangat berbeza, bergantung kepada habitat tertentu di mana mereka tinggal. Walau bagaimanapun, secara amnya, organisma darat adalah lebih eurythermal daripada organisma akuatik.

Keadaan hidup dalam persekitaran tanah-udara adalah rumit, di samping itu, dengan kewujudan perubahan cuaca. Cuaca - keadaan atmosfera yang terus berubah di permukaan yang dipinjam, sehingga ketinggian kira-kira 20 km (sempadan troposfera). Kebolehubahan cuaca ditunjukkan dalam variasi berterusan gabungan faktor persekitaran seperti suhu, kelembapan udara, kekeruhan, hujan, kekuatan dan arah angin, dsb. Rejim cuaca jangka panjang mencirikan iklim tempatan. Konsep "Iklim" merangkumi bukan sahaja nilai purata fenomena meteorologi, tetapi juga variasi 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 kediaman terdekat mereka. Selalunya, unsur-unsur tempatan persekitaran (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 udara permukaan dipanggil iklim mikro. Di setiap zon, iklim mikro sangat pelbagai. Mikroiklim kawasan yang sangat kecil boleh dibezakan.

Rejim cahaya persekitaran udara tanah juga mempunyai beberapa keanehan. Keamatan dan jumlah cahaya adalah yang terbesar di sini dan praktikalnya tidak mengehadkan kehidupan tumbuhan hijau, seperti dalam air atau tanah. Spesies yang sangat menyukai cahaya boleh didapati di darat. Bagi sebahagian besar haiwan darat dengan aktiviti siang dan malam, penglihatan adalah salah satu kaedah orientasi utama. Dalam haiwan darat, penglihatan mempunyai penting untuk mencari mangsa, banyak spesies malah mempunyai penglihatan warna. Dalam hal ini, mangsa membangunkan ciri penyesuaian seperti reaksi pertahanan, penyamaran dan pewarnaan amaran, mimikri, dsb.

Dalam penduduk akuatik, penyesuaian sedemikian kurang berkembang. Kemunculan bunga berwarna terang dari tumbuhan yang lebih tinggi juga dikaitkan dengan keanehan alat pendebunga dan, akhirnya, dengan rejim cahaya alam sekitar.

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

Berhubung dengan sifat-sifat tanah yang berbeza, beberapa kumpulan alam sekitar tumbuhan. Oleh itu, mengikut tindak balas terhadap keasidan tanah, mereka dibezakan:

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

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

3) tumbuhan basiphilic tumbuh pada pH lebih daripada 7.0 (mordovnik, windweed hutan);

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

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

Pelepasan rupa bumi dan sifat tanah mempengaruhi kekhususan pergerakan haiwan: contohnya, ungulates, burung unta, bustard yang tinggal di ruang terbuka, tanah keras, untuk meningkatkan tolakan apabila berlari. Dalam cicak yang hidup di pasir yang mengalir bebas, jari-jarinya dibatasi oleh pinggir sisik tanduk yang meningkatkan sokongan. Bagi penduduk daratan yang menggali lubang, tanah yang padat adalah tidak menguntungkan. Sifat tanah dalam kes tertentu mempengaruhi taburan haiwan darat, menggali atau menggali 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. Bahagian yang besar terdiri daripada kekotoran berbahaya yang disebabkan oleh pelepasan daripada perusahaan dan kenderaan. Pengangkutan motor membawa banyak kekotoran ke atmosfera: hidrokarbon yang tidak diketahui komposisinya, benzo (a) pirena, karbon dioksida, sulfur dan sebatian nitrogen, plumbum, karbon monoksida.

Atmosfera terdiri daripada campuran beberapa gas - udara, di mana kekotoran koloid - habuk, titisan, kristal, dan lain-lain digantung.Komposisi udara atmosfera berubah sedikit dengan ketinggian. Walau bagaimanapun, bermula dari ketinggian kira-kira 100 km, bersama dengan oksigen molekul dan nitrogen, oksigen atom muncul sebagai hasil daripada penceraian molekul, dan pemisahan graviti gas bermula. Di atas 300 km, oksigen atom menguasai atmosfera, di atas 1000 km - helium dan kemudian hidrogen atom. Tekanan dan ketumpatan atmosfera berkurangan dengan ketinggian; kira-kira separuh daripada keseluruhan 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 kepadatan rendah seperti itu masih mencukupi untuk penampilan aurora. Atmosfera tidak mempunyai had atas yang tajam; ketumpatan gas konstituennya

Udara atmosfera yang setiap daripada kita sedut mengandungi 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 di 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. 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 ke atas 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 merupakan sebahagian daripada 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. Pukulan dari pistol permulaan, mungkin, berfungsi sebagai dua artikel yang diterbitkan pada awal 1970-an. Mereka bercakap tentang kemungkinan kemusnahan ozon stratosfera oleh oksida nitrogen - NO dan NO2. Yang pertama adalah milik pemenang Nobel masa depan, dan kemudian pekerja Universiti Stockholm P. Krutzen, yang menganggap kemungkinan sumber nitrogen oksida di stratosfera, yang mereput di bawah pengaruh cahaya matahari nitrus oksida N2O asal semula jadi. Penulis artikel kedua, seorang ahli kimia dari University of California di Berkeley, G. Johnston, mencadangkan bahawa oksida nitrogen muncul di stratosfera akibat aktiviti manusia, iaitu, apabila produk pembakaran enjin jet pesawat altitud tinggi dilepaskan.

Sudah tentu, hipotesis yang disebutkan di atas tidak timbul dari awal. Nisbah sekurang-kurangnya komponen utama dalam udara atmosfera - molekul nitrogen, oksigen, wap air, dll. - diketahui lebih awal. Sudah pada separuh kedua abad XIX. di Eropah, pengukuran kepekatan ozon dalam udara permukaan telah 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 ketiadaan unsur udara lain. Walau bagaimanapun, pada akhir 1950-an, pengukuran dengan roket meteorologi menunjukkan bahawa ozon di stratosfera adalah lebih kurang daripada yang sepatutnya mengikut kitaran tindak balas Chapman. Walaupun mekanisme ini kekal asas sehingga ke hari ini, ia menjadi jelas bahawa terdapat beberapa proses lain yang turut terlibat secara aktif dalam pembentukan ozon atmosfera.

Perlu dinyatakan bahawa pengetahuan dalam bidang kimia atmosfera pada awal tahun 70-an diperoleh terutamanya berkat 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 benar, maka masalahnya akan segera menjadi sosio-ekonomi, kerana dalam kes ini semua program untuk pembangunan penerbangan pengangkutan supersonik dan infrastruktur yang berkaitan perlu menjalani pelarasan yang ketara, dan mungkin juga ditutup. 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 yang sangat sukar dan pada masa yang sama segera.

Ingat bahawa intipati hipotesis yang disebutkan di atas ialah nitrogen oksida bertindak balas dengan ozon NO + O3 ® ® NO2 + O2, maka 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 tidak dapat dipulihkan. Dalam kes ini, sepasang tindak balas sedemikian, yang membentuk kitaran pemangkin nitrogen pemusnahan ozon, diulang sehingga sebarang bahan kimia atau proses fizikal tidak akan mengeluarkan nitrogen oksida dari atmosfera. Jadi, 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 di Amerika Syarikat - Michigan (R. Stolyarski dan R. Cicero) 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 kitaran nitrogen. Keyakinan yang terkawal hanya disebabkan oleh fakta bahawa jumlah klorin asal semula jadi di atmosfera adalah agak kecil, yang bermaksud bahawa jumlah kesan kesannya terhadap ozon mungkin tidak terlalu kuat. Walau bagaimanapun, keadaan berubah secara dramatik apabila, pada tahun 1974, penyelidik di University of California di Irvine S. Rowland dan M. Molina mendapati bahawa sebatian klorofluorokarbon (CFC), yang digunakan secara meluas dalam loji penyejukan, bungkusan aerosol, dll., adalah sumber klorin dalam stratosfera. Tidak mudah terbakar, tidak toksik dan pasif secara kimia, bahan-bahan ini diangkut perlahan-lahan oleh arus udara yang menaik 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 mengenal pasti dua masalah kimia atmosfera, yang disebabkan oleh pencemaran antropogenik yang sengit.

Walau bagaimanapun, untuk menguji ketekalan hipotesis yang dikemukakan, adalah perlu untuk menyelesaikan banyak tugas.

Pada mulanya, untuk mengembangkan kajian makmal, di mana ia mungkin untuk menentukan atau menjelaskan kadar tindak balas fotokimia antara pelbagai komponen udara atmosfera. Harus dikatakan bahawa data yang sangat terhad 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 banyak sepadan dengan realiti atmosfera, yang secara serius memburukkan lagi kesilapan, kerana keamatan kebanyakan tindak balas bergantung pada suhu, dan kadang-kadang pada tekanan. atau ketumpatan udara atmosfera.

Kedua, mengkaji secara intensif sifat sinaran-optik beberapa gas kecil di atmosfera 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 sama penting dan penting untuk pembiakan proses kimia atmosfera yang betul, serta kadar tindak balas antara molekul yang berbeza.

ketiga, adalah perlu untuk mencipta model matematik yang mampu menerangkan perubahan kimia bersama komponen udara atmosfera selengkap mungkin. 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 sedemikian, secara amnya, boleh bertindak balas dengan mana-mana berpuluh-puluh komponen udara atmosfera, hancur dengan cepat pada masa yang sama, dan kemudian kerosakan kepada ozon stratosfera akan menjadi lebih rendah daripada yang dijangkakan. Sebaliknya, apabila banyak transformasi kimia berlaku di atmosfera setiap saat, kemungkinan mekanisme lain akan dikenal pasti yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi pembentukan dan pemusnahan ozon. Akhirnya, model sedemikian dapat mengasingkan dan menilai kepentingan tindak balas individu atau kumpulan mereka dalam pembentukan gas lain yang membentuk udara atmosfera, dan juga membenarkan pengiraan kepekatan gas yang tidak boleh diakses oleh pengukuran.

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 meteorologi dan peluru berpandu meteorologi, dan penerbangan pesawat. Setakat ini, mencipta pangkalan data adalah tugas 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 tahun 70-an, sekurang-kurangnya sekali setiap tiga tahun, koleksi istimewa yang sentiasa dikemas kini telah diterbitkan, 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 di atmosfera. Bilangan terbesar mereka dicipta di Amerika Syarikat, tetapi mereka muncul di Eropah dan di USSR. Pertama, ini adalah 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 pemeliharaan jumlah jisim campuran udara telah didalilkan, penyingkiran mana-mana bahagiannya dari kotak, contohnya, dengan 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, untuk 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, yang menggabungkan perakaunan Penerangan terperinci interaksi kimia dalam atmosfera dan pengangkutan menegak kekotoran. Dan walaupun pemindahan menegak dinyatakan di sini, juga, secara kasarnya, penggunaan model satu dimensi adalah satu langkah ke hadapan yang ketara, kerana ia membolehkan untuk menerangkan fenomena sebenar.

Mengimbas kembali, kita boleh mengatakan bahawa pengetahuan moden kita sebahagian besarnya berdasarkan kerja kasar yang dijalankan pada tahun-tahun tersebut menggunakan model satu dimensi dan kotak. Ia memungkinkan untuk menentukan mekanisme pembentukan komposisi gas atmosfera, untuk menganggarkan keamatan sumber kimia dan tenggelam gas individu. Ciri penting Pada peringkat ini dalam pembangunan kimia atmosfera, idea-idea baru yang muncul telah diuji pada model dan dibincangkan secara meluas di kalangan pakar. Keputusan yang diperolehi sering dibandingkan dengan anggaran kumpulan saintifik yang lain, kerana 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 akan ditentukan secara serentak, yang pada masa itu, dan bahkan sekarang, hampir mustahil. (Setakat ini, hanya beberapa pengukuran kompleks gas dari Shuttle telah dijalankan selama 2-5 hari.) Oleh itu, kajian model mendahului kajian eksperimen, dan teori itu tidak banyak menjelaskan pemerhatian lapangan. kerana ia menyumbang kepada perancangan optimum mereka. Sebagai contoh, sebatian seperti klorin nitrat ClONO2 mula-mula muncul dalam kajian model dan baru ditemui di atmosfera. Malah sukar untuk membandingkan ukuran yang ada dengan anggaran model, 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 purata. negara global. 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 tempat dan masa pengukuran dan, sudah tentu, tidak sepadan dengan nilai purata global.

Untuk menutup jurang pemodelan ini, pada tahun 1980-an, penyelidik mencipta model dua dimensi yang mengambil kira, bersama-sama dengan pengangkutan menegak, pengangkutan udara di sepanjang meridian (di sepanjang bulatan latitud, atmosfera masih dianggap homogen). Pada mulanya, penciptaan model sedemikian penuh dengan kesukaran yang ketara.

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

Kedua, keadaan teknologi komputer pada masa itu nyata menghalang pembangunan penuh model dua dimensi. Berbeza dengan model dua dimensi satu dimensi dan lebih berkotak yang menjimatkan, mereka memerlukan lebih banyak memori dan masa komputer. Dan akibatnya, pencipta mereka terpaksa memudahkan dengan ketara skim untuk perakaunan transformasi kimia di atmosfera. Walau bagaimanapun, kompleks kajian atmosfera, kedua-dua model dan kajian lapangan menggunakan satelit, memungkinkan untuk menarik gambaran yang agak harmoni, walaupun jauh dari gambaran lengkap komposisi atmosfera, serta untuk mewujudkan hubungan sebab-akibat utama yang menyebabkan perubahan dalam kandungan komponen udara individu. Khususnya, banyak kajian telah menunjukkan bahawa penerbangan kapal terbang di troposfera tidak menyebabkan sebarang kemudaratan yang ketara kepada ozon troposfera, tetapi pendakian mereka ke stratosfera nampaknya mempunyai akibat negatif untuk ozonosfera. Pendapat kebanyakan pakar tentang peranan CFC hampir sebulat suara: hipotesis Rowland dan Molina disahkan, dan bahan-bahan ini benar-benar menyumbang kepada pemusnahan ozon stratosfera, dan pertumbuhan tetapnya. pengeluaran industri- bom jangka, kerana pereputan CFC tidak berlaku serta-merta, tetapi selepas berpuluh-puluh dan beratus-ratus tahun, jadi akibat pencemaran akan menjejaskan atmosfera untuk masa yang sangat lama. Selain itu, klorofluorokarbon berterusan untuk jangka masa yang lama, boleh mencapai mana-mana, titik paling terpencil di atmosfera, dan, oleh itu, ini adalah ancaman global. Masanya telah tiba untuk keputusan politik yang dipersetujui.

Pada tahun 1985, dengan penyertaan 44 negara, satu konvensyen mengenai 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 memulakan sesuatu dengan sendiri mengikut prinsip "ia akan menyelesaikan sendiri", tetapi adalah mustahil untuk melarang 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 mampu melaksanakan fungsi yang sama (contohnya, dalam unit penyejukan) dan pada masa yang sama tidak berbahaya atau sekurang-kurangnya kurang berbahaya kepada ozon. Tetapi hidupkan penyelesaian mudah ia selalunya sangat sukar. Bukan sahaja penciptaan bahan tersebut dan penubuhan pengeluarannya memerlukan pelaburan dan masa yang besar, kriteria juga diperlukan untuk menilai kesan mana-mana bahan tersebut terhadap atmosfera dan iklim.

Ahli teori sekali lagi menjadi tumpuan. D. Webbles of Livermore National Laboratory mencadangkan menggunakan untuk tujuan ini potensi penipisan ozon, yang menunjukkan betapa molekul pengganti lebih kuat (atau lebih lemah) daripada molekul CFCl3 (Freon-11), menjejaskan ozon atmosfera. Pada masa itu, ia juga diketahui umum bahawa suhu lapisan udara permukaan dengan ketara bergantung kepada kepekatan beberapa kekotoran gas (ia dipanggil gas rumah hijau), terutamanya karbon dioksida CO2, wap air H2O, ozon, dan lain-lain potensi pengganti mereka. . Pengukuran menunjukkan bahawa semasa revolusi perindustrian, purata suhu global tahunan lapisan udara permukaan meningkat dan terus berkembang, dan ini menunjukkan perubahan yang ketara dan tidak selalu diingini dalam iklim Bumi. Untuk mengawal keadaan ini, bersama-sama dengan potensi penipisan ozon bahan tersebut, potensi pemanasan globalnya juga telah dipertimbangkan. Indeks ini menunjukkan betapa kuat atau lemahnya sebatian yang dikaji mempengaruhi suhu udara berbanding jumlah karbon dioksida yang sama. Pengiraan menunjukkan bahawa CFC dan bahan alternatif mempunyai potensi pemanasan global yang sangat tinggi, tetapi disebabkan oleh fakta bahawa kepekatannya di atmosfera adalah jauh lebih rendah daripada CO2, H2O atau O3, jumlah sumbangan mereka kepada pemanasan global kekal diabaikan. Buat sementara waktu...

Jadual potensi penipisan ozon yang dikira dan potensi pemanasan global untuk klorofluorokarbon dan kemungkinan penggantinya membentuk asas keputusan antarabangsa untuk mengurangkan dan seterusnya mengharamkan pengeluaran dan penggunaan banyak CFC (Montreal Protocol 1987 dan tambahan kemudiannya). Mungkin pakar yang berkumpul di Montreal tidak akan sebulat suara (pada akhirnya, artikel Protokol adalah berdasarkan "ciptaan" ahli teori yang tidak disahkan oleh eksperimen lapangan), tetapi "orang" lain yang berminat - suasana itu sendiri - bercakap menyokong menandatangani dokumen ini.

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

Ia dengan cepat menjadi jelas bahawa tidak ada model yang sedia ada pada masa itu boleh menghasilkan pengurangan yang ketara dalam kandungan 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, bersama-sama dengan tindak balas atmosfera biasa (fasa gas), ciri-ciri pengangkutan udara atmosfera di stratosfera Antartika (pengasingan hampir lengkap dari yang lain. atmosfera pada musim sejuk) memainkan peranan penting dalam pembentukan "lubang ozon", serta pada masa itu reaksi heterogen yang sedikit dikaji (tindak balas pada permukaan aerosol atmosfera - zarah habuk, jelaga, ais terapung, titisan air , dan lain-lain.). Hanya dengan mengambil kira faktor di atas memungkinkan untuk mencapai persetujuan yang memuaskan antara keputusan model dan data pemerhatian. Dan pelajaran yang diajar oleh "lubang ozon" Antartika mempunyai kesan yang serius terhadap perkembangan selanjutnya kimia atmosfera.

Pertama, dorongan yang tajam telah diberikan kepada kajian terperinci tentang proses heterogen yang berjalan mengikut undang-undang yang berbeza daripada yang menentukan proses fasa gas. Kedua, terdapat kesedaran yang jelas bahawa dalam sistem yang kompleks, apakah 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, keanehan pencemaran aerosol dari pelbagai bahagian atmosfera, dll. Dalam giliran, pemanasan dan penyejukan sinaran, yang membentuk medan suhu udara stratosfera, bergantung pada kepekatan dan pengagihan gas rumah hijau di angkasa, dan, akibatnya, daripada proses dinamik atmosfera. Akhir sekali, pemanasan sinaran tidak homogen bagi tali pinggang yang berbeza di 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, komplikasi model yang berlebihan tanpa keperluan mendesak adalah sama tidak sesuai dengan menembak meriam ke arah wakil burung yang terkenal).

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 umum atmosfera untuk menggambarkan pengedaran kekotoran atmosfera menjadi mungkin disebabkan oleh ledakan komputer hanya pada tahun 90-an. 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 baru-baru ini blok transformasi kimia menjadi bahagian penuh model tiga dimensi. Walaupun kesukaran masih berterusan dalam memperincikan kimia atmosfera dalam model 3D, hari ini ia 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 disebutkan di atas. Telah diketahui umum bahawa model yang lebih kompleks, lebih sukar untuk memisahkan "isyarat" daripada "bunyi model", untuk menganalisis keputusan yang diperoleh, untuk memilih mekanisme penyebab utama, untuk menilai kesan pada akhir. hasil daripada fenomena tertentu (dan oleh itu kesesuaian untuk mengambil kira mereka dalam model) ... Dan di sini, model yang lebih mudah berfungsi sebagai tempat ujian yang ideal, mereka membenarkan seseorang untuk mendapatkan anggaran awal, yang kemudiannya digunakan dalam model tiga dimensi, untuk mengkaji fenomena semula jadi yang baharu sebelum ia dimasukkan ke dalam yang lebih kompleks, dsb.

Kemajuan saintifik 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, ia menjadi perlu untuk menambah baik kaedah pemprosesannya. Di sini, kedua-dua penapisan data (pemisahan isyarat dan ralat pengukuran) dan pemulihan profil menegak kepekatan kekotoran mengikut 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 dalam model kerumitan yang berbeza-beza. Dalam kes ini, parameter dipilih daripada keadaan kedekatan terdekat nilai diukur dan model kandungan kekotoran dalam titik (wilayah). Oleh itu, kualiti model diperiksa, serta ekstrapolasi nilai yang diukur di luar kawasan dan tempoh pengukuran.

Anggaran kepekatan kekotoran 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), dsb., mempunyai kereaktifan kimia tertinggi dan, oleh itu, sangat kecil (a beberapa saat atau minit ) “Seumur hidup” di atmosfera. Oleh itu, pengukuran radikal sedemikian adalah amat sukar, dan pembinaan semula kandungannya di udara sering dilakukan mengikut nisbah model sumber kimia dan sinki radikal ini. lama keamatan sumber dan sinki dikira menggunakan data model. Dengan kemunculan ukuran yang sepadan, ia menjadi mungkin untuk memulihkan kepekatan radikal berdasarkan mereka, sambil menambah baik model dan mengembangkan maklumat tentang komposisi gas atmosfera.

Pembinaan semula komposisi gas atmosfera dalam tempoh pra-perindustrian dan zaman terdahulu Bumi. Terima kasih kepada pengukuran dalam teras ais Antartika dan Greenland, yang berumur antara ratusan hingga ratusan ribu tahun, kepekatan karbon dioksida, nitrus oksida, metana, karbon monoksida, serta suhu pada masa itu, diketahui. Model pembinaan semula keadaan atmosfera pada zaman tersebut dan perbandingannya dengan masa kini membolehkan kita 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, seperti metana, karbon monoksida, dan nitrogen oksida dalam udara permukaan, menjadi asas untuk menyelesaikan masalah songsang: menganggarkan jumlah pelepasan ke atmosfera gas daripada sumber berasaskan tanah, menurut kepekatan mereka yang diketahui. Malangnya, hanya inventori pelaku kekecohan sejagat - CFC - adalah tugas yang agak mudah, kerana hampir semua bahan ini tidak mempunyai sumber semula jadi dan jumlahnya yang dilepaskan ke atmosfera dihadkan oleh jumlah pengeluarannya. Selebihnya gas 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 dalam pengoksidaan metana dan banyak lagi. sebatian organik... Sukar untuk menjalankan pengukuran langsung pelepasan gas-gas ini, tetapi kaedah telah dibangunkan yang membolehkan seseorang menganggarkan sumber gas pencemar global, ralatnya telah menurun dengan ketara dalam beberapa tahun kebelakangan ini, walaupun ia masih besar.

Meramalkan perubahan dalam komposisi atmosfera dan iklim Bumi Memandangkan 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 membetulkan senario kemungkinan pencemaran atmosfera dalam 10, 30, 100 tahun akan datang. Prosiding daripada mereka, model meramalkan kemungkinan perubahan dalam komposisi gas, suhu dan peredaran atmosfera. Oleh itu, adalah mungkin untuk mengesan terlebih dahulu kecenderungan yang tidak menguntungkan dalam keadaan atmosfera dan anda boleh cuba untuk menghapuskannya. Kejutan Antartika pada tahun 1985 tidak boleh berlaku lagi.

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 kristal kuarza dan tanpa mengesan sebarang perubahan dalam fungsi rumah hijau, beliau menunjukkan bahawa ia bukan masalah melambatkan sinaran haba tanah oleh kaca yang menghantar sinaran suria, peranan kaca dalam kes ini hanya terdiri daripada "memotong" pertukaran haba bergelora antara permukaan tanah dan atmosfera.

Kesan rumah hijau (rumah hijau) atmosfera adalah hartanya untuk menghantar sinaran suria, tetapi untuk melambatkan sinaran bumi, menyumbang kepada pengumpulan haba oleh bumi. Atmosfera bumi menghantar sinaran suria gelombang pendek yang agak baik, yang hampir diserap sepenuhnya oleh permukaan bumi. Dipanaskan dengan penyerapan sinaran suria, permukaan bumi menjadi sumber sinaran terestrial, terutamanya gelombang panjang, sebahagian daripadanya pergi ke angkasa lepas.

Pengaruh peningkatan kepekatan CO2

Para saintis - penyelidik terus berhujah tentang komposisi gas rumah hijau yang dipanggil. Dalam hal ini, minat terbesar adalah disebabkan oleh pengaruh peningkatan kepekatan karbon dioksida (CO2) terhadap kesan rumah hijau atmosfera. Pendapat dinyatakan bahawa skema 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 "rumah hijau yang paling penting" gas” bukanlah CO2 sama sekali, tetapi wap air. Pada masa yang sama, tempahan bahawa kepekatan wap air di atmosfera hanya ditentukan oleh parameter sistem iklim, hari ini tidak tahan dengan 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. Pada mulanya, Mengikut 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 pada 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. Berkenaan dengan kepingan ais Antartika, kemusnahannya tidak dapat dielakkan, kerana suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk mencairkan. 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 yang dijalankan membolehkan kita menganggap 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, masak 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 kepada anjakan sempadan mereka ke utara, hutan tropika dan subtropika berkemungkinan lebih sensitif kepada perubahan dalam hujan, dan bukannya suhu.

Tenaga cahaya matahari menembusi atmosfera, diserap oleh permukaan bumi dan memanaskannya. Dalam kes ini, tenaga cahaya ditukar kepada tenaga haba, yang dilepaskan dalam bentuk sinaran inframerah atau haba. Sinaran inframerah ini, dipantulkan dari permukaan bumi, diserap oleh karbon dioksida, semasa ia memanaskan dan memanaskan atmosfera. Ini bermakna bahawa lebih banyak karbon dioksida di atmosfera, lebih banyak ia menangkap 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 yang akan datang suhu purata Bumi akan meningkat sebanyak 4-5 ° C, yang boleh menyebabkan pemanasan global planet.

Kesimpulan

Mengubah sikap anda kepada alam semula jadi sama sekali tidak bermakna anda harus meninggalkan kemajuan teknikal. Menghentikannya tidak akan menyelesaikan masalah, tetapi mungkin hanya menangguhkan penyelesaiannya. Ia adalah perlu untuk berusaha secara gigih dan sabar untuk mengurangkan pelepasan dengan memperkenalkan teknologi ekologi baharu untuk menjimatkan bahan mentah, penggunaan tenaga dan meningkatkan bilangan ladang yang ditanam, menjalankan aktiviti pendidikan pandangan alam sekitar di kalangan penduduk.

Sebagai contoh, di Amerika Syarikat, salah satu kilang getah sintetik terletak bersebelahan dengan kawasan perumahan, dan ini tidak menimbulkan bantahan daripada penduduk, kerana mesra alam. skim teknologi, yang pada masa lalu, dengan teknologi lama, tidak berbeza dalam kesucian.

Ini bermakna pemilihan teknologi yang ketat yang memenuhi kriteria yang paling ketat diperlukan, teknologi moden yang menjanjikan akan memungkinkan untuk mencapai tahap pengeluaran mesra alam yang tinggi dalam semua industri dan pengangkutan, serta peningkatan dalam bilangan yang ditanam. kawasan hijau di zon perindustrian dan bandar.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kedudukan utama dalam pembangunan kimia atmosfera telah diambil melalui percubaan, 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 di bawah Protokol Montreal. Bermula dengan penyelesaian masalah yang penting tetapi khusus, hari ini kimia atmosfera, dengan kerjasama disiplin berkaitan, meliputi keseluruhan kompleks kompleks masalah mengkaji dan melindungi alam sekitar. Mungkin kita boleh mengatakan bahawa tahun-tahun pertama pembentukan kimia atmosfera berlalu di bawah moto: "Jangan lewat!" Lonjakan permulaan tamat, larian diteruskan.

Berjalan melalui hutan atau padang rumput, anda hampir tidak menyangka bahawa anda berada ... 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 berada di dalamnya persekitaran akuatik- sebuah 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. V persekitaran tanah-udara terdapat cukup oksigen, tetapi selalunya tidak ada kelembapan yang mencukupi. Ia amat jarang ditemui di padang rumput dan padang pasir. Oleh itu, tumbuhan dan haiwan di tempat yang gersang mempunyai peranti khas untuk mendapatkan, menyimpan dan menjimatkan penggunaan air. Fikirkan kaktus yang menyimpan lembapan dalam badannya. Dalam persekitaran tanah-udara, terdapat perubahan suhu yang ketara, terutamanya di kawasan dengan musim sejuk yang sejuk. Di kawasan ini, seluruh kehidupan organisma berubah dengan ketara sepanjang tahun. Kejatuhan daun musim luruh, pemergian burung yang berhijrah ke kawasan yang lebih panas, perubahan bulu pada 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 isu penting. Dalam persekitaran tanah-udara, anda boleh bergerak di atas tanah dan di udara. Dan haiwan mengambil kesempatan daripadanya. Kaki sesetengahnya disesuaikan untuk berlari (burung unta, cheetah, zebra), yang lain untuk melompat (kanggaru, jerboa). Daripada setiap 100 spesies haiwan yang hidup dalam persekitaran ini, 75 boleh terbang. Ini adalah majoriti serangga, burung dan beberapa haiwan (kelawar).

V persekitaran akuatik sesuatu, dan sentiasa ada air yang mencukupi. Suhu di sini berubah kurang daripada suhu udara. Tetapi oksigen selalunya tidak mencukupi. Sesetengah organisma, seperti ikan trout, hanya boleh hidup dalam air yang kaya dengan oksigen. Lain-lain (ikan karp, karp crucian, tench) menahan kekurangan oksigen. Pada musim sejuk, apabila banyak takungan dibekukan, ikan boleh dibunuh - kematian beramai-ramai mereka dari sesak nafas. Untuk oksigen menembusi ke dalam air, lubang dipotong melalui ais.

Terdapat kurang cahaya dalam persekitaran akuatik daripada dalam persekitaran tanah-udara. Di lautan dan laut pada kedalaman di bawah 200 m - kerajaan senja, dan lebih rendah lagi - kegelapan abadi. Adalah jelas bahawa tumbuhan akuatik hanya ditemui di tempat yang mempunyai cahaya yang mencukupi. Hanya haiwan boleh hidup lebih dalam. Mereka memakan "jatuh" dari lapisan atas jenazah pelbagai kehidupan marin.

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

Persekitaran tanah- rumah kepada banyak bakteria dan protozoa. Miselium kulat 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 diperlukan untuk mereka - udara, air, garam mineral. Benar, terdapat kurang oksigen dan lebih banyak karbon dioksida daripada di udara segar. Dan kadang-kadang terdapat terlalu banyak air. Tetapi suhu lebih sekata daripada di permukaan. Tetapi cahaya tidak menembusi kedalaman tanah. Oleh itu, haiwan yang mendiaminya biasanya mempunyai mata yang sangat kecil atau tidak mempunyai organ penglihatan sama sekali. Deria bau dan sentuhan mereka membantu.

Persekitaran udara tanah

Wakil-wakil habitat yang berbeza "bertemu" dalam angka ini. Secara semula jadi, mereka tidak dapat berkumpul, kerana kebanyakan mereka tinggal jauh dari 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 untuk serangga yang berbeza adalah seperti berikut: untuk lacewing - 2 km sejam, untuk lalat rumah - 7, untuk kumbang Mei - 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 di negara-negara panas saudara-mara mereka tinggal - kelawar. Mereka mencapai lebar sayap 170 cm!

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

Cheetah adalah yang terpantas daripada semua binatang. Dia mengembangkan 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 dengan insang. Ini adalah organ khas yang mengekstrak oksigen terlarut dalam air daripada air. Katak, semasa di bawah air, bernafas melalui kulit. Tetapi haiwan yang telah menguasai persekitaran akuatik bernafas dengan paru-paru mereka, naik ke permukaan air untuk penyedutan. Kumbang air 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 penggali utama. Mereka rata seperti penyodok dengan kuku yang sangat besar. Dan tikus tahi lalat mempunyai kaki biasa, ia menggigit tanah dengan gigi depan yang kuat (supaya bumi tidak jatuh ke dalam mulut, bibir menutupnya di belakang gigi!). Badan semua haiwan ini berbentuk bujur dan padat. Dengan badan sedemikian, ia adalah mudah untuk bergerak di sepanjang laluan bawah tanah.

Uji pengetahuan anda

1. Senaraikan habitat yang anda temui dalam pelajaran.
2. Apakah keadaan hidup organisma dalam persekitaran udara tanah?
3. Berikan penerangan tentang keadaan hidup di persekitaran akuatik.
4. Apakah ciri-ciri tanah sebagai habitat?
5. Berikan contoh kebolehsuaian 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?

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

Kuliah 3 PERSEKITARAN DAN CIRI-CIRINYA (2j)

1 habitat akuatik

2. Habitat udara tanah

3.Tanah sebagai habitat

4 badan sebagai habitat

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

Habitat akuatik - hidrosfera

Kumpulan ekologi organisma akuatik. Laut dan lautan yang hangat (40,000 spesies haiwan) di khatulistiwa dan kawasan tropika dibezakan oleh kepelbagaian hidupan terbesar; di utara dan selatan, flora dan fauna laut berkurangan ratusan kali ganda. Bagi taburan organisma secara langsung di laut, sebahagian besarnya tertumpu di lapisan permukaan (epipelagic) dan di zon sublittoral. Bergantung kepada cara pergerakan dan tinggal di lapisan tertentu, hidupan marin dibahagikan kepada tiga kumpulan ekologi: nekton, plankton dan benthos.

Nekton(nektos - berenang) - bergerak secara aktif haiwan besar yang mampu mengatasi jarak jauh dan arus yang kuat: ikan, sotong, pinniped, ikan paus. Di perairan tawar, amfibia dan banyak serangga tergolong dalam nekton.

Plankton(planktos - mengembara, melambung) - satu set tumbuhan (phytoplankton: diatom, hijau dan biru-hijau (hanya badan air tawar) alga, flagellata tumbuhan, peridineas, dll.) dan organisma haiwan kecil (zooplankton: krustasea kecil, daripada yang lebih besar - pterygopods 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. Apabila larva matang, mereka bergerak ke lapisan bawah pelagel. Di atas neuston, terdapat pleiston - ini adalah organisma di mana bahagian atas badan tumbuh di atas air, dan yang lebih rendah - di dalam air (duckweed - Lemma, siphonophores, dll.). Plankton memainkan peranan penting dalam sambungan trofik biosfera, kerana adalah makanan untuk banyak hidupan akuatik, termasuk makanan ruji untuk paus balin (Myatcoceti).

Benthos(benthos - kedalaman) - hidrobion bawah. Ia terutamanya diwakili oleh haiwan yang melekat atau bergerak perlahan (zoobenthos: foraminophores, ikan, span, coelenterates, cacing, brachiopod, ascidians, dll.), lebih banyak di air cetek. Di air cetek, tumbuhan juga memasuki benthos (phytobenthos: diatom, hijau, coklat, alga merah, bakteria). Pada kedalaman di mana tiada cahaya, phytobenthos tidak hadir. Tumbuhan berbunga zoster, rupee ditemui berhampiran pantai. Yang paling kaya dengan phytobenthos adalah kawasan dasar berbatu.

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.

Mengakar tumbuhan pantai di tasik membentuk tali pinggang yang berbeza, komposisi dan penampilan spesies yang konsisten dengan keadaan persekitaran di zon sempadan air darat. Di dalam air berhampiran pantai, hidrofit tumbuh - tumbuhan separuh tenggelam di dalam air (anak panah, calla, buluh, cattail, sedges, tricetae, buluh). Mereka digantikan oleh hydatophytes - tumbuhan yang direndam dalam air, tetapi dengan daun terapung (lotus, duckweed, egg-pods, chilim, takla) dan - selanjutnya - tenggelam sepenuhnya (rdesta, 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 (dengan peningkatan kedalaman sebanyak 1 atm. Untuk setiap 10 m), kandungan oksigen, komposisi garam, keasidan. Oleh kerana ketumpatan medium yang tinggi, nilai haba dan cahaya dengan kecerunan ketinggian berubah lebih cepat daripada di darat.

Rejim terma. Persekitaran akuatik dicirikan oleh input haba yang kurang, kerana sebahagian besar daripadanya dicerminkan, dan sebahagian yang sama besar dibelanjakan untuk penyejatan. Selaras dengan dinamik suhu daratan, suhu air mempunyai kurang turun naik dalam suhu harian dan bermusim. Selain itu, badan air dengan ketara menyamakan perjalanan suhu di atmosfera kawasan pantai. Dengan ketiadaan kulit ais, laut pada musim sejuk mempunyai kesan pemanasan di kawasan darat bersebelahan, pada musim panas - penyejukan dan pelembab.

Julat nilai 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, turun naik suhu harian diperhatikan, sehingga 400 - bermusim, lebih dalam ia menjadi malar, menurun kepada + 1-3 ° С (di Artik ia hampir 0 ° С). Oleh kerana rejim suhu dalam badan air adalah agak stabil, stenotherm adalah ciri-ciri penduduknya. 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 - pertumbuhan belukar teratai (Nelumba kaspium), di selatan Primorye - penumbuhan lembu sungai (Komarovka, Ilistaya, dll.) di sepanjang tebing yang tumbuh-tumbuhan berkayu telah ditebang dan dibakar.

Oleh kerana tahap pemanasan yang berbeza dari lapisan atas dan bawah sepanjang tahun, pasang surut, arus, ribut, terdapat pencampuran berterusan lapisan air. Peranan membancuh air untuk hidupan akuatik (organisma akuatik) amat besar, kerana pada masa yang sama, pengagihan oksigen dan nutrien di dalam badan air diratakan, menyediakan proses metabolik antara organisma dan alam sekitar.

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 penggantungan mineral, plankton. Ia berkurangan dengan perkembangan pesat organisma kecil pada musim panas, dan di latitud sederhana dan utara - walaupun pada musim sejuk, selepas penubuhan penutup ais dan menutupinya dari atas dengan salji.

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

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

Heterofilia: kapsul telur, teratai air, anak panah, cili (kacang 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 tidak mempunyai pigmen.

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

2. Habitat udara tanah

Dalam perjalanan evolusi, persekitaran ini dikuasai kemudian daripada persekitaran akuatik. Keanehannya terletak pada fakta bahawa 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 tanah-udara bergerak melalui tanah atau udara (burung, serangga), dan tumbuhan berakar di dalam tanah. Dalam hal ini, paru-paru dan trakea muncul pada haiwan, dan radas stomata muncul dalam tumbuhan, i.e. organ di mana penduduk daratan planet ini mengasimilasikan oksigen terus dari udara. Organ rangka telah menerima perkembangan yang kuat, memastikan autonomi pergerakan di darat dan menyokong badan dengan semua organnya di bawah keadaan kepadatan persekitaran yang tidak ketara, yang beribu kali lebih rendah daripada air. Faktor persekitaran dalam persekitaran tanah-udara berbeza daripada habitat lain dalam keamatan cahaya yang tinggi, turun naik yang ketara dalam suhu dan kelembapan udara, korelasi semua faktor dengan lokasi geografi, perubahan musim dan masa hari. Kesan mereka terhadap organisma adalah berkait rapat dengan pergerakan udara dan kedudukan berbanding dengan laut dan lautan dan sangat berbeza daripada kesan dalam persekitaran akuatik (Jadual 1).

Keadaan hidup bagi organisma di persekitaran udara dan air

(selepas 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, kekerapan dan irama kitaran hidup, mekanisme termoregulasi, dsb. debunga tumbuhan, serta tumbuhan dan haiwan, yang hidupnya berkaitan sepenuhnya dengan persekitaran udara. Hubungan fungsian, sumber dan mekanikal yang sangat rapat dengan tanah telah terbentuk.

Kami telah mempertimbangkan banyak penyesuaian di atas, sebagai contoh dalam pencirian faktor persekitaran abiotik. Oleh itu, tidak ada gunanya mengulangi sekarang, supaya kita akan kembali kepada mereka dalam pelajaran praktikal.