Yer-hava ortamı çevre koşulları açısından en karmaşık ortamdır. Karadaki yaşam, yalnızca bitki ve hayvanların yeterince yüksek düzeyde organizasyonuyla mümkün olduğu ortaya çıkan adaptasyonları gerektiriyordu.

4.2.1. Karasal organizmalar için çevresel bir faktör olarak hava

Havanın düşük yoğunluğu, düşük kaldırma kuvvetine ve düşük hava hareketliliğine neden olur. Havada yaşayanların, vücudu destekleyen kendi destek sistemleri olmalıdır: çeşitli mekanik dokulara sahip bitkiler, katı veya çok daha az sıklıkla hidrostatik iskelete sahip hayvanlar. Ek olarak, havanın tüm sakinleri, onlara bağlanma ve destek için hizmet eden dünya yüzeyiyle yakından bağlantılıdır. Hayatın havada asılı kalması imkansızdır.

Doğru, birçok mikroorganizma ve hayvan, spor, tohum, meyve ve bitki poleni havada düzenli olarak bulunur ve hava akımları tarafından taşınır (Şekil 43), birçok hayvan aktif uçuş yeteneğine sahiptir, ancak tüm bu türlerde ana işlev Yaşam döngülerinin üremesi dünya yüzeyinde gerçekleştirilir. Çoğu için havada kalmak yalnızca yerleşmek veya av aramakla ilişkilidir.

Pirinç. 43. Havadaki plankton eklembacaklılarının boya göre dağılımı (Dajo'ya göre, 1975)

Düşük hava yoğunluğu, harekete karşı düşük dirence neden olur. Bu nedenle, evrim sürecinde birçok karasal hayvan, hava ortamının bu özelliğinin ekolojik faydalarından yararlanarak uçma yeteneği kazanmıştır. Başta böcekler ve kuşlar olmak üzere karada yaşayan tüm hayvan türlerinin %75'i aktif uçuş yeteneğine sahiptir, ancak memeliler ve sürüngenler arasında da uçuculara rastlanır. Kara hayvanları esas olarak kas çabalarının yardımıyla uçarlar, ancak bazıları hava akımlarını kullanarak da süzülebilirler.

Havanın hareketliliği ve atmosferin alt katmanlarında bulunan hava kütlelerinin dikey ve yatay hareketleri sayesinde birçok canlının pasif uçuşu mümkün olmaktadır.

Anemofili – en eski yol bitkilerin tozlaşması. Tüm gymnospermler rüzgarla tozlaşır ve kapalı tohumlular arasında anemofil bitkiler tüm türlerin yaklaşık %10'unu oluşturur.

Kayın, huş ağacı, ceviz, karaağaç, kenevir, ısırgan otu, casuarina, kaz ayağı, saz, tahıllar, palmiye ağaçları ve daha birçok familyada anemofili görülür. Rüzgârla tozlaşan bitkiler, polenlerinin aerodinamik özelliklerini geliştiren bir takım adaptasyonların yanı sıra, tozlaşma verimliliğini sağlayan morfolojik ve biyolojik özelliklere de sahiptir.

Birçok bitkinin yaşamı tamamen rüzgâra bağlıdır ve onun yardımıyla dağılma meydana gelir. Ladin, çam, kavak, huş ağacı, karaağaç, dişbudak, pamuk otu, at kuyruğu, saksaul, dzhuzgun vb.'de böyle bir çifte bağımlılık görülür.

Birçok tür gelişti hatıra– hava akımlarını kullanarak yerleşim. Anemokory, bitki sporlarının, tohumlarının ve meyvelerinin, tek hücreli kistlerin, küçük böceklerin, örümceklerin vb. karakteristik özelliğidir. Hava akımları tarafından pasif olarak taşınan organizmalara topluca denir. aeroplankton su ortamının planktonik sakinlerine benzetilerek. Pasif uçuş için özel uyarlamalar, çok küçük vücut boyutları, büyüme nedeniyle alanında artış, güçlü parçalanma, kanatların göreceli olarak geniş yüzeyi, ağ kullanımı vb.'dir (Şekil 44). Bitkilerin anemochor tohumları ve meyveleri de ya çok küçük boyutlara (örneğin orkide tohumları) ya da plan yapma yeteneklerini artıran çeşitli kanat benzeri ve paraşüt benzeri uzantılara sahiptir (Şekil 45).

Pirinç. 44. Böceklerde hava akımlarıyla taşınmaya yönelik uyarlamalar:

1 – Cardiocrepis brevirostris sivrisinek;

2 – safra tatarcıkları Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 - çingene güvesi larvası Lymantria dispar

Pirinç. 45. Meyve ve bitki tohumlarında rüzgar transferine adaptasyonlar:

1 – ıhlamur Tilia intermedia;

2 – akçaağaç Acer monspessulanum;

3 – huş ağacı Betula pendula;

4 – pamuk otu Eriophorum;

5 – karahindiba Taraxacum officinale;

6 - uzun kuyruklu Typha scuttbeworhii

Mikroorganizmaların, hayvanların ve bitkilerin yayılmasında ana rolü dikey konveksiyon hava akımları ve zayıf rüzgarlar oynar. Güçlü rüzgarlar, fırtınalar ve kasırgaların da karasal organizmalar üzerinde önemli çevresel etkileri vardır.

Düşük hava yoğunluğu karada nispeten düşük basınca neden olur. Normalde 760 mmHg'dir. Sanat. Yükseklik arttıkça basınç azalır. 5800 m yükseklikte bu sadece yarı normaldir. Düşük basınç, türlerin dağlardaki dağılımını sınırlayabilir. Çoğu omurgalı için yaşamın üst sınırı yaklaşık 6000 m'dir. Basınçtaki bir azalma, solunum hızındaki artışa bağlı olarak hayvanların oksijen arzında bir azalmaya ve dehidrasyona neden olur. Dağlara ilerlemenin sınırları yaklaşık olarak aynıdır yüksek bitkiler. Bitki örtüsü sınırının üzerindeki buzullarda bulunabilen eklembacaklılar (ilk kuyruklular, akarlar, örümcekler) biraz daha dayanıklıdır.

Genel olarak, tüm karasal organizmalar suda yaşayanlardan çok daha stenobatiktir, çünkü çevrelerindeki normal basınç dalgalanmaları atmosferin küçük bir kısmına tekabül eder ve çok yükseklere çıkan kuşlar için bile normalin 1/3'ünü aşmaz.

Havanın gaz bileşimi. Havanın fiziksel özelliklerinin yanı sıra kimyasal özellikleri de karasal organizmaların varlığı açısından son derece önemlidir. Atmosferin yüzey katmanındaki havanın gaz bileşimi, ana bileşenlerin içeriği açısından oldukça eşittir (azot -% 78,1, oksijen - 21,0, argon - 0,9, karbon dioksit– hacimce %0,035) gazların yüksek difüzyon kapasitesi ve konveksiyon ve rüzgar akışlarıyla sürekli karışması nedeniyle. Bununla birlikte, yerel kaynaklardan atmosfere giren gaz, damlacık-sıvı ve katı (toz) parçacıkların çeşitli safsızlıkları, önemli çevresel öneme sahip olabilir.

Yüksek oksijen içeriği, birincil suda yaşayanlara kıyasla karasal organizmalarda metabolizmanın artmasına katkıda bulundu. Hayvan homeotermisi, vücuttaki oksidatif süreçlerin yüksek verimliliğine dayanarak karasal bir ortamda ortaya çıktı. Oksijen, havadaki sürekli yüksek içeriği nedeniyle karasal ortamda yaşamı sınırlayan bir faktör değildir. Yalnızca belirli yerlerde, belirli koşullar altında geçici bir eksiklik yaratılır; örneğin çürüyen bitki artıklarının birikmesi, tahıl, un vb. rezervleri.

Karbondioksit içeriği, havanın yüzey katmanının belirli bölgelerinde oldukça önemli sınırlar içinde değişebilir. Örneğin büyük şehirlerin merkezinde rüzgarın olmaması durumunda konsantrasyonu onlarca kat artar. Bitki fotosentezinin ritmiyle ilişkili olarak yüzey katmanlarındaki karbondioksit içeriğinde düzenli günlük değişiklikler vardır. Mevsimsel değişiklikler, başta toprağın mikroskobik popülasyonu olmak üzere canlı organizmaların solunum yoğunluğundaki değişikliklerden kaynaklanır. Volkanik aktivite alanlarında, kaplıcaların yakınında ve bu gazın diğer yer altı çıkışlarında havanın karbondioksit ile doygunluğunun artması meydana gelir. Yüksek konsantrasyonlarda karbondioksit toksiktir. Doğada bu tür konsantrasyonlar nadirdir.

Doğada karbondioksitin ana kaynağı toprak solunumudur. Toprak mikroorganizmaları ve hayvanlar çok yoğun nefes alır. Özellikle yağmur sırasında karbondioksit topraktan atmosfere hızla yayılır. Orta derecede nemli, iyi ısıtılmış, organik kalıntılarca zengin topraklarda bol miktarda bulunur. Örneğin, kayın ormanının toprağı saatte 15 ila 22 kg/ha arasında CO2 yayar ve gübrelenmemiş kumlu toprak ise yalnızca 2 kg/ha kadar CO2 yayar.

Modern koşullarda, fosil yakıt rezervlerinin yakılmasındaki insan faaliyetleri, atmosfere giren ilave miktarda CO2'nin güçlü bir kaynağı haline gelmiştir.

Hava nitrojeni, karasal çevrenin çoğu sakini için inert bir gazdır, ancak bazı prokaryotik organizmalar (nodül bakterileri, Azotobacter, clostridia, mavi-yeşil algler vb.) onu bağlama ve biyolojik döngüye dahil etme yeteneğine sahiptir.

Pirinç. 46. Çevredeki sanayi kuruluşlarından kaynaklanan kükürt dioksit emisyonları nedeniyle bitki örtüsünün tahrip olduğu bir dağ yamacı

Havaya giren yerel kirleticiler de canlı organizmaları önemli ölçüde etkileyebilir. Bu özellikle endüstriyel alanlarda havayı kirleten metan, kükürt oksit, karbon monoksit, nitrojen oksit, hidrojen sülfür, klor bileşikleri ve ayrıca toz parçacıkları, kurum vb. gibi zehirli gazlı maddeler için geçerlidir. Temel modern kaynak atmosferin kimyasal ve fiziksel kirliliği, antropojenik: çeşitli endüstriyel işletmelerin ve taşımacılığın çalışmaları, toprak erozyonu vb. Örneğin kükürt oksit (SO2), elli binde bir ila milyonda bir arasındaki konsantrasyonlarda bile bitkiler için toksiktir. hava hacmi. Atmosferi bu gazla kirleten sanayi merkezlerinin çevresinde neredeyse tüm bitki örtüsü ölüyor (Şek. 46). Bazı bitki türleri SO2'ye karşı özellikle hassastır ve havadaki birikiminin hassas bir göstergesi olarak hizmet eder. Örneğin birçok liken, çevredeki atmosferde eser miktarda kükürt oksit bulunmasına rağmen ölür. Büyük şehirlerin çevresindeki ormanlarda bulunmaları, yüksek hava saflığının göstergesidir. Nüfuslu alanlarda peyzaj için türler seçilirken bitkilerin havadaki yabancı maddelere karşı direnci dikkate alınır. Örneğin ladin ve çam, akçaağaç, ıhlamur, huş ağacı gibi dumana duyarlıdır. En dayanıklı olanları mazı, Kanada kavağı, Amerikan akçaağacı, mürver ve diğerleridir.

4.2.2. Toprak ve rahatlama. Yer-hava ortamının hava ve iklim özellikleri

Edafik çevresel faktörler. Toprak özellikleri ve arazi, başta bitkiler olmak üzere karasal organizmaların yaşam koşullarını da etkiler. Dünya yüzeyinin, üzerinde yaşayanlar üzerinde ekolojik etkisi olan özelliklerine topluca denir. edafik çevresel faktörler (Yunanca “edaphos”tan - temel, toprak).

Bitki kök sisteminin doğası hidrotermal rejime, havalandırmaya, bileşime, bileşime ve toprağın yapısına bağlıdır. Örneğin permafrostlu bölgelerdeki ağaç türlerinin (huş, karaçam) kök sistemleri sığ derinliklerde bulunur ve geniş bir alana yayılır. Permafrostun bulunmadığı yerlerde aynı bitkilerin kök sistemleri daha az yaygındır ve daha derinlere nüfuz eder. Birçok bozkır bitkisinde, kökler büyük derinliklerden suya ulaşabilir; aynı zamanda humus bakımından zengin toprak ufkunda, bitkilerin mineral besin elementlerini emdiği birçok yüzey köküne de sahiptirler. Mangrovlardaki su dolu, az havalandırılmış toprakta, birçok türün özel solunum kökleri vardır - pnömatoforlar.

Farklı toprak özelliklerine göre çok sayıda ekolojik bitki grubu ayırt edilebilir.

Yani toprağın asitliğine verilen tepkiye göre şunları ayırt ederler: 1) asidofilik türler - büyümek asidik topraklar pH'ı 6,7'den az olan (sphagnum bataklık bitkileri, beyaz çimen); 2) nötrofilik – pH'ı 6,7-7,0 olan topraklara yönelin (çoğu ekili bitki); 3) bazofilik– pH değeri 7,0'ın üzerinde büyür (mordovnik, orman anemonu); 4) kayıtsız - farklı pH değerlerine sahip topraklarda (vadi zambağı, koyun fescue) yetişebilir.

Toprağın brüt bileşimi ile ilgili olarak aşağıdakiler vardır: 1) oligotrofik az miktarda dişbudak elementi içeren bitkiler (Sarıçam); 2) ötrofik,çok miktarda kül elementine ihtiyaç duyanlar (meşe, bektaşi üzümü, çok yıllık ağaç otu); 3) mezotrofik, orta miktarda kül elementi gerektirir (ortak ladin).

nitrofiller– azot bakımından zengin toprakları (ısırgan otu) tercih eden bitkiler.

Tuzlu topraklardaki bitkiler bir grup oluşturur halofitler(soleros, sarsazan, kokpek).

Bazı bitki türleri farklı substratlarla sınırlıdır: petofitler kayalık topraklarda yetişir ve psammofitler değişen kumlarda yaşarlar.

Arazi ve toprağın doğası hayvanların spesifik hareketlerini etkiler. Örneğin, üzerinde yaşayan toynaklılar, devekuşları, toy kuşları açık alanlar, hızlı koşarken itmeyi artırmak için sağlam bir zemine ihtiyaç duyarlar. Değişen kumlar üzerinde yaşayan kertenkelelerde, ayak parmaklarının kenarları azgın pullardan oluşan bir saçakla çevrelenmiştir, bu da destek yüzeyini arttırır (Şek. 47). Çukur kazan karada yaşayanlar için yoğun topraklar elverişsizdir. Bazı durumlarda toprağın doğası yuva kazan, sıcaktan veya yırtıcı hayvanlardan kaçmak için toprağı oyan veya toprağa yumurta bırakan vb. kara hayvanlarının dağılımını etkiler.

Pirinç. 47. Yelpaze parmaklı geko - Sahra kumlarının sakini: A - yelpaze parmaklı geko; B – geko bacağı

Hava durumu özellikleri. Yer-hava ortamındaki yaşam koşulları karmaşıktır, ayrıca Hava değişiklikleri.Hava durumu - Bu, dünya yüzeyinde yaklaşık 20 km yüksekliğe (troposfer sınırı) kadar atmosferin sürekli değişen durumudur. Hava durumu değişkenliği, sıcaklık ve nem, bulutluluk, yağış, rüzgar gücü ve yönü vb. gibi çevresel faktörlerin kombinasyonundaki sürekli bir değişiklikle kendini gösterir. Hava durumu değişiklikleri, yıllık döngüdeki doğal değişimleriyle birlikte, periyodik olmayan özelliklerle karakterize edilir. karasal organizmaların varoluş koşullarını önemli ölçüde zorlaştıran dalgalanmalar. Hava, suda yaşayanların yaşamını çok daha az etkiler ve yalnızca yüzey katmanlarının popülasyonunu etkiler.

Bölgenin iklimi. Uzun vadeli hava rejimi karakterize eder bölgenin iklimi. İklim kavramı sadece meteorolojik olayların ortalama değerlerini değil aynı zamanda yıllık ve günlük döngülerini, ondan sapmaları ve sıklıklarını da içerir. İklim, bölgenin coğrafi koşullarına göre belirlenir.

İklimlerin bölgesel çeşitliliği, muson rüzgarlarının etkisi, siklonların ve antisiklonların dağılımı, dağ sıralarının hava kütlelerinin hareketi üzerindeki etkisi, okyanustan uzaklık derecesi (kıtasallık) ve diğer birçok yerel faktör nedeniyle karmaşık hale gelir. Dağlarda, bölgelerin alçak enlemlerden yüksek enlemlere değişmesine çok benzeyen bir iklim bölgesi vardır. Bütün bunlar karada olağanüstü bir yaşam koşulları çeşitliliği yaratıyor.

Çoğu karasal organizma için, özellikle de küçük olanlar için, bölgenin iklimi kadar yakın yaşam alanlarının koşulları da önemli değildir. Çoğu zaman, yerel çevresel unsurlar (rahatlama, maruz kalma, bitki örtüsü vb.), belirli bir bölgedeki sıcaklık, nem, ışık, hava hareketi rejimini, bölgenin iklim koşullarından önemli ölçüde farklı olacak şekilde değiştirir. Havanın yüzey katmanında gelişen bu tür yerel iklim değişikliklerine denir. mikro iklim. Her bölge çok çeşitli mikro iklimlere sahiptir. İsteğe göre küçük alanların mikro iklimleri tanımlanabilir. Örneğin çiçeklerin taçlarında, orada yaşayan böceklerin kullandığı özel bir rejim yaratılır. Açık alanda ve ormanda, çimenliklerde ve toprağın çıplak alanlarında, kuzey ve güneye bakan yamaçlarda vb. sıcaklık, hava nemi ve rüzgar gücündeki farklılıklar, yuvalarda, yuvalarda özel bir sabit mikro iklimin meydana geldiği yaygın olarak bilinmektedir. , oyuklar, mağaralar ve diğer kapalı yerler.

Yağış. Su sağlamanın ve nem rezervleri oluşturmanın yanı sıra başka ekolojik roller de oynayabilirler. Bu nedenle şiddetli yağış veya dolu bazen bitkiler veya hayvanlar üzerinde mekanik bir etkiye neden olur.

Kar örtüsünün ekolojik rolü özellikle çeşitlidir. Günlük sıcaklık dalgalanmaları kar derinliğine yalnızca 25 cm'ye kadar nüfuz eder; daha derinlerde sıcaklık neredeyse değişmeden kalır. 30-40 cm'lik kar tabakasının altında -20-30 °C'lik don olaylarında sıcaklık sıfırın çok az altındadır. Derin kar örtüsü, yenilenen tomurcukları korur ve bitkilerin yeşil kısımlarını donmaya karşı korur; tüylü çimen, Veronica officinalis, toynaklı çimen vb. gibi pek çok tür yapraklarını dökmeden kar altına girer.

Pirinç. 48. Bir kar deliğinde bulunan ela orman tavuğunun sıcaklık rejiminin telemetrik çalışma şeması (A.V. Andreev, A.V. Krechmar, 1976'ya göre)

Küçük kara hayvanları da kışın yaşar aktif görüntü kar altında ve kalınlığında tüm geçit galerilerini döşeyen hayat. Karla kaplı bitki örtüsüyle beslenen bazı türler, örneğin lemmings, odun ve sarı boğazlı fareler, bazı tarla fareleri, su fareleri vb.'de belirtilen kış üremesiyle bile karakterize edilir. Orman tavuğu kuşları - ela orman tavuğu , kara orman tavuğu, tundra kekliği - gece karda yuva yapın ( Şek. 48).

Kışın kar örtüsü büyük hayvanların yiyecek bulmasını zorlaştırır. Pek çok toynaklı hayvan (ren geyiği, yaban domuzu, misk öküzü) kışın yalnızca karla kaplı bitki örtüsüyle beslenir ve derin kar örtüsü ve özellikle buzlu koşullarda yüzeyinde oluşan sert kabuk onları açlığa mahkum eder. Devrim öncesi Rusya'da göçebe sığır yetiştiriciliği sırasında güney bölgelerde büyük bir felaket yaşandı. jüt – Hayvanların yiyecekten yoksun kalmasına neden olan buzlu koşullar nedeniyle büyükbaş hayvanların kitlesel ölümü. Gevşek derin karda hareket etmek hayvanlar için de zordur. Örneğin karlı kışlarda tilkiler, ormandaki yoğun ladin ağaçlarının altındaki, kar tabakasının daha ince olduğu bölgeleri tercih eder ve neredeyse hiçbir zaman açık çayırlara ve orman kenarlarına çıkmaz. Kar derinliği türlerin coğrafi dağılımını sınırlayabilir. Örneğin gerçek geyikler, kışın kar kalınlığının 40-50 cm'den fazla olduğu bölgelere kuzeye nüfuz etmez.

Kar örtüsünün beyazlığı karanlık hayvanları ortaya çıkarıyor. Arka plan rengiyle uyumlu kamuflaj seçiminin, karpuz ve tundra kekliği, dağ tavşanı, ermin, gelincik ve kutup tilkisinde mevsimsel renk değişikliklerinin ortaya çıkmasında önemli bir rol oynadığı anlaşılıyor. Komutan Adaları'nda beyaz tilkilerin yanı sıra çok sayıda mavi tilki de var. Zoologların gözlemlerine göre, ikincisi çoğunlukla koyu renkli kayaların ve buzsuz sörf şeritlerinin yakınında kalırken, beyaz olanlar karla kaplı bölgeleri tercih ediyor.

Kara-hava ortamı, kara bitkilerinde ve hayvanlarda çeşitli morfolojik, anatomik, fizyolojik, biyokimyasal ve davranışsal adaptasyonlara yansıyan spesifik adaptasyonlar oluşturan ekolojik koşulların özellikleriyle karakterize edilir.

Atmosferdeki havanın düşük yoğunluğu vücut şeklinin korunmasını zorlaştırır, bu nedenle bitki ve hayvanlar oluşmuştur. destek sistemi. Bitkilerde bunlar statik ve dinamik yüklere direnç sağlayan mekanik dokulardır (sak ve ağaç lifleri): rüzgar, yağmur, kar örtüsü. Hücrelerin boşluklarında yüksek ozmotik basınçlı sıvı birikmesinin neden olduğu hücre duvarının gergin durumu (turgor), yaprakların, çim saplarının ve çiçeklerin elastikiyetini belirler. Hayvanlarda vücuda destek, hidroskeleton (yuvarlak kurtlarda), dış iskelet (böceklerde) ve iç iskelet (memelilerde) tarafından sağlanır.

Ortamın yoğunluğunun düşük olması hayvanların hareketini kolaylaştırır. Pek çok karasal tür uçma yeteneğine sahiptir (aktif veya süzülme) - kuşlar ve böcekler, ayrıca memelilerin, amfibilerin ve sürüngenlerin temsilcileri de vardır. Uçuş, hareket ve av arayışıyla ilişkilidir. Aktif uçuş, modifiye edilmiş ön ayaklar ve gelişmiş göğüs kasları sayesinde mümkündür. Süzülen hayvanlarda, ön ve arka bacaklar arasında, paraşüt görevi gören ve esneyen deri kıvrımları oluşmuştur.

Hava kütlelerinin yüksek hareketliliği, birçok bitkinin özelliği olan rüzgarla (anemofili) bitki tozlaşmasının en eski yöntemini oluşturmuştur. orta şerit ve rüzgarla dağılma. Bu ekolojik organizma grubu (aeroplankton), paraşütler, kanatlar, çıkıntılar ve hatta ağlar nedeniyle geniş göreceli yüzey alanları veya çok küçük boyutları nedeniyle uyarlanmıştır.

Normalde 760 mm olan düşük atmosfer basıncı Merkür(veya 101.325 Pa), küçük basınç düşüşleri, neredeyse tüm kara sakinlerinde güçlü basınç düşüşlerine karşı hassasiyet oluşturmuştur. Çoğu omurgalı için üst yaşam sınırı yaklaşık 6.000 m'dir. Deniz seviyesinden yüksekliğe bağlı olarak atmosfer basıncındaki azalma, kandaki oksijenin çözünürlüğünü azaltır. Bu, solunum hızını artırır ve bunun sonucunda sık nefes alma dehidrasyona yol açar. Bu basit bağımlılık yalnızca nadir kuş türleri ve bazı omurgasızlar için tipik değildir.

Kara-hava ortamının gaz bileşimi, yüksek oksijen içeriği (su ortamından 20 kat daha fazla) ile karakterize edilir. Bu, hayvanların çok yüksek bir metabolizma hızına sahip olmasını sağlar. Bu nedenle, yalnızca karada homeotermi (esas olarak iç enerji nedeniyle sabit bir vücut ısısını koruma yeteneği) ortaya çıkabilir.

Sıcaklığın organizmaların yaşamındaki önemi, biyokimyasal reaksiyonların hızı üzerindeki etkisiyle belirlenir. Sıcaklık artışı (60°C'ye kadar) çevre Organizmalarda proteinlerin denatürasyonuna neden olur. Sıcaklıktaki güçlü bir düşüş, metabolik hızın azalmasına ve kritik bir durum olarak hücrelerdeki suyun donmasına neden olur (hücrelerdeki buz kristalleri hücre içi yapıların bütünlüğünü ihlal eder). Temel olarak karada canlı organizmalar yalnızca 0° - +50° aralığında var olabilir, çünkü bu sıcaklıklar temel yaşam süreçlerinin oluşumuyla uyumludur. Ancak her türün kendine ait üst ve alt öldürücü sıcaklık değeri, sıcaklık bastırma değeri ve sıcaklık optimumu vardır.

Yaşamı ve aktivitesi dış ısıya bağlı olan organizmalara (mikroorganizmalar, mantarlar, bitkiler, omurgasızlar, siklostomlar, balıklar, amfibiler, sürüngenler) poikilotermler denir. Bunlar arasında stenothermler (düşük sıcaklıklardaki küçük farklılıklara adapte olmuş kriyofiller ve yüksek sıcaklıklardaki küçük farklılıklara adapte olmuş termofiller) ve büyük bir sıcaklık genliği içinde bulunabilen eurythermler vardır. Metabolizmanın uzun süre düzenlenmesini sağlayan düşük sıcaklıklara dayanma adaptasyonları organizmalarda iki şekilde gerçekleştirilir: a) biyokimyasal ve fizyolojik değişikliklere uğrama yeteneği - sıvıların donma noktasını düşüren antifriz birikimi hücreler ve dokular ve dolayısıyla buz oluşumunu engeller; enzimlerin setinde, konsantrasyonunda ve aktivitesinde değişiklik, değişiklik; b) donmaya tolerans (soğuğa dayanıklılık), aktif durumun (hipobiyoz veya kriptobiyoz) geçici olarak durdurulması veya sıvının kristalleşmesini önleyen hücrelerde gliserol, sorbitol, mannitol birikmesidir.

Eurytherm'ler, önemli sıcaklık sapmaları olan gizli bir duruma geçme konusunda iyi gelişmiş bir yeteneğe sahiptir. optimum değer. Soğuk bastırmanın ardından organizmalar belirli bir sıcaklıkta normal metabolizmaya kavuşur ve bu sıcaklık değerine gelişim için sıcaklık eşiği veya gelişimin biyolojik sıfırı denir.

Yaygın olan eurythermic türlerdeki mevsimsel değişikliklerin temeli, bazı enzimlerin diğerleriyle değiştirilmesinden sorumlu olan bazı genlerin etkisiz hale getirildiği ve diğerlerinin etkinleştirildiği iklimlendirmedir (optimum sıcaklıktaki bir değişiklik). Bu fenomen şurada bulunur: farklı parçalar menzil.

Bitkilerde metabolik ısı son derece ihmal edilebilir düzeydedir, dolayısıyla onların varlığı habitat içindeki hava sıcaklığına göre belirlenir. Bitkiler oldukça büyük sıcaklık dalgalanmalarını tolere etmeye uyum sağlar. Bu durumda asıl şey, aşırı ısındığında yaprakların yüzeyini soğutan terlemedir; yaprak ayasının azalması, yaprak hareketliliği, tüylenme, mumsu kaplama. Bitkiler, büyüme formunu (cücelik, yastık büyümesi, kafes) ve rengi kullanarak soğuk koşullara uyum sağlar. Bütün bunlar fiziksel termoregülasyonla ilgilidir. Fizyolojik termoregülasyon, yaprakların düşmesi, toprak kısmının ölümü, serbest suyun bağlı bir duruma aktarılması, antifriz birikmesi vb.).

Poikilotermik hayvanlar, uzaydaki hareketleriyle (amfibiler, sürüngenler) ilişkili buharlaşmalı termoregülasyon olasılığına sahiptir. En çok onlar seçiyor optimal koşullar kas kasılması veya kas titremesi sırasında çok fazla iç (endojen) ısı üretirler (hareket sırasında kasları ısıtırlar). Hayvanların davranışsal adaptasyonları vardır (duruş, barınaklar, yuvalar, yuvalar).

Homeotermik hayvanlar (kuşlar ve memeliler) sabit bir vücut sıcaklığına sahiptirler ve ortam sıcaklığına çok az bağımlıdırlar. Sinir, dolaşım, solunum ve diğer organ sistemlerinin mükemmelliğinin bir sonucu olarak oksidatif süreçlerde keskin bir artışa dayanan adaptasyonlarla karakterize edilirler. Biyokimyasal termoregülasyona sahiptirler (hava sıcaklığı düştüğünde lipit metabolizması artar; özellikle iskelet kaslarında oksidatif süreçler artar; salınan tüm kimyasal enerjinin ATP oluşumuna gittiği ve vücudu ısıtmaya gittiği özel kahverengi yağ dokusu vardır; tüketilen gıdanın hacmi artar). Ancak bu tür bir termoregülasyonun iklimsel kısıtlamaları vardır (kışın, kutup koşullarında, yaz aylarında tropikal ve ekvator bölgelerinde kârsızdır).

Fiziksel termoregülasyon çevreye faydalıdır (derideki kan damarlarının refleks kasılması ve genişlemesi, kürk ve tüylerin ısı yalıtım etkisi, ters akımlı ısı değişimi), çünkü ısının vücutta tutulmasıyla gerçekleştirilir (Chernova, Bylova, 2004).

Homeothermlerin davranışsal termoregülasyonu çeşitlilik ile karakterize edilir: duruş değişiklikleri, barınak aramaları, karmaşık yuvaların inşası, yuvalar, göç, grup davranışı vb.

Organizmalar için en önemli çevresel faktör ışıktır. Işığın etkisi altında gerçekleşen işlemler; fotosentez (gelen ışığın %1-5'i kullanılır), terleme (gelen ışığın %75'i suyun buharlaşması için kullanılır), yaşamsal fonksiyonların senkronizasyonu, hareket, görme, sentezdir. vitaminlerden oluşur.

Bitki morfolojisi ve bitki topluluklarının yapısı güneş enerjisini en etkin şekilde algılayacak şekilde düzenlenmiştir. Dünya üzerindeki bitkilerin ışık alan yüzeyi gezegen yüzeyinden 4 kat daha büyüktür (Akimova, Haskin, 2000). Canlı organizmalar için dalga boyu önemlidir, çünkü farklı uzunluklardaki ışınlar farklı biyolojik öneme sahiptir: kızılötesi radyasyon (780 - 400 nm) termal merkezlere etki eder gergin sistem, oksidatif süreçleri, motor reaksiyonları vb. düzenleyen, bütünleşik dokulara etki eden ultraviyole ışınları (60 - 390 nm), çeşitli vitaminlerin üretimini teşvik eder, hücre büyümesini ve çoğalmasını teşvik eder.

Görünür ışık özellikle önemlidir çünkü... Bitkiler için ışığın kalitesi önemlidir. Işın spektrumunda fotosentetik aktif radyasyon (PAR) ayırt edilir. Bu spektrumun dalga boyu 380 – 710 (370-720 nm) aralığındadır.

Aydınlatmanın mevsimsel dinamikleri astronomik desenlerle, belirli bir bölgenin mevsimsel iklim ritmiyle ilişkilidir ve farklı enlemlerde farklı şekilde ifade edilir. Alt katmanlar için bu modeller ayrıca bitki örtüsünün fenolojik durumuna da eklenir. Aydınlatmadaki değişikliklerin günlük ritmi büyük önem taşımaktadır. Radyasyonun seyri atmosferin durumundaki değişiklikler, bulutluluk vb. nedeniyle bozulur (Goryshina, 1979).

Bitki, ışığı kısmen yansıtan, emen ve ileten opak bir gövdedir. Yaprakların hücre ve dokularında ışığın emilimini ve iletilmesini sağlayan çeşitli oluşumlar bulunur. Bitki verimliliğini artırmak için, bitki üzerindeki yaprakların çok katlı düzenlenmesiyle fotosentetik elementlerin toplam alanı ve sayısı artırılır. ; Topluluktaki bitkilerin katmanlı düzeni.

Aydınlatma yoğunluğuna bağlı olarak üç grup ayırt edilir: anatomik ve morfolojik adaptasyonlarda farklılık gösteren ışığı seven, gölgeyi seven, gölgeye dayanıklı ışığı seven bitkiler yapraklar - daha küçük, hareketli, tüylü, mumsu bir kaplamaya, kalın kütiküllere, kristalli kapanımlara vb. sahip, gölgeyi seven bitkilerde - yapraklar büyük, kloroplastlar büyük ve çok sayıda); fizyolojik adaptasyonlar (farklı ışık telafisi değerleri).

Gün uzunluğuna (aydınlanma süresi) verilen tepkiye fotoperiyodizm denir. Bitkilerde çiçeklenme, tohum oluşumu, büyüme, uyku durumuna geçiş, yaprak dökülmesi gibi önemli süreçler, gün uzunluğu ve sıcaklıktaki mevsimsel değişikliklerle ilişkilidir. Bazı bitkilerin çiçek açması için 14 saatin üzerinde bir gün uzunluğuna ihtiyaç vardır, bazılarının 7 saate ihtiyacı vardır, bazılarının ise gün uzunluğuna bakılmaksızın çiçek açması gerekir.

Hayvanlar için ışığın bilgi değeri vardır. Her şeyden önce, günlük aktiviteye göre hayvanlar gündüz, alacakaranlık ve gece olarak ayrılır. Uzayda yön bulmaya yardımcı olan organ gözlerdir. Farklı organizmalar farklı stereoskopik görüşe sahiptir - bir kişinin genel görüşü 180 ° - stereoskopik-140 °, bir tavşanın genel görüşü 360 °, stereoskopik 20 °'dir. Binoküler görme esas olarak yırtıcı hayvanların (kediler ve kuşlar) karakteristik özelliğidir. Ayrıca ışığa verilen tepki fototaksiyi (ışığa doğru hareket) belirler.

üreme, navigasyon (Güneş'in konumuna yönelim), biyolüminesans. Işık, karşı cinsten bireyleri cezbetmek için bir sinyaldir.

Karasal organizmaların yaşamındaki en önemli çevresel faktör sudur. Hücrelerin, dokuların ve tüm organizmanın yapısal bütünlüğünü korumak gereklidir, çünkü hücrelerin, dokuların, bitki ve hayvan sularının protoplazmasının ana parçasıdır. Su sayesinde biyokimyasal reaksiyonlar, besin temini, gaz değişimi, atılım vb. Bitki ve hayvanların vücudundaki su içeriği oldukça yüksektir (çimen yapraklarında -% 83-86, ağaç yapraklarında - 79). -%82, ağaç gövdeleri %40-55, böceklerin vücutlarında - %46-92, amfibilerde - %93'e kadar, memelilerde - %62-83.

Kara-hava ortamında bulunma, organizmaların vücuttaki suyu muhafaza edebilmesi için önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle kara bitkilerinin ve hayvanlarının şekli ve işlevleri kurumaya karşı koruma sağlayacak şekilde uyarlanmıştır. Bitkilerin yaşamında suyun temini, iletimi ve terlemesi, su dengesi önemlidir (Walter, 1031, 1937, Shafer, 1956). Su dengesindeki değişiklikler en iyi köklerin emme gücüyle yansıtılır.

Bir bitki, köklerinin emme kuvveti toprağın emme kuvveti ile rekabet edebildiği sürece topraktan su emebilir. Son derece dallanmış kök sistem kökün emici kısmının toprak çözeltileriyle geniş bir temas alanı sağlar. Köklerin toplam uzunluğu 60 km'ye ulaşabilir. Köklerin emme gücü hava ve çevre özelliklerine göre değişmektedir. Köklerin emme yüzeyi ne kadar büyük olursa o kadar fazla su emilir.

Su dengesinin düzenlenmesine göre bitkiler poikilohidrik (algler, yosunlar, eğrelti otları, bazı çiçekli bitkiler) ve homohidrik (en yüksek bitkiler) olarak ikiye ayrılır.

Su rejimine göre ekolojik bitki grupları ayırt edilir.

1. Higrofitler, yüksek hava nemi ve toprak suyu temini olan nemli habitatlarda yaşayan karasal bitkilerdir. Higrofitlerin karakteristik özellikleri kalın, zayıf dallanmış kökler, dokulardaki hava taşıyan boşluklar ve açık stomalardır.

2. Mezofitler - orta derecede nemli habitatların bitkileri. Toprak ve atmosferik kuraklığa dayanma yetenekleri sınırlıdır. Kurak habitatlarda bulunabilir; kısa sürede hızla gelişir. Çok sayıda kök kılı ve terleme yoğunluğunun düzenlenmesi ile iyi gelişmiş bir kök sistemi ile karakterize edilir.

3. Kserofitler - kuru habitat bitkileri. Bunlar kuraklığa dayanıklı bitkiler, kuruyan bitkilerdir. Bozkır kserofitleri suyun %25'ine kadarını zarar görmeden kaybedebilir, çöl kserofitleri ise içerdikleri suyun %50'sine kadarını kaybedebilir (karşılaştırma için, orman mezofitleri yapraklarda bulunan suyun %1'inin kaybıyla solar). Bu bitkilerin nem eksikliği altında aktif yaşamını sağlayan anatomik, morfolojik ve fizyolojik adaptasyonların doğasına göre, kserofitler sukkulentlere (etli ve etli yaprak ve saplara sahiptirler, dokularında büyük miktarda su biriktirebilirler) ayrılırlar. , küçük bir emme kuvveti geliştirir ve yağıştan nemi emer) ve sklerofitler (nemi yoğun bir şekilde buharlaştıran, bazen bir tüp şeklinde kıvrılan dar ve küçük yapraklara sahip, şiddetli dehidrasyona dayanabilen, köklerin emme kuvveti olan kuru görünümlü bitkiler) onlarca atmosfere kadar olabilir).

Farklı hayvan gruplarında karasal varoluş koşullarına uyum sürecinde asıl mesele su kaybını önlemekti. Hayvanlar suyu farklı şekillerde alırlar - metabolizmanın bir sonucu olarak (yağların, proteinlerin ve karbonhidratların oksidasyonu ve parçalanması nedeniyle) içme yoluyla, etli yiyeceklerle. Bazı hayvanlar, nemli alt tabaka veya hava örtüleri aracılığıyla suyu emebilir. Su kaybı, deriden buharlaşma, solunum yolunun mukoza zarlarından buharlaşma, idrar atılımı ve sindirilmemiş yiyecek kalıntılarının bir sonucu olarak ortaya çıkar. İçme yoluyla su alan hayvanlar, su kütlelerinin konumuna bağlıdır (büyük memeliler, birçok kuş).

Önemli bir faktör hayvanlar için havanın nemidir, çünkü bu gösterge vücut yüzeyinden buharlaşma miktarını belirler. Bu nedenle vücudun dış kabuğunun yapısı, hayvanın vücudundaki su dengesi açısından önemlidir. Böceklerde, suyun vücut yüzeyinden buharlaşmasının azaltılması, neredeyse çözünmeyen bir metabolik ürün salgılayan neredeyse geçilmez bir kütikül ve özel boşaltım organları (Malpighian tübüller) ve gaz değişim sistemi yoluyla su kaybını azaltan sivri uçlar tarafından sağlanır - trakea ve trakeoller yoluyla.

Amfibilerde suyun büyük bir kısmı geçirgen deri yoluyla vücuda girer. Deri geçirgenliği arka hipofiz bezi tarafından salgılanan bir hormon tarafından düzenlenir. Amfibiler, vücut sıvıları için hipotonik olan çok büyük miktarlarda seyreltik idrar salgılarlar. Kuru koşullarda amfibiler idrar yoluyla su kaybını azaltabilir. Ayrıca bu hayvanlar su biriktirebilirler. mesane ve deri altı lenfatik boşluklar.

Sürüngenlerin farklı seviyelerde birçok adaptasyonu vardır - morfolojik (keratinleşmiş cilt sayesinde su kaybı önlenir), fizyolojik (vücudun içinde yer alan ve su kaybını azaltan akciğerler), biyokimyasal (dokularda çok fazla salgılanmadan atılan ürik asit oluşur) nem kaybı, dokular artan tuz konsantrasyonlarını% 50 oranında tolere edebilir.

Kuşlarda buharlaşma oranı düşüktür (deri nispeten suya karşı geçirimsizdir, ter bezleri veya tüyler yoktur). Akciğerlerdeki yüksek havalandırma ve yüksek vücut ısısı nedeniyle kuşlar nefes alırken su kaybederler (günde vücut ağırlığının %35'ine kadar). Kuşların idrar ve dışkılarındaki suyun bir kısmından suyu yeniden emme süreci vardır. Balık yiyen ve deniz suyu içen bazı deniz kuşlarının (penguenler, sümsük kuşları, karabataklar, albatroslar) göz yuvalarında bulunan ve bunların yardımıyla fazla tuzun vücuttan atılmasını sağlayan tuz bezleri vardır.

Memelilerde boşaltım ve osmoregülasyon organları, kanla beslenen ve kanın bileşimini düzenleyen eşleştirilmiş karmaşık böbreklerdir. Bu, hücre içi ve interstisyel sıvının sabit bir bileşimini sağlar. İçme yoluyla sağlanan su ile dışarı verilen hava, ter, dışkı ve idrar yoluyla su kaybı arasındaki denge nedeniyle kanın nispeten stabil ozmotik basıncı korunur. Ozmotik basıncın hassas düzenlenmesinden sorumlu olan, hipofiz bezinin arka lobundan salgılanan antidiüretik hormondur (ADH).

Hayvanlar arasında gruplar vardır: su metabolizmasını düzenleyen mekanizmaların zayıf şekilde geliştirildiği veya tamamen bulunmadığı higrofiller (bunlar yüksek çevresel nem gerektiren nemi seven hayvanlardır - bahar kuyrukları, tahta bitleri, sivrisinekler, diğer eklembacaklılar, karasal yumuşakçalar ve amfibiler) ; kurak koşullarda yaşayan, su metabolizmasını düzenlemek ve suyun vücutta tutulmasına uyum sağlamak için iyi gelişmiş mekanizmalara sahip olan kserofiller; orta derecede nem koşullarında yaşayan mezofiller.

Yer-hava ortamında dolaylı olarak etkili olan bir çevresel faktör rahatlamadır. Her türlü rahatlama, hidrotermal rejimdeki veya toprak-toprak nemindeki değişiklikler yoluyla bitki ve hayvanların dağılımını etkiler.

Deniz seviyesinden farklı rakımlardaki dağlarda iklim koşulları değişir ve bu da rakımsal bölgelemeye neden olur. Dağlardaki coğrafi izolasyon, endemik türlerin oluşumuna ve kalıntı bitki ve hayvan türlerinin korunmasına katkıda bulunur. Nehir taşkın yatakları daha güneydeki bitki ve hayvan gruplarının kuzeye doğru hareketini kolaylaştırır. Yamaçların açığa çıkması büyük önem taşımaktadır; bu, sıcağı seven toplulukların güney yamaçları boyunca kuzeye, soğuğu seven toplulukların ise kuzey yamaçları boyunca güneye yayılması için koşullar yaratır (“ön kural”, V.V. Alekhina) .

Toprak yalnızca yer-hava ortamında bulunur ve bölgenin yaşı, ana kaya, iklim, topografya, bitki ve hayvanlar ile insan faaliyetlerinin etkileşimi sonucu oluşur. Ekolojik öneme sahiptir mekanik bileşim(mineral parçacıklarının boyutu), kimyasal bileşim (sulu çözeltinin pH'ı), toprağın tuzluluğu, toprağın zenginliği. Toprak özellikleri ayrıca canlı organizmalar üzerinde dolaylı faktörler olarak etki ederek termo-hidrolojik rejimi değiştirir, bitkilerin (öncelikle) bu koşulların dinamiklerine uyum sağlamasına neden olur ve organizmaların mekansal farklılaşmasını etkiler.

Yer-hava habitatı

TEMEL YAŞAM ORTAMLARI

SU ORTAMI

Sucul yaşam ortamı (hidrosfer) alanın %71'ini kaplar küre. Suyun %98'den fazlası denizlerde ve okyanuslarda yoğunlaşmıştır, %1,24'ü kutup bölgelerinin buzları, %0,45'i nehirlerin, göllerin ve bataklıkların tatlı sularıdır.

Dünya okyanuslarında iki ekolojik alan vardır:

su sütunu - pelajik ve alt kısım - bental.

Su ortamı yaklaşık 150.000 hayvan türüne veya toplam sayının yaklaşık %7'sine ve 10.000 bitki türüne - %8'ine - ev sahipliği yapmaktadır. Aşağıdakiler ayırt edilir: Sudaki organizmaların ekolojik grupları. Pelagial - nekton ve planktona bölünmüş organizmaların yaşadığı.

Nekton (nektos - yüzen) - Bu, diple doğrudan bağlantısı olmayan, aktif olarak hareket eden pelajik hayvanların bir koleksiyonudur. Bunlar çoğunlukla uzun mesafeleri ve güçlü su akıntılarını aşabilen büyük hayvanlardır. Aerodinamik bir vücut şekli ve iyi gelişmiş hareket organları (balık, kalamar, yüzgeçayaklılar, balinalar) ile karakterize edilirler. Tatlı sularda, balığa ek olarak nekton, amfibiler ve aktif olarak hareket eden böcekleri içerir.

Plankton (dolaşan, yüzen) - Bu, hızlı aktif hareket kabiliyetine sahip olmayan bir dizi pelajik organizmadır. Fito ve zooplanktonlara (küçük kabuklular, protozoa - foraminiferler, radyolaryalılar; denizanası, pteropodlar) ayrılırlar. Fitoplankton – diatomlar ve yeşil algler.

Neuston- Hava sınırında suyun yüzey tabakasında yaşayan bir dizi organizma. Bunlar on ayaklıların, midyelerin, kopepodların, karından bacaklıların ve çift kabukluların, derisi dikenlilerin ve balıkların larvalarıdır. Larva evresini geçerek kendilerine sığınak görevi gören yüzey tabakasını terk ederek dipte veya pelajik bölgede yaşamak üzere hareket ederler.

Plaiston – bu, vücudunun bir kısmı su yüzeyinin üzerinde, diğeri su - su mercimeği, sifonoforlarda olan organizmaların bir koleksiyonudur.

Bentos (derinlik) - su kütlelerinin dibinde yaşayan organizmaların topluluğu. Fitobentos ve zoobentos olmak üzere ikiye ayrılır. Phytobenthos - algler - diatomlar, yeşil, kahverengi, kırmızı ve bakteriler; kıyı açıklarında Çiçekli bitkiler– zostera, rupiah. Zoobenthos – foraminiferler, süngerler, sölenteratlar, solucanlar, yumuşakçalar, balıklar.

Suda yaşayan organizmaların yaşamında suyun dikey hareketi, yoğunluk, sıcaklık, ışık, tuz, gaz (oksijen ve karbondioksit içeriği) rejimleri ve hidrojen iyonlarının konsantrasyonu (pH) önemli bir rol oynar.

Sıcaklık : Suda, öncelikle daha az ısı akışıyla ve ikinci olarak karaya göre daha fazla stabiliteyle farklılık gösterir. Su yüzeyine gelen termal enerjinin bir kısmı yansıtılırken bir kısmı da buharlaşmaya harcanır. Yaklaşık 2263,8 J/g tüketen rezervuarların yüzeyinden suyun buharlaşması alt katmanların aşırı ısınmasını önlerken, füzyon ısısını (333,48 J/g) açığa çıkaran buz oluşumu da soğumalarını yavaşlatır. Akan sulardaki sıcaklık değişiklikleri, daha küçük genlikte farklılık göstererek çevredeki havadaki değişiklikleri takip eder.

Ilıman enlemlerdeki göllerde ve göletlerde termal rejim, iyi bilinen bir fiziksel olayla belirlenir - su, 4 o C'de maksimum yoğunluğa sahiptir. İçlerindeki su açıkça üç katmana bölünmüştür:

1. epilimnion- sıcaklığı keskin mevsimsel dalgalanmalar yaşayan üst katman;

2. metalimnion– sıcaklık sıçramasının geçiş katmanı, keskin bir sıcaklık farkı var;

3. hipolimniyon- Sıcaklığın yıl boyunca hafifçe değiştiği, en dibe kadar uzanan derin deniz katmanı.

Yaz aylarında suyun en sıcak katmanları yüzeyde, en soğuk olanları ise altta bulunur. Bir rezervuardaki bu tür katman katman sıcaklık dağılımına denir. doğrudan tabakalaşma. Kış aylarında sıcaklık düştükçe ters tabakalaşma: yüzey katmanı 0 C'ye yakın bir sıcaklığa sahiptir, alt kısımda sıcaklık yaklaşık 4 C'dir, bu da maksimum yoğunluğuna karşılık gelir. Bu nedenle derinlik arttıkça sıcaklık da artar. Bu fenomene denir sıcaklık ikilemi,ılıman bölgedeki göllerin çoğunda yaz ve kış aylarında gözlenir. Sıcaklık ikilemi sonucunda dikey dolaşım bozulur - geçici bir durgunluk dönemi başlar - durgunluk.

İlkbaharda yüzey suyu 4°C'ye kadar ısınarak yoğunlaşır ve derinlere batar, derinliklerden daha sıcak su yükselerek onun yerini alır. Bu tür dikey dolaşımın bir sonucu olarak rezervuarda homotermi meydana gelir, yani. bir süre tüm su kütlesinin sıcaklığı eşitlenir. Sıcaklığın daha da artmasıyla birlikte, üst katmanlar giderek daha az yoğunlaşır ve artık yaz durgunluğuna batmaz. Sonbaharda yüzey katmanı soğur, yoğunlaşır ve daha derine batarak daha fazla yer değiştirir. ılık su. Bu, sonbahar homotermisinin başlangıcından önce meydana gelir. Yüzey suları 4°C'nin altına soğuduğunda yoğunluğu azalır ve tekrar yüzeyde kalır. Bunun sonucunda su sirkülasyonu durur ve kış durgunluğu meydana gelir.

Su önemli özelliklerle karakterize edilir yoğunluk(800 kat) havadan daha üstün) ve viskozite. İÇİNDE Ortalama olarak su sütununda her 10 m derinlikte basınç 1 atm artar. Bu özellikler bitkileri, mekanik dokularının çok zayıf gelişmesi veya hiç gelişmemesi, dolayısıyla gövdelerinin çok elastik olması ve kolayca bükülmesi şeklinde etkiler. En su bitkileri doğal kaldırma kuvveti ve su sütununda asılı kalma yeteneği; birçok suda yaşayan hayvanda, bütünlük, hareket ederken sürtünmeyi azaltan mukus ile yağlanır ve vücut aerodinamik bir şekil alır. Sakinlerin çoğu nispeten stenobatiktir ve belirli derinliklerle sınırlıdır.

Şeffaflık ve ışık modu. Bu özellikle bitkilerin dağılımını etkiler: çamurlu su kütlelerinde yalnızca yüzey katmanında yaşarlar. Işık rejimi aynı zamanda suyun emilmesi nedeniyle derinlikle birlikte ışığın doğal olarak azalmasıyla da belirlenir. Güneş ışığı. Aynı zamanda, farklı dalga boylarına sahip ışınlar farklı şekilde emilir: kırmızı olanlar en hızlı şekilde emilirken, mavi-yeşil olanlar önemli derinliklere nüfuz eder. Ortamın rengi değişiyor, yavaş yavaş yeşilimsiden yeşile, maviye, çivit rengine, mavi-mora doğru ilerliyor, yerini sürekli karanlığa bırakıyor. Buna göre, derinlik arttıkça yeşil alglerin yerini, pigmentleri farklı dalga boylarındaki güneş ışınlarını yakalayacak şekilde uyarlanmış kahverengi ve kırmızı algler alır. Hayvanların rengi de derinlikle birlikte doğal olarak değişir. İÇİNDE yüzey katmanları Sularda parlak ve çeşitli renklerde hayvanlar yaşarken, derin deniz türleri pigmentlerden yoksundur. Alacakaranlık habitatında, mavi-mor ışınlardaki kırmızı renk siyah olarak algılandığı için düşmanlardan saklanmalarına yardımcı olan kırmızımsı bir renk tonuyla boyanmış hayvanlar yaşamaktadır.

Işığın sudaki emilimi daha güçlüdür, şeffaflığı ne kadar düşükse. Şeffaflık, özel olarak alçaltılmış bir Secchi diskinin (20 cm çapında beyaz bir disk) hala görülebildiği aşırı derinlik ile karakterize edilir. Bu nedenle, fotosentez bölgelerinin sınırları farklı su kütlelerinde büyük ölçüde farklılık gösterir. Çoğunda temiz sular fotosentez bölgesi 200 m derinliğe ulaşır.

Suyun tuzluluğu. Su, birçok mineral bileşiği için mükemmel bir çözücüdür. Sonuç olarak doğal rezervuarlar belirli bir kimyasal bileşime sahiptir. En yüksek değer sülfatlar, karbonatlar, klorürler var. Tatlı su kütlelerinde 1 litre su başına çözünmüş tuz miktarı denizlerde ve okyanuslarda 0,5 g'ı geçmez - 35 g Tatlı su bitkileri ve hayvanları hipotonik bir ortamda yaşar, yani. çözünmüş maddelerin konsantrasyonunun vücut sıvıları ve dokularındakinden daha düşük olduğu bir ortam. Vücudun dışındaki ve içindeki ozmotik basınç farkından dolayı su sürekli olarak vücuda nüfuz eder ve tatlı su hidrobiyontları onu yoğun bir şekilde çıkarmaya zorlanır. Bu bakımdan osmoregülasyon süreçleri iyi ifade edilmiştir. Tek hücrelilerde bu, boşaltım boşluklarının çalışmasıyla, çok hücreli organizmalarda ise suyun boşaltım sistemi aracılığıyla uzaklaştırılmasıyla elde edilir. Tipik olarak deniz ve tipik olarak tatlı su türleri, su tuzluluğundaki önemli değişiklikleri (stenohalin organizmaları) tolere etmez. Eurygalline - tatlı su turna levreği, çipura, turna balığı, denizden - kefal ailesi.

Gaz modu Su ortamındaki ana gazlar oksijen ve karbondioksittir.

Oksijen- en önemli çevresel faktör. Havadan suya girer ve fotosentez sırasında bitkiler tarafından salınır. Sudaki içeriği sıcaklıkla ters orantılıdır; sıcaklık düştükçe oksijenin sudaki (ve diğer gazlardaki) çözünürlüğü artar. Hayvanların ve bakterilerin yoğun olarak yaşadığı katmanlarda oksijen tüketiminin artması nedeniyle oksijen eksikliği meydana gelebilir. Bu nedenle, dünya okyanuslarında, 50 ila 1000 m arasındaki yaşam açısından zengin derinlikler, havalandırmada keskin bir bozulma ile karakterize edilir. Fitoplanktonların yaşadığı yüzey sularına göre 7-10 kat daha düşüktür. Rezervuarların tabanına yakın koşullar anaerobik'e yakın olabilir.

Karbon dioksit - Suda oksijenden yaklaşık 35 kat daha iyi çözünür ve sudaki konsantrasyonu atmosferdekinden 700 kat daha fazladır. Su bitkilerinin fotosentezini sağlar ve omurgasız hayvanların kireçli iskelet oluşumlarının oluşumuna katılır.

Hidrojen iyonu konsantrasyonu (pH)– pH = 3,7-4,7 olan tatlı su havuzları asidik, 6,95-7,3 – nötr, pH 7,8 – alkali olarak kabul edilir. Tatlı su kütlelerinde pH'da günlük dalgalanmalar bile yaşanır. Deniz suyu daha alkalidir ve pH'ı tatlı suya göre önemli ölçüde daha az değişir. Derinlik arttıkça pH düşer. Hidrojen iyonlarının konsantrasyonu suda yaşayan organizmaların dağılımında büyük rol oynar.

Yer-hava yaşam alanı

Yaşamın kara-hava ortamının bir özelliği, burada yaşayan organizmaların, düşük nem, yoğunluk ve basınç ve yüksek oksijen içeriği ile karakterize edilen gazlı bir ortamla çevrili olmasıdır. Tipik olarak, bu ortamdaki hayvanlar toprakta (sert alt tabaka) hareket eder ve bitkiler burada kök salır.

Yer-hava ortamında, çalışma ortamı faktörlerinin bir dizi karakteristik özelliği vardır: diğer ortamlara kıyasla daha yüksek ışık yoğunluğu, önemli sıcaklık dalgalanmaları, hava koşullarına bağlı olarak nemdeki değişiklikler. coğrafi konum, mevsim ve günün saati. Yukarıda listelenen faktörlerin etkisi, hava kütlelerinin - rüzgarın hareketi ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır.

Evrim sürecinde kara-hava ortamındaki canlı organizmalar karakteristik anatomik, morfolojik, fizyolojik adaptasyonlar geliştirmiştir.

Temel çevresel faktörlerin yer-hava ortamındaki bitki ve hayvanlar üzerindeki etkisinin özelliklerini ele alalım.

Hava.Çevresel bir faktör olarak hava, sabit bir bileşim ile karakterize edilir - içindeki oksijen genellikle yaklaşık% 21, karbondioksit ise% 0,03'tür.

Düşük hava yoğunluğu düşük kaldırma kuvvetini ve önemsiz desteğini belirler. Havanın tüm sakinleri, onlara bağlanma ve destek için hizmet eden dünyanın yüzeyiyle yakından bağlantılıdır. Hava ortamının yoğunluğu, organizmaların yer yüzeyi boyunca hareket ederken onlara yüksek direnç sağlamaz ancak dikey olarak hareket etmelerini zorlaştırır. Çoğu organizma için havada kalmak yalnızca yerleşmek veya av aramakla ilişkilidir.

Havanın düşük kaldırma kuvveti, karasal organizmaların maksimum kütlesini ve boyutunu belirler. Dünya yüzeyinde yaşayan en büyük hayvanlar, su ortamının devlerinden daha küçüktür. Büyük memeliler (modern bir balinanın büyüklüğü ve kütlesi), kendi ağırlıkları tarafından ezilecekleri için karada yaşayamazlardı.

Düşük hava yoğunluğu harekete karşı çok az direnç oluşturur. Hava ortamının bu özelliğinin ekolojik faydalarından evrim sırasında birçok kara hayvanı yararlanmış ve uçma yeteneği kazanmıştır. Başta böcekler ve kuşlar olmak üzere karada yaşayan tüm hayvan türlerinin %75'i aktif uçuş yeteneğine sahiptir, ancak memeliler ve sürüngenler arasında da uçuculara rastlanır.

Havanın hareketliliği ve atmosferin alt katmanlarında bulunan hava kütlelerinin dikey ve yatay hareketleri sayesinde birçok canlının pasif uçuşu mümkün olmaktadır. Birçok tür, hava akımlarının yardımıyla anemokory - dağılma geliştirmiştir. Anemokory, bitki sporlarının, tohumlarının ve meyvelerinin, protozoan kistlerinin, küçük böceklerin, örümceklerin vb. karakteristiğidir. Hava akımlarıyla pasif olarak taşınan organizmalar, su ortamındaki planktonik sakinlere benzetilerek topluca aeroplankton olarak adlandırılır.

Yatay hava hareketlerinin (rüzgarlar) ana ekolojik rolü, sıcaklık ve nem gibi önemli çevresel faktörlerin karasal organizmalar üzerindeki etkisini arttırma ve zayıflatmada dolaylıdır. Rüzgarlar hayvanlardan ve bitkilerden nem ve ısı salınımını artırır.

Havanın gaz bileşimi zemin katmanında hava, yüksek yayılımı ve konveksiyon ve rüzgar akışlarıyla sürekli karışması nedeniyle oldukça homojendir (oksijen - %20,9, nitrojen - %78,1, inert gazlar - %1, karbondioksit - hacimce %0,03). Bununla birlikte, yerel kaynaklardan atmosfere giren gaz, damlacık-sıvı ve katı (toz) parçacıkların çeşitli safsızlıkları, önemli çevresel öneme sahip olabilir.

Yüksek oksijen içeriği, karasal organizmalarda metabolizmanın artmasına katkıda bulundu ve hayvan homeotermisi, oksidatif süreçlerin yüksek verimliliğine dayanarak ortaya çıktı. Oksijen, havadaki sürekli yüksek içeriği nedeniyle karasal ortamda yaşamı sınırlayan bir faktör değildir. Yalnızca belirli yerlerde, belirli koşullar altında, örneğin çürüyen bitki kalıntılarının, tahıl, un vb. rezervlerinin birikmesi gibi geçici bir eksiklik yaratılır.

Edafik faktörler. Toprak özellikleri ve arazi, başta bitkiler olmak üzere karasal organizmaların yaşam koşullarını da etkiler. Dünya yüzeyinin sakinleri üzerinde ekolojik etkisi olan özelliklerine edafik çevresel faktörler denir.

Bitki kök sisteminin doğası hidrotermal rejime, havalandırmaya, bileşime, bileşime ve toprağın yapısına bağlıdır. Örneğin permafrostlu bölgelerdeki ağaç türlerinin (huş, karaçam) kök sistemleri sığ derinliklerde bulunur ve geniş bir alana yayılır. Permafrostun bulunmadığı yerlerde aynı bitkilerin kök sistemleri daha az yaygındır ve daha derinlere nüfuz eder. Birçok bozkır bitkisinde, kökler büyük derinliklerden suya ulaşabilir; aynı zamanda humus bakımından zengin toprak ufkunda, bitkilerin mineral besin elementlerini emdiği birçok yüzey köküne de sahiptirler.

Arazi ve toprağın doğası hayvanların spesifik hareketlerini etkiler. Örneğin, açık alanlarda yaşayan toynaklılar, devekuşları ve toy kuşları hızlı koşarken itmeyi artırmak için sert zemine ihtiyaç duyarlar. Değişen kumlarda yaşayan kertenkelelerde, ayak parmaklarının kenarları azgın pullarla kaplıdır, bu da destek yüzeyini arttırır. Çukur kazan karada yaşayanlar için yoğun topraklar elverişsizdir. Bazı durumlarda toprağın doğası yuva kazan, sıcaktan veya yırtıcı hayvanlardan kaçmak için toprağı oyan veya toprağa yumurta bırakan vb. kara hayvanlarının dağılımını etkiler.

Hava ve iklim özellikleri. Yer-hava ortamındaki yaşam koşulları da hava değişiklikleri nedeniyle karmaşıklaşmaktadır. Hava durumu, atmosferin dünya yüzeyinde yaklaşık 20 km yüksekliğe (troposfer sınırı) kadar sürekli değişen durumudur. Hava değişkenliği, hava sıcaklığı ve nem, bulutluluk, yağış, rüzgar gücü ve yönü vb. gibi çevresel faktörlerin kombinasyonundaki sürekli bir değişiklikle kendini gösterir. Hava değişiklikleri, yıllık döngüdeki düzenli değişimleriyle birlikte, karasal organizmaların varoluş koşullarını önemli ölçüde zorlaştıran periyodik olmayan dalgalanmalarla karakterize edilir. Hava, suda yaşayanların yaşamını çok daha az etkiler ve yalnızca yüzey katmanlarının popülasyonunu etkiler.

Bölgenin iklimi. Uzun vadeli hava rejimi bölgenin iklimini karakterize eder. İklim kavramı sadece meteorolojik olayların ortalama değerlerini değil aynı zamanda yıllık ve günlük döngülerini, ondan sapmaları ve sıklıklarını da içerir. İklim, bölgenin coğrafi koşullarına göre belirlenir.

İklimlerin bölgesel çeşitliliği, muson rüzgarlarının etkisi, siklonların ve antisiklonların dağılımı, dağ sıralarının hava kütlelerinin hareketi üzerindeki etkisi, okyanustan uzaklık derecesi ve diğer birçok yerel faktör nedeniyle karmaşık hale gelir.

Çoğu karasal organizma için, özellikle de küçük olanlar için, bölgenin iklimi kadar yakın yaşam alanlarının koşulları da önemli değildir. Çoğu zaman, yerel çevresel unsurlar (kabartma, bitki örtüsü vb.), belirli bir bölgedeki sıcaklık, nem, ışık, hava hareketi rejimini, önemli ölçüde farklı olacak şekilde değiştirir. iklim koşulları arazi. Havanın yüzey katmanında gelişen bu tür yerel iklim değişikliklerine mikroklima denir. Her bölge çok çeşitli mikro iklimlere sahiptir. İsteğe göre küçük alanların mikro iklimleri tanımlanabilir. Örneğin çiçek taçlarında orada yaşayan sakinlerin kullandığı özel bir rejim yaratılıyor. Yuvalarda, yuvalarda, oyuklarda, mağaralarda ve diğer kapalı yerlerde özel bir sabit mikro iklim oluşur.

Yağış. Su sağlamanın ve nem rezervleri oluşturmanın yanı sıra başka ekolojik roller de oynayabilirler. Bu nedenle şiddetli yağış veya dolu bazen bitkiler veya hayvanlar üzerinde mekanik bir etkiye neden olur.

Kar örtüsünün ekolojik rolü özellikle çeşitlidir. Günlük sıcaklık dalgalanmaları kar derinliğine yalnızca 25 cm'ye kadar nüfuz eder; daha derinlerde sıcaklık neredeyse değişmeden kalır. 30-40 cm'lik kar tabakasının altında -20-30 C'lik donlarda sıcaklık sıfırın sadece biraz altındadır. Derin kar örtüsü, yenilenen tomurcukları korur ve bitkilerin yeşil kısımlarını donmaya karşı korur; tüylü çimen, Veronica officinalis vb. gibi birçok tür yapraklarını dökmeden kar altına girer.

Küçük kara hayvanları, kışın aktif bir yaşam tarzı sürdürerek kar altında ve kalınlığında tünel galerilerinin tamamını oluşturur. Karla kaplı bitki örtüsüyle beslenen bazı türler, örneğin lemmings, odun ve sarı boğazlı fareler, bazı tarla fareleri, su fareleri vb.'de belirtilen kış üremesiyle bile karakterize edilir. Orman tavuğu kuşları - ela orman tavuğu , kara orman tavuğu, tundra kekliği - gece boyunca karda yuva yapın.

Kışın kar örtüsü büyük hayvanların yiyecek bulmasını zorlaştırır. Pek çok toynaklı hayvan (ren geyiği, yaban domuzu, misk öküzü) kışın yalnızca karla kaplı bitki örtüsüyle beslenir ve derin kar örtüsü ve özellikle buzlu koşullarda yüzeyinde oluşan sert kabuk onları açlığa mahkum eder. Kar derinliği türlerin coğrafi dağılımını sınırlayabilir. Örneğin gerçek geyikler, kışın kar kalınlığının 40-50 cm'den fazla olduğu bölgelere kuzeye nüfuz etmez.

Işık modu. Dünya yüzeyine ulaşan radyasyon miktarı, bölgenin coğrafi enlemi, günün uzunluğu, atmosferin şeffaflığı ve güneş ışınlarının geliş açısına göre belirlenmektedir. Farklı hava koşullarında güneş sabitinin %42-70'i Dünya yüzeyine ulaşır. Dünya yüzeyindeki aydınlatma büyük farklılıklar gösterir. Her şey Güneş'in ufkun üzerindeki yüksekliğine veya güneş ışınlarının geliş açısına, günün uzunluğuna, hava koşullarına ve atmosferin şeffaflığına bağlıdır. Işık yoğunluğu da mevsime ve günün saatine bağlı olarak dalgalanır. Dünyanın belirli bölgelerinde ışığın kalitesi de eşit değildir; örneğin uzun dalga (kırmızı) ve kısa dalga (mavi ve ultraviyole) ışınlarının oranı. Kısa dalga ışınlarının atmosfer tarafından uzun dalga ışınlara göre daha fazla emildiği ve saçıldığı bilinmektedir.

Evrim sürecinde bu ortam su ortamından daha sonra geliştirildi. Özelliği gaz halinde olmasıdır, bu nedenle düşük nem, yoğunluk ve basınç ve yüksek oksijen içeriği ile karakterize edilir. Evrim sürecinde canlı organizmalar gerekli anatomik, morfolojik, fizyolojik, davranışsal ve diğer adaptasyonları geliştirmiştir.

Yer-hava ortamındaki hayvanlar toprakta veya havada (kuşlar, böcekler) hareket eder ve bitkiler toprakta kök salır. Bu bağlamda hayvanlarda akciğerler ve nefes borusu, bitkilerde ise stoma aparatı geliştirildi. gezegenin kara sakinlerinin oksijeni doğrudan havadan emdiği organlar. İskelet organları güçlü bir şekilde gelişmiştir, karada hareket özerkliği sağlar ve sudan binlerce kat daha az olan çevre yoğunluğunun düşük olduğu koşullarda vücudu tüm organlarıyla destekler. Yer-hava ortamındaki ekolojik faktörler, yüksek ışık yoğunluğu, sıcaklık ve hava nemindeki önemli dalgalanmalar, tüm faktörlerin coğrafi konum, değişen mevsimler ve günün saati ile korelasyonu bakımından diğer habitatlardan farklılık gösterir. Organizmalar üzerindeki etkileri, hava hareketi ve denizlere ve okyanuslara göre konumuyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır ve su ortamındaki etkilerinden çok farklıdır (Tablo 1).

Tablo 5

Hava ve su organizmaları için habitat koşulları

(D.F. Mordukhai-Boltovsky'ye göre, 1974)

Kara hayvanları ve bitkileri, olumsuz çevresel faktörlere karşı daha az orijinal olmayan adaptasyonlar geliştirmişlerdir: Vücudun karmaşık yapısı ve kabuğu, yaşam döngülerinin periyodikliği ve ritmi, termoregülasyon mekanizmaları vb. Hayvanların yiyecek arayışında hedeflenen hareketliliği rüzgarla taşınan sporlar, tohumlar ve polenlerin yanı sıra yaşamı tamamen havayla bağlantılı olan bitki ve hayvanlar da gelişmiştir. Toprakla son derece yakın bir işlevsel, kaynak ve mekanik ilişki oluşturulmuştur.

Adaptasyonların çoğu yukarıda abiyotik çevresel faktörlerin karakterize edilmesine örnek olarak tartışılmıştır. Dolayısıyla bunlara pratik derslerde döneceğimiz için artık kendimizi tekrarlamanın bir anlamı yok.

Yaşam alanı olarak toprak

Dünya, toprağın özel bir üst kabuğu olan toprağa (edasfer, pedosfer) sahip olan tek gezegendir. Bu kabuk tarihsel olarak öngörülebilir bir zamanda oluşmuştur; gezegendeki kara yaşamıyla aynı yaştadır. M.V. ilk kez toprağın kökeni hakkındaki soruyu yanıtladı. Lomonosov (“Dünyanın Katmanlarında”): “…toprak, hayvan ve bitki bedenlerinin zamanla çürümesinden kaynaklanmıştır…”. Ve büyük Rus bilim adamı sen. Sen. Dokuchaev (1899: 16) toprağı bağımsız bir doğal vücut olarak adlandıran ilk kişiydi ve toprağın “... herhangi bir bitki, herhangi bir hayvan, herhangi bir mineral ile aynı bağımsız doğal tarihsel vücut... bu bir sonuç, bir işlevdir” olduğunu kanıtladı. belirli bir bölgenin ikliminin, bitki ve hayvan organizmalarının, topografyasının ve ülkenin yaşının toplam, karşılıklı faaliyeti... ve son olarak alt toprak, yani yer ana kayaları... Özünde tüm bu toprak oluşturucu maddeler Tamamen eşdeğer boyuttadırlar ve normal toprağın oluşumunda eşit rol alırlar...”

Ve modern tanınmış toprak bilimcisi N.A. Kaczynski (“Toprak, özellikleri ve yaşamı”, 1975) toprağın şu tanımını vermektedir: “Toprak, iklimin (ışık, ısı, hava, su) ortak etkisiyle işlenen ve değişen kayaların tüm yüzey katmanları olarak anlaşılmalıdır. , bitki ve hayvan organizmaları”.

Toprağın ana yapısal unsurları şunlardır: mineral baz, organik madde, hava ve su.

Mineral bazlı (iskelet)(tüm toprağın %50-60'ı), alttaki dağ (ana, toprağı oluşturan) kayanın hava koşulları nedeniyle aşınması sonucu oluşan inorganik bir maddedir. İskelet parçacık boyutları, kayalar ve taşlardan küçük kum taneleri ve çamur parçacıklarına kadar değişir. Toprağın fizikokimyasal özellikleri esas olarak toprağı oluşturan kayaların bileşimi tarafından belirlenir.

Hem suyun hem de havanın dolaşımını sağlayan toprağın geçirgenliği ve gözenekliliği topraktaki kil ve kum oranına ve parçaların büyüklüğüne bağlıdır. Ilıman iklimlerde toprağın eşit miktarda kil ve kumdan oluşması idealdir. balçık temsil eder. Bu durumda toprakların su basması veya kuruması riski yoktur. Her ikisi de hem bitkiler hem de hayvanlar için eşit derecede yıkıcıdır.

organik madde- toprağın %10'a kadarı ölü biyokütleden oluşur (bitki kütlesi - yaprak, dal ve kök döküntüleri, ölü gövdeler, çimen paçavraları, ölü hayvan organizmaları), mikroorganizmalar ve belirli bitki grupları tarafından ezilir ve toprak humusuna işlenir. hayvanlar ve bitkiler. Organik maddenin ayrışması sonucu oluşan daha basit elementler yine bitkiler tarafından emilir ve biyolojik döngüye dahil olur.

Hava Topraktaki (% 15-25) organik ve mineral parçacıklar arasındaki boşluklarda - gözeneklerde bulunur. Yokluğunda (ağır killi topraklar) veya gözeneklerin suyla doldurulması (su baskını sırasında, permafrostun çözülmesi) topraktaki havalandırma kötüleşir ve anaerobik koşullar gelişir. Bu koşullar altında, oksijen tüketen organizmaların (aeroblar) fizyolojik süreçleri engellenir ve organik maddenin ayrışması yavaşlar. Yavaş yavaş birikerek turba oluştururlar. Büyük turba rezervleri bataklıklar, bataklık ormanları ve tundra toplulukları için tipiktir. Turba birikimi özellikle şu bölgelerde belirgindir: kuzey bölgeleri toprakların soğukluğu ve su basmasının birbirine bağlı olduğu ve birbirini tamamladığı yer.

su Toprakta (%25-30) 4 türle temsil edilir: yerçekimi, higroskopik (bağlı), kılcal ve buhar.

Yerçekimsel– Toprak parçacıkları arasında geniş boşluklar kaplayan hareketli su, kendi ağırlığı altında seviyeye kadar sızar yeraltı suyu. Bitkiler tarafından kolaylıkla emilir.

Higroskopik veya ilgili– toprağın koloidal parçacıklarının (kil, kuvars) etrafında adsorbe edilir ve hidrojen bağları nedeniyle ince bir film şeklinde tutulur. Ne zaman onlardan kurtuldu Yüksek sıcaklık(102-105°C). Bitkilere erişilemez ve buharlaşmaz. Killi topraklarda bu tür su %15'e kadar, kumlu topraklarda ise %5'e kadar bulunur.

Kılcal damar– yüzey gerilimi nedeniyle toprak parçacıklarının etrafında tutulur. Dar gözenekler ve kanallar - kılcal damarlar sayesinde yeraltı suyu seviyesinden yükselir veya yerçekimi suyuna sahip boşluklardan ayrılır. Daha iyi tutun killi topraklar, kolayca buharlaşır. Bitkiler onu kolayca emer.

Genel özellikleri. Evrim sürecinde kara-hava ortamı, su ortamından çok daha sonra hakim oldu. Karadaki yaşam, ancak hem bitkilerde hem de hayvanlarda nispeten yüksek düzeyde bir organizasyonla mümkün olan adaptasyonları gerektiriyordu. Yaşamın kara-hava ortamının bir özelliği, burada yaşayan organizmaların, düşük nem, yoğunluk ve basınç ve yüksek oksijen içeriği ile karakterize edilen hava ve gazlı bir ortamla çevrili olmasıdır. Tipik olarak, bu ortamdaki hayvanlar toprakta (sert alt tabaka) hareket eder ve bitkiler burada kök salır.

Yer-hava ortamında, çalışma ortamı faktörlerinin bir dizi karakteristik özelliği vardır: diğer ortamlara kıyasla daha yüksek ışık yoğunluğu, önemli sıcaklık dalgalanmaları, coğrafi konuma, mevsime ve günün saatine bağlı olarak nemdeki değişiklikler (Tablo 3).

Tablo 3

Hava ve su ortamındaki organizmaların yaşam koşulları (D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974'e göre)

Yukarıdaki faktörlerin etkisi, hava kütlelerinin - rüzgarın hareketi ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Kara-hava ortamındaki canlı organizmalar, evrim sürecinde karakteristik anatomik, morfolojik, fizyolojik, davranışsal ve diğer adaptasyonlar geliştirmiştir. Örneğin, solunum sırasında atmosferik oksijenin doğrudan emilimini sağlayan organlar ortaya çıkmıştır (hayvanların akciğerleri ve trakeaları, bitkilerin stomaları). İskelet oluşumları (hayvan iskeleti, bitkilerin mekanik ve destek dokuları), düşük çevresel yoğunluk koşullarında vücudu destekleyen güçlü bir gelişme göstermiştir. Yaşam döngülerinin periyodikliği ve ritmi, derinin karmaşık yapısı, termoregülasyon mekanizmaları vb. gibi olumsuz faktörlere karşı koruma sağlamak için uyarlamalar geliştirilmiştir. Toprakla yakın bir bağlantı oluşmuştur (hayvan uzuvları, bitki kökleri), Hayvanların yiyecek arama hareketliliği gelişti ve bitkilerin tohumları, meyveleri ve polenleri, uçan hayvanlar hava akımları ortaya çıktı.

Yaşamın yer-hava ortamındaki temel çevresel faktörlerin bitki ve hayvanlar üzerindeki etkisinin özelliklerini ele alalım.

Düşük hava yoğunluğu düşük kaldırma kuvvetine ve önemsiz tartışmaya neden olur. Havanın tüm sakinleri, onlara bağlanma ve destek için hizmet eden dünyanın yüzeyiyle yakından bağlantılıdır. Hava ortamının yoğunluğu, yer yüzeyi boyunca hareket ederken vücuda yüksek direnç sağlamaz ancak dikey olarak hareket etmeyi zorlaştırır. Çoğu organizma için havada kalmak yalnızca yerleşmek veya av aramakla ilişkilidir.

Havanın düşük kaldırma kuvveti, karasal organizmaların maksimum kütlesini ve boyutunu belirler. Dünya yüzeyindeki en büyük hayvanlar, su ortamının devlerinden daha küçüktür. Büyük memeliler (modern bir balinanın büyüklüğü ve kütlesi), kendi ağırlıkları tarafından ezilecekleri için karada yaşayamazlardı. Dev Mezozoik dinozorlar yarı suda yaşayan bir yaşam tarzına öncülük etti. Başka bir örnek: 100 m'ye ulaşan uzun, dik sekoya bitkileri (Sequoja sempervirens) güçlü bir destek odununa sahipken, 50 m'ye kadar büyüyen dev kahverengi alg Macrocystis'in tahallisinde, mekanik elemanlar çekirdekte yalnızca çok zayıf bir şekilde izole edilmiştir. thallusun bir parçası.

Düşük hava yoğunluğu harekete karşı çok az direnç oluşturur. Hava ortamının bu özelliğinin ekolojik faydalarından evrim sırasında birçok kara hayvanı yararlanmış ve uçma yeteneği kazanmıştır. Karadaki tüm hayvan türlerinin %75'i aktif uçuş yeteneğine sahiptir. Bunlar çoğunlukla böcekler ve kuşlardır ancak memeliler ve sürüngenler de vardır. Kara hayvanları esas olarak kas çabalarının yardımıyla uçarlar. Bazı hayvanlar hava akımlarını kullanarak kayabilirler.

Atmosferin alt katmanlarında bulunan havanın hareketliliği, hava kütlelerinin dikey ve yatay hareketi nedeniyle belirli organizma türlerinin pasif uçuşu mümkündür, gelişmiştir. anemokory -- hava akımları ile dağılma. Hava akımlarıyla pasif olarak taşınan organizmalara topluca denir. aeroplankton, su ortamının planktonik sakinlerine benzetilerek. N.M. boyunca pasif uçuş için. Çernova, AM Bylova (1988) organizmalarının özel adaptasyonları vardır - küçük vücut büyüklüğü, aşırı büyüme nedeniyle alanında artış, güçlü parçalanma, kanatların göreceli olarak geniş yüzeyi, ağ kullanımı vb.

Anemokorlu bitki tohumları ve meyveleri ayrıca çok küçük boyutlara (örneğin ateş otu tohumları) veya çeşitli kanat şeklinde (akçaağaç Acer pseudoplatanum) ve paraşüt şeklinde (karahindiba Taraxacum officinale) uzantılara sahiptir.

Rüzgarla tozlaşan bitkilerde polenin aerodinamik özelliklerini geliştiren bir takım adaptasyonlar vardır. Çiçek kabukları genellikle azalır ve anterler hiçbir şekilde rüzgardan korunmaz.

Bitkilerin, hayvanların ve mikroorganizmaların yayılmasında ana rolü dikey konvansiyonel hava akımları ve zayıf rüzgarlar oynar. Fırtınalar ve kasırgaların karasal organizmalar üzerinde de önemli bir çevresel etkisi vardır. Çoğu zaman, özellikle tek yönde esen kuvvetli rüzgarlar, ağaç dallarını ve gövdelerini rüzgar altı tarafına doğru büker ve bayrak şeklinde taçların oluşmasına neden olur.

Güçlü rüzgarların sürekli estiği bölgelerde, küçük uçan hayvanların tür bileşimi, güçlü hava akımlarına karşı koyamadıkları için genellikle zayıftır. Bu yüzden, bal arısı yalnızca 7 - 8 m/s'ye kadar rüzgar gücüyle uçar ve yaprak bitleri - 2,2 m/s'yi aşmayan çok zayıf rüzgarlarla uçar. Bu yerlerdeki hayvanlar, vücudu soğumaya ve nem kaybına karşı koruyan yoğun kabuklar geliştirir. Sürekli kuvvetli rüzgarların olduğu okyanus adalarında kuşlar ve özellikle böcekler çoğunluktadır, uçma yeteneklerini kaybetmişlerdir, kanatları yoktur, çünkü havaya yükselebilenler rüzgar tarafından denize uçup ölürler.

Rüzgar, bitkilerde terleme yoğunluğunda bir değişikliğe neden olur ve özellikle havayı kurutan ve bitkilerin ölümüne yol açabilen kuru rüzgarlar sırasında belirginleşir. Yatay hava hareketlerinin (rüzgarlar) ana ekolojik rolü dolaylıdır ve sıcaklık ve nem gibi önemli çevresel faktörlerin karasal organizmalar üzerindeki etkisini güçlendirmek veya zayıflatmaktan ibarettir. Rüzgarlar hayvanlardan ve bitkilerden nem ve ısı salınımını artırır.

Rüzgâr olduğunda sıcağa dayanmak daha kolay, don daha zor olur ve organizmalar daha hızlı kuruyup soğur.

Karasal organizmalar, düşük hava yoğunluğunun neden olduğu nispeten düşük basınç koşullarında yaşarlar. Genel olarak karadaki organizmalar suda yaşayanlardan daha stenobatiktir, çünkü çevrelerindeki normal basınç dalgalanmaları atmosferin küçük bir kısmına tekabül eder ve örneğin kuşlar gibi yüksek irtifalara çıkanlar için normalin 1/3'ünü aşmaz.

Havanın gaz bileşimi Daha önce tartışıldığı gibi, atmosferin zemin katmanında yüksek difüzyon kapasitesi ve sabitliği nedeniyle oldukça homojendir (oksijen - %20,9, nitrojen - %78,1, m.g. gazlar - %1, karbondioksit - %0,03). konveksiyon ve rüzgar akışlarıyla karışır. Aynı zamanda, yerel kaynaklardan atmosfere giren gaz, damlacık-sıvı, toz (katı) parçacıklarının çeşitli safsızlıkları genellikle önemli çevresel öneme sahiptir.

Oksijen, havadaki sürekli yüksek içeriği nedeniyle karasal ortamda yaşamı sınırlayan bir faktör değildir. Yüksek oksijen içeriği, karasal organizmalarda metabolizmanın artmasına katkıda bulundu ve hayvan homeotermisi, oksidatif süreçlerin yüksek verimliliğine dayanarak ortaya çıktı. Yalnızca belirli yerlerde, belirli koşullar altında, örneğin bitki artıklarının, tahıl rezervlerinin, unların vb. ayrışmasında geçici bir oksijen eksikliği oluşur.

Yüzey hava katmanının belirli alanlarında karbondioksit içeriği oldukça önemli sınırlar içinde değişebilir. Böylece büyük sanayi merkezleri ve şehirlerde rüzgarın yokluğunda konsantrasyonu on kat artabilmektedir.

Bitki fotosentezinin ritmi tarafından belirlenen, zemin katmanlarındaki karbondioksit içeriğinde düzenli günlük değişiklikler vardır (Şekil 17).

Pirinç. 17. Günlük değişiklikler dikey profil Orman havasındaki CO2 konsantrasyonları (W. Larcher, 1978'den)

Orman havasındaki CO2 konsantrasyonunun dikey profilindeki günlük değişiklikler örneğini kullanarak, gün boyunca ağaçların taçları seviyesinde karbondioksitin fotosentez için harcandığı ve rüzgarın yokluğunda fakir bir bölge olduğu gösterilmektedir. Burada CO'nun atmosferden ve topraktan geldiği (toprak solunumu) CO 2 (305 ppm) oluşur. Geceleri, toprak katmanında artan CO2 konsantrasyonuyla sabit bir hava tabakalaşması oluşturulur. Karbondioksitteki mevsimsel dalgalanmalar, çoğunlukla toprak mikroorganizmaları olmak üzere canlı organizmaların solunum hızındaki değişikliklerle ilişkilidir.

Yüksek konsantrasyonlarda karbondioksit toksiktir ancak bu tür konsantrasyonlar doğada nadirdir. Düşük CO 2 içeriği fotosentez sürecini engeller. Sera ve sera çiftçiliği uygulamalarında (kapalı zemin koşullarında) fotosentez oranını arttırmak için karbondioksit konsantrasyonu genellikle yapay olarak arttırılır.

Karasal çevrenin çoğu sakini için hava nitrojeni inert bir gazdır, ancak nodül bakterileri, azotobakteriler ve clostridia gibi mikroorganizmalar onu bağlama ve biyolojik döngüye dahil etme yeteneğine sahiptir.

Temel modern fiziksel ve kimyasal kirlilik Atmosfer antropojeniktir: sanayi ve ulaşım işletmeleri, toprak erozyonu vb. Bu nedenle kükürt dioksit, hava hacminin elli binde biri ile milyonda biri arasındaki konsantrasyonlarda bitkiler için toksiktir. Likenler ortamda kükürt dioksit izleri bulunduğunda ölürler. Bu nedenle SO2'ye karşı özellikle hassas olan bitkiler sıklıkla havadaki içeriğinin göstergesi olarak kullanılır. Yaygın ladin ve çam, akçaağaç, ıhlamur ve huş ağacı dumana karşı hassastır.

Işık modu. Dünya yüzeyine ulaşan radyasyon miktarı, bölgenin coğrafi enlemi, günün uzunluğu, atmosferin şeffaflığı ve güneş ışınlarının geliş açısına göre belirlenmektedir. Farklı hava koşullarında güneş sabitinin %42-70'i Dünya yüzeyine ulaşır. Atmosferden geçerken Güneş radyasyonu Sadece niceliksel olarak değil aynı zamanda bileşimde de bir takım değişikliklere uğrar. Kısa dalga radyasyonu ozon kalkanı ve havadaki oksijen tarafından emilir. Kızılötesi ışınlar atmosferde su buharı ve karbondioksit tarafından emilir. Geri kalanı doğrudan veya dağınık radyasyon şeklinde Dünya yüzeyine ulaşır.

Doğrudan ve dağınık güneş radyasyonunun kombinasyonu toplam radyasyonun 7 ila 7"sini oluştururken, bulutlu günlerde dağınık radyasyon %100'dür. Yüksek enlemlerde yaygın radyasyon hakimken, tropik bölgelerde doğrudan radyasyon hakimdir. Dağınık radyasyon, öğlen sarı-kırmızı ışınların% 80'ine kadarını, doğrudan radyasyonu -% 30 ila 40'ını içerir. Açıkça güneşli günler Dünya yüzeyine ulaşan güneş ışınımının %45'i görünür ışık (380 - 720 nm) ve %45'i kızılötesi ışınımdan oluşur. Sadece %10'u geliyor morötesi radyasyon. Radyasyon rejimi atmosferik tozdan önemli ölçüde etkilenir. Kirlilik nedeniyle bazı şehirlerde aydınlatma şehir dışındaki aydınlatmanın %15'i veya daha az olabiliyor.

Dünya yüzeyindeki aydınlatma büyük farklılıklar gösterir. Her şey Güneş'in ufkun üzerindeki yüksekliğine veya güneş ışınlarının geliş açısına, günün uzunluğuna, hava koşullarına ve atmosferin şeffaflığına bağlıdır (Şekil 18).

Pirinç. 18. Güneş'in ufuktaki yüksekliğine bağlı olarak güneş radyasyonunun dağılımı (A 1 - yüksek, A 2 - düşük)

Mevsime ve günün saatine bağlı olarak ışık yoğunluğu da dalgalanır. Dünyanın belirli bölgelerinde ışığın kalitesi de eşit değildir; örneğin uzun dalga (kırmızı) ve kısa dalga (mavi ve ultraviyole) ışınlarının oranı. Kısa dalga ışınlarının atmosfer tarafından uzun dalga ışınlara göre daha fazla emildiği ve saçıldığı bilinmektedir. Bu nedenle dağlık bölgelerde her zaman daha fazla kısa dalga güneş radyasyonu vardır.

Ağaçlar, çalılar ve bitki bitkileri alanı gölgeler ve özel bir mikro iklim oluşturarak radyasyonu zayıflatır (Şekil 19).

Pirinç. 19.

A - nadir bir çam ormanında; B - mısır mahsullerinde Gelen fotosentetik olarak aktif radyasyonun %6-12'si ekim yüzeyinden yansıtılır (R)

Böylece, farklı habitatlarda, yalnızca radyasyonun yoğunluğu değil, aynı zamanda spektral bileşimi, bitkilerin aydınlatma süresi, farklı yoğunluktaki ışığın mekansal ve zamansal dağılımı vb. de farklılık gösterir. Buna göre organizmaların bir ortamda hayata adaptasyonları Bir veya başka bir ışık rejimi altındaki karasal ortam da çeşitlidir. Daha önce de belirttiğimiz gibi ışıkla ilgili olarak üç ana bitki grubu vardır: ışık seven(heliofitler), gölgeyi seven(sciofitler) ve gölgeye dayanıklı. Işığı seven ve gölgeyi seven bitkiler, ekolojik optimum konumlarına göre farklılık gösterir.

Işığı seven bitkilerde tam güneş ışığı alan bölgede bulunur. Güçlü gölgelemenin onlar üzerinde moral bozucu bir etkisi vardır. Bunlar açık arazi bitkileri veya iyi aydınlatılmış bozkır ve çayır otları (çimliğin üst tabakası), kaya likenleri, yaprak döken ormanların erken ilkbahar otsu bitkileri, çoğu ekili bitkiler Açık zemin ve yabani otlar vb. Gölgeyi seven bitkiler, düşük ışıklı alanlarda optimuma sahiptir ve güçlü ışığa tahammül edemezler. Bunlar esas olarak karmaşık bitki topluluklarının alt gölgeli katmanlarıdır; burada gölgeleme, ışığın daha uzun bitkiler ve birlikte yaşayanlar tarafından "kesilmesinin" sonucudur. Buna birçok iç mekan ve sera bitkisi dahildir. Çoğunlukla bunlar tropik ormanların otsu örtüsünden veya epifit florasından gelir.

Gölgeye dayanıklı bitkilerde ışıkla ilişkinin ekolojik eğrisi biraz asimetriktir, çünkü tam ışıkta daha iyi büyüyüp gelişirler, ancak düşük ışığa da iyi uyum sağlarlar. Karasal ortamlarda yaygın ve oldukça esnek bir bitki grubudur.

Yer-hava ortamındaki bitkiler aşağıdakilere adaptasyonlar geliştirmiştir: farklı koşullarışık rejimi: anatomik-morfolojik, fizyolojik vb.

Anatomik ve morfolojik adaptasyonların açık bir örneği, farklı ışık koşullarındaki görünümdeki değişikliktir; örneğin, sistematik konumda ilişkili olan ancak farklı ışık koşullarında yaşayan (çayır çanı - Campanula patula ve orman) bitkilerdeki yaprak bıçaklarının eşit olmayan boyutu. C. trachelium, tarla menekşesi - Viola arvensis, tarlalarda, çayırlarda, orman kenarlarında ve orman menekşelerinde yetişir - V. mirabilis), şek. 20.

Pirinç. 20. Yaprak boyutlarının bitki yaşam koşullarına göre dağılımı: ıslaktan kuruya ve gölgeden güneşliye

Not. Gölgeli alan doğada geçerli olan koşullara karşılık gelir

Fazla ışık ve ışık eksikliği koşullarında, bitkilerdeki yaprak bıçaklarının mekansal düzeni önemli ölçüde değişir. Heliofit bitkilerinde yapraklar, en "tehlikeli" gündüz saatlerinde radyasyon akışını azaltacak şekilde yönlendirilmiştir. Yaprak bıçakları dikey olarak veya yatay düzleme geniş bir açıyla yerleştirilmiştir, bu nedenle gün boyunca yapraklar çoğunlukla kayan ışınlar alır (Şekil 21).

Bu özellikle birçok bozkır bitkisinde belirgindir. Alınan radyasyonun zayıflamasına ilginç bir adaptasyon, sözde "pusula" bitkilerindedir (yabani marul - Lactuca serriola, vb.). Yabani marulun yaprakları kuzeyden güneye doğru aynı düzlemde bulunur ve öğlen saatlerinde yaprak yüzeyine radyasyon girişi minimum düzeydedir.

Gölgeye dayanıklı bitkilerde yapraklar, gelen ışınımı maksimum miktarda alacak şekilde düzenlenir.

Pirinç. 21.

1,2 - farklı eğim açılarına sahip yapraklar; S 1, S 2 - onlara ulaşan doğrudan radyasyon; Stot - bitkiye toplam alımı

Çoğu zaman, gölgeye dayanıklı bitkiler koruyucu hareketler yapabilir: güçlü ışığa maruz kaldığında yaprak bıçaklarının konumunu değiştirir. Kıvrılmış oxalis yapraklarıyla kaplı çimenlik alanlar, büyük güneş patlamalarının konumuyla nispeten tam olarak çakışıyor. Güneş ışınımının ana alıcısı olan yaprağın yapısında bir dizi uyarlanabilir özellik not edilebilir. Örneğin, birçok heliofitte yaprak yüzeyi güneş ışığını yansıtmaya (parlak - defnede, hafif tüylü bir kaplamayla kaplı - kaktüste, sütleğende) veya etkilerini zayıflatmaya (kalın kütikül, yoğun tüylenme) yardımcı olur. Yaprağın iç yapısı, palizat dokusunun güçlü gelişimi ve çok sayıda küçük ve hafif kloroplastın varlığı ile karakterize edilir (Şekil 22).

Kloroplastların aşırı ışığa karşı koruyucu reaksiyonlarından biri, ışık bitkilerinde açıkça ifade edilen, hücre içinde yön değiştirme ve hareket etme yetenekleridir.

Parlak ışıkta kloroplastlar hücrede duvar pozisyonunda bulunur ve ışınların yönüne doğru bir “kenar” haline gelir. Düşük ışıkta hücre içinde dağınık olarak dağılırlar veya alt kısmında birikir.

Pirinç. 22.

1 - porsuk ağacı; 2- karaçam; 3 - toynak; 4 - bahar temiz otu (T.K. Goryshina, E.G. Spring, 1978'e göre)

Fizyolojik adaptasyonlar Bitkiler, toprak-hava ortamının ışık koşullarına kadar çeşitli yaşamsal fonksiyonları yerine getirir. Işığı seven bitkilerde büyüme süreçlerinin, gölgeli bitkilere kıyasla ışık eksikliğine daha duyarlı tepki verdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, gövdelerin uzaması artar ve bu da bitkilerin ışığa ve bitki topluluklarının üst katmanlarına geçmesine yardımcı olur.

Işığa verilen ana fizyolojik adaptasyonlar fotosentez alanında yatmaktadır. Genel anlamda ışık yoğunluğuna bağlı olarak fotosentezdeki değişim “fotosentez ışık eğrisi” ile ifade edilir. Aşağıdaki parametreleri ekolojik öneme sahiptir (Şekil 23).

• 1. Eğrinin ordinat ekseniyle kesişme noktası (Şekil 23, A) tamamen karanlıkta bitkilerdeki gaz değişiminin büyüklüğüne ve yönüne karşılık gelir: fotosentez yoktur, solunum gerçekleşir (absorbsiyon değil, CO2 salınımı), dolayısıyla a noktası x ekseninin altında yer alır.
• 2. Işık eğrisinin apsis ekseni ile kesişme noktası (Şekil 23, B)"telafi noktasını", yani fotosentezin (CO2 emiliminin) solunumu (CO2 salınımını) dengelediği ışık yoğunluğunu karakterize eder.
• 3. Artan ışıkla birlikte fotosentezin yoğunluğu yalnızca belirli bir sınıra kadar artar, daha sonra sabit kalır - fotosentezin ışık eğrisi bir "doygunluk platosuna" ulaşır.

Pirinç. 23.

A - genel diyagram; B - ışığı seven (1) ve gölgeye dayanıklı (2) bitkiler için eğriler

İncirde. Şekil 23'te bükülme alanı geleneksel olarak düzgün bir eğri ile tanımlanır ve bunun kırılması bir noktaya karşılık gelir. V. c noktasının x eksenine (d noktası) izdüşümü "doymuş" ışık yoğunluğunu, yani ışığın artık fotosentez yoğunluğunu artırmadığı değeri karakterize eder. Ordinat eksenine projeksiyon (nokta D) belirli bir yer-hava ortamında belirli bir tür için en yüksek fotosentez yoğunluğuna karşılık gelir.

4. Işık eğrisinin önemli bir özelliği, artan radyasyonla (nispeten düşük ışık yoğunluğu bölgesinde) fotosentezdeki artış derecesini yansıtan apsise olan eğim açısıdır (a).

Bitkiler ışığa tepkilerinde mevsimsel dinamikler sergiler. Yani kıllı sazda (Carex pilosa) ilkbaharın başlarında ormanda, yeni ortaya çıkan yapraklar 20 - 25 bin lükste fotosentezin ışık doygunluğu platosuna sahiptir; aynı türlerde yaz gölgelemesi ile fotosentezin ışığa bağımlılığının eğrileri “gölge” parametrelerine karşılık gelir; Yapraklar zayıf ışığı ışığı daha verimli kullanma yeteneği kazanır, aynı yapraklar yapraksız bir bahar ormanının gölgesi altında kışı geçirdikten sonra yine fotosentezin "ışık" özelliklerini sergiler.

Keskin bir ışık eksikliği sırasında benzersiz bir fizyolojik adaptasyon şekli, bitkinin fotosentez yapma yeteneğinin kaybı ve hazır organik maddelerle heterotrofik beslenmeye geçiştir. Bazen böyle bir geçiş, örneğin gölgeli orkideler gibi bitkilerin klorofil kaybına bağlı olarak geri döndürülemez hale gelir. Ladin ormanları(Goodyera repens, Weottia nidus avis), dönme (Monotropa hipopitys). Ağaçlardan ve diğer bitkilerden elde edilen ölü organik maddelerle yaşarlar. Bu method beslenmeye saprofitik, bitkilere ise denir saprofitler.

Gündüz ve gece aktivitesi olan kara hayvanlarının büyük çoğunluğu için görme, yönlendirme yöntemlerinden biridir ve önemli av aramak için. Birçok hayvan türünün de renkli görüşü vardır. Bu bakımdan hayvanlar, özellikle kurbanlar, uyum sağlama özellikleri geliştirmişlerdir. Bunlar koruyucu, kamuflaj ve uyarı renklendirmesini, koruyucu benzerliği, taklitçiliği vb. içerir. Yüksek bitkilerin parlak renkli çiçeklerinin görünümü aynı zamanda tozlayıcıların görsel aparatlarının özellikleriyle ve sonuçta çevrenin ışık rejimiyle de ilişkilidir.

Su modu. Nem eksikliği en yaygın olanlardan biridir. zorunlu özellikler Kara-hava yaşam ortamı. Karasal organizmaların evrimi, nemi elde etme ve korumaya uyum sağlama yoluyla gerçekleşti. Karadaki çevrenin nem rejimleri, yılda birkaç bin milimetre yağışın düştüğü havanın su buharıyla tam ve sürekli doygunluğundan (ekvator ve muson-tropikal iklim bölgeleri) kuru ortamda neredeyse tamamen yokluğuna kadar değişir. çöl havası. Böylece tropik çöllerde yıllık ortalama yağış miktarı 100 mm'den azdır ve aynı zamanda her yıl yağmur yağmaz.

Yıllık yağış miktarı her zaman organizmaların su kaynağını değerlendirmeyi mümkün kılmaz, çünkü aynı miktar çöl iklimini (subtropiklerde) ve çok nemli olanı (Kuzey Kutbu'nda) karakterize edebilir. Yağış ve buharlaşma oranı (serbest su yüzeyinden toplam yıllık buharlaşma) önemli bir rol oynar; bu da aynı değildir. farklı bölgeler Küre. Bu değerin yıllık yağış miktarını aştığı alanlara denir. kurak(kuru, kurak). Örneğin burada bitkiler büyüme mevsiminin çoğunda nemden yoksundur. Bitkilere nem sağlanan alanlara denir nemli, veya ıslak. Geçiş bölgeleri sıklıkla tanımlanır - yarı kurak(yarı kurak).

Bitki örtüsünün yıllık ortalama yağış ve sıcaklığa bağımlılığı Şekil 2'de gösterilmektedir. 24.

Pirinç. 24.

1 - tropik orman; 2 -- yaprak döken orman; 3 - bozkır; 4 - çöl; 5 - iğne yapraklı orman; 6 -- arktik ve dağ tundraları

Karasal organizmaların su temini yağış rejimine, rezervuarların varlığına, toprak nem rezervlerine, yeraltı suyunun yakınlığına vb. bağlıdır. Bu, karasal organizmalarda çeşitli su tedarik rejimlerine birçok adaptasyonun gelişmesine katkıda bulunmuştur.

İncirde. Şekil 25, soldan sağa, suda yaşayan, boşluksuz hücreli alt alglerden birincil poikilohidrik karasal alglere geçişi, su yeşili ve karofitlerde boşluk oluşumunu, boşluklu tallofitlerden homoyohidrik kormofitlere geçişi (yosunların - hidrofitlerin dağılımı) göstermektedir. hala yüksek nemli havaya sahip habitatlarla sınırlıdır, kuru habitatlarda yosunlar ikincil poikilohidrik hale gelir); eğrelti otları ve kapalı tohumlular arasında (ancak açık tohumlular arasında değil) ikincil poikilohidrik formlar da vardır. Yapraklı bitkilerin çoğu, terlemeye karşı kütiküler korumanın varlığı ve hücrelerindeki güçlü vakuolizasyon nedeniyle homoyohidriktir. Hayvanların ve bitkilerin kserofilitesinin yalnızca yer-hava ortamının karakteristik özelliği olduğu unutulmamalıdır.

Pirinç. 2

Yağış (yağmur, dolu, kar), su sağlama ve nem rezervleri oluşturmanın yanı sıra sıklıkla başka bir çevresel rol oynar. Örneğin şiddetli yağmurlar sırasında toprağın nemi emmek için zamanı yoktur, su güçlü akarsular halinde hızla akar ve çoğu zaman zayıf köklü bitkileri, küçük hayvanları ve verimli toprağı göllere ve nehirlere taşır. Taşkın yataklarında yağmur su baskınlarına neden olabilir ve dolayısıyla orada yaşayan bitki ve hayvanlar üzerinde olumsuz etkiler yaratabilir. Periyodik olarak su basan yerlerde, taşkın yatağının eşsiz faunası ve florası oluşur.

Dolu yağışının bitki ve hayvanlar üzerinde de olumsuz etkisi vardır. Bu doğal afet nedeniyle bazen bireysel tarlalardaki tarım ürünleri tamamen yok oluyor.

Kar örtüsünün ekolojik rolü çeşitlidir. Yenileme tomurcukları toprağın içinde veya yüzeyine yakın olan bitkiler ve birçok küçük hayvan için kar, onları düşük kış sıcaklıklarından koruyan, ısı yalıtımlı bir örtü görevi görür. 20 cm'lik kar tabakasında donlar -14°C'nin üzerinde olduğunda toprak sıcaklığı 0,2°C'nin altına düşmez. Derin kar örtüsü, yapraklarını dökmeden kar altına giren Veronica officinalis, toynaklı çimen vb. bitkilerin yeşil kısımlarını donmaktan korur. Küçük kara hayvanları, kışın aktif bir yaşam tarzı sürdürerek, kar altında ve kalınlığında çok sayıda geçit galerisi oluşturur. Karlı kışlarda güçlendirilmiş yiyeceklerin varlığında kemirgenler (odun fareleri ve sarı boğazlı fareler, bir dizi tarla faresi, su faresi ve benzeri.). Şiddetli donlarda ela orman tavuğu, keklik ve kara orman tavuğu kar altında saklanır.

Kışın kar örtüsü, özellikle yüzeyde bir buz kabuğu oluştuğunda, genellikle büyük hayvanların yiyecek almasını ve hareket etmesini engeller. Böylece geyik (Alces alces) 50 cm derinliğe kadar kar tabakasını serbestçe aşar, ancak buna daha küçük hayvanlar erişemez. Çoğunlukla karlı kışlarda karaca ve yaban domuzlarının ölümü görülür.

Büyük miktarda kar, bitkiler üzerinde de olumsuz etkiye sahiptir. Kar parçaları veya kar püskürtücüler şeklindeki mekanik hasara ek olarak, kalın bir kar tabakası bitkilerin sönmesine ve özellikle uzun bir ilkbaharda kar eridiğinde bitkilerin ıslanmasına neden olabilir.

Pirinç. 26.

Bitkiler ve hayvanlar, kar yağışının az olduğu kış aylarında düşük sıcaklıklardan ve kuvvetli rüzgarlardan muzdariptir. Böylece karın az olduğu yıllarda fare benzeri kemirgenler, köstebekler ve diğer küçük hayvanlar ölür. Aynı zamanda kışın yağışların kar şeklinde düştüğü enlemlerde bitki ve hayvanlar tarihsel olarak karda veya kar yüzeyinde yaşamaya adapte olmuş, çeşitli anatomik, morfolojik, fizyolojik, davranışsal ve diğer özellikler geliştirmişlerdir. Örneğin, bazı hayvanlarda kışın bacaklarının destek yüzeyi kalın kıllarla (Şekil 26), tüylerle ve azgın pullarla aşırı büyüyerek artar.

Diğerleri ise hareketsiz bir duruma (uyku, hazırda bekletme, diyapause) göç eder veya düşer. Bazı hayvanlar belirli yem türleriyle beslenmeye geçiyor.

Pirinç. 5.27.

Kar örtüsünün beyazlığı karanlık hayvanları ortaya çıkarıyor. Karpuz ve tundra kekliği, ermin (Şek. 27), dağ tavşanı, gelincik ve kutup tilkisindeki mevsimsel renk değişimi şüphesiz arka plan rengine uyacak kamuflaj seçimiyle ilişkilidir.

Yağış, organizmalar üzerindeki doğrudan etkisinin yanı sıra, daha önce de belirtildiği gibi, su metabolizmalarının yoğunluğunu etkilediği için bitkilerin ve hayvanların yaşamında önemli bir rol oynayan belirli bir hava nemini belirler. Hayvanların vücut yüzeyinden buharlaşma ve bitkilerde terleme daha yoğun olduğundan, hava su buharına daha az doyurulur.

Yağmur şeklinde düşen damlacık-sıvı nemin yer üstü kısımları tarafından emilmesinin yanı sıra havadan gelen buharlı nemin, daha yüksek bitkilerde emilmesi, yaprakların tüm yüzeyi boyunca nemi emen tropik ormanların epifitlerinde bulunur ve hava kökleri. Saxauls - Halaxylon persicum, H. aphyllum gibi bazı çalı ve ağaçların dalları havadaki buharlı nemi emebilir. Yüksek sporlu bitkilerde ve özellikle alçak bitkilerde, nemin toprak üstü kısımlardan emilmesi, su beslemenin (yosunlar, likenler vb.) yaygın bir yöntemidir. Nem eksikliği nedeniyle yosunlar ve likenler hayatta kalabilir uzun zaman havayla kurumaya yakın bir durumda, askıya alınmış animasyona düşüyor. Ancak yağmur yağar yağmaz, bu bitkiler toprağın tüm kısımlarındaki nemi hızla emer, yumuşaklık kazanır, turgoru geri kazandırır ve fotosentez ve büyüme süreçlerine devam eder.

Oldukça nemli karasal habitatlarda bulunan bitkilerde, genellikle fazla nemin giderilmesine ihtiyaç duyulur. Kural olarak, bu, toprak iyi ısındığında ve kökler aktif olarak suyu emdiğinde ve terleme olmadığında (sabahları veya sis sırasında, hava nemi% 100 olduğunda) olur.

Aşırı nem şu şekilde giderilir: guttasyon -- bu, yaprağın kenarı boyunca veya ucunda bulunan özel boşaltım hücreleri yoluyla suyun salınmasıdır (Şek. 28).

Pirinç. 28.

1 - tahıllarda, 2 - çileklerde, 3 - lalelerde, 4 - süt otunda, 5 - Sarmatian bellevalia'da, 6 - yoncada

Sadece higrofitler değil, birçok mezofit de gutasyon yeteneğine sahiptir. Örneğin Ukrayna bozkırlarında tüm bitki türlerinin yarısından fazlasında guttasyon bulundu. Birçok çayır otu o kadar nemlendirir ki toprak yüzeyini ıslatır. Hayvanlar ve bitkiler yağışların mevsimsel dağılımına, miktarına ve niteliğine bu şekilde uyum sağlar. Bu, bitki ve hayvanların bileşimini, gelişim döngülerindeki belirli aşamaların zamanlamasını belirler.

Nem ayrıca sıcaklık değiştiğinde genellikle havanın zemin katmanında meydana gelen su buharının yoğunlaşmasından da etkilenir. Akşamları sıcaklık düştüğünde çiy ortaya çıkar. Çoğu zaman çiy, bitkileri bol miktarda ıslatacak, toprağa akacak, havadaki nemi artıracak ve özellikle çok az yağış olduğunda canlı organizmalar için uygun koşullar yaratacak miktarlarda düşer. Bitkiler çiy birikmesine katkıda bulunur. Geceleri soğuyarak su buharını kendi üzerlerinde yoğunlaştırırlar. Nem rejimi sislerden, kalın bulutlardan ve diğer doğa olaylarından önemli ölçüde etkilenir.

Bitki habitatını su faktörüne göre niceliksel olarak karakterize ederken, yalnızca havadaki değil topraktaki nemin içeriğini ve dağılımını yansıtan göstergeler kullanılır. Toprak suyu, veya toprak nemi, bitkiler için ana nem kaynaklarından biridir. Topraktaki su parçalı bir halde, farklı boyut ve şekillerde gözeneklerle serpiştirilmiş durumdadır ve geniş yüzey toprakla olan bölümü, çok sayıda katyon ve anyon içerir. Bu nedenle toprak nemi fiziksel ve kimyasal özellikler açısından heterojendir. Toprakta bulunan suyun tamamı bitkiler tarafından kullanılamaz. Toprak suyu, fiziksel durumuna, hareketliliğine, bulunabilirliğine ve bitkiler için önemine göre yerçekimi, higroskopik ve kılcal olarak ayrılır.

Toprak ayrıca tüm susuz gözenekleri kaplayan buharlı nem içerir. Bu neredeyse her zaman (çöl toprakları hariç) doymuş su buharıdır. Sıcaklık 0°C'nin altına düştüğünde toprak nemi buza dönüşür (başlangıçta serbest su, daha fazla soğumayla birlikte bağlı suyun bir kısmı).

Toprağın tutabileceği toplam su miktarına (fazla su ilave edilip damlaması durana kadar beklenerek belirlenir) denir. alan nem kapasitesi

Sonuç olarak topraktaki toplam su miktarı, bitkilere sağlanan nem miktarını karakterize edemez. Bunu belirlemek için solma katsayısını toplam su miktarından çıkarmak gerekir. Bununla birlikte, fiziksel olarak erişilebilir toprak suyu, düşük toprak sıcaklığı, toprak suyu ve toprak havasındaki oksijen eksikliği, toprak asitliği ve toprak suyunda çözünmüş mineral tuzlarının yüksek konsantrasyonu nedeniyle bitkiler için fizyolojik olarak her zaman mevcut değildir. Suyun kökler tarafından emilmesi ile yapraklar tarafından salınması arasındaki tutarsızlık, bitkilerin solmasına neden olur. Bitkilerin sadece toprak üstü kısımlarının değil aynı zamanda kök sisteminin gelişimi de fizyolojik olarak mevcut su miktarına bağlıdır. Kuru topraklarda yetişen bitkilerde kök sistemi, kural olarak ıslak topraklara göre daha dallı ve daha güçlüdür (Şekil 29).

Pirinç. 29.

1 -- çok yağışlı; 2 - ortalama olarak; 3-düşük seviyede

Toprak nemi kaynaklarından biri yeraltı suyudur. Seviyeleri düşük olduğunda kılcal su toprağa ulaşmaz ve toprağın su rejimini etkilemez. Toprağın tek başına yağış nedeniyle nemlendirilmesi, nem oranında güçlü dalgalanmalara neden olur ve bu da genellikle bitkileri olumsuz etkiler. Çok yüksek yeraltı suyu seviyesi de zararlıdır çünkü toprağın su basmasına, oksijenin tükenmesine ve mineral tuzlarının zenginleşmesine yol açar. Hava koşullarından bağımsız olarak sürekli toprak nemi, optimum seviye yeraltı suyu.

Sıcaklık rejimi. Ayırt edici özellik yer-hava ortamı büyük ölçekli sıcaklık dalgalanmaları. Karasal alanların çoğunda günlük ve yıllık sıcaklık aralıkları onlarca derecedir. Hava sıcaklığındaki değişiklikler özellikle çöllerde ve kutup altı kıtasal bölgelerde belirgindir. Örneğin çöllerdeki mevsimsel sıcaklık aralığı Orta Asya 68--77°C ve günlük 25-- 38°C. Yakutsk civarında Ocak ayı ortalama sıcaklığı 43°C, Temmuz ayı ortalama sıcaklığı +19°C, yıllık sıcaklık aralığı ise -64 ile +35°C arasındadır. Trans-Urallarda, hava sıcaklığındaki yıllık değişim keskindir ve farklı yıllarda kış ve ilkbahar aylarındaki sıcaklıklardaki büyük değişkenlik ile birleşir. En soğuk ay Ocak ayıdır, ortalama hava sıcaklığı -16 ila -19°C arasında değişir, bazı yıllarda -50°C'ye kadar düşer, en sıcak ay ise 17,2 ila 19,5°C sıcaklıkla Temmuz ayıdır. Maksimum pozitif sıcaklıklar 38--41°C'dir.

Toprak yüzeyindeki sıcaklık dalgalanmaları daha da belirgindir.

Karasal bitkiler, toprak yüzeyine, yani gelen ışınların bir ortamdan diğerine veya başka bir şekilde şeffaftan opaklığa geçişinin gerçekleştiği "arayüze" bitişik bir bölgeyi işgal eder. Bu yüzeyde özel bir termal rejim yaratılır: Gündüzleri ısı ışınlarının emilmesi nedeniyle güçlü bir ısınma olur, geceleri radyasyon nedeniyle güçlü bir soğutma olur. Buradan, zemindeki hava katmanı, en keskin günlük sıcaklık dalgalanmalarını yaşar ve bu dalgalanmalar en çok çıplak toprakta görülür.

Örneğin bitki habitatlarının termal rejimi, doğrudan bitki örtüsündeki sıcaklık ölçümlerine dayanarak karakterize edilir. Otsu topluluklarda meşçerenin içinde ve yüzeyinde, belirli bir dikey sıcaklık farkının olduğu ormanlarda ise farklı yüksekliklerdeki birçok noktada ölçümler yapılır.

Karasal organizmaların çevredeki sıcaklık değişimlerine karşı direnci değişiklik gösterir ve yaşamlarının gerçekleştiği belirli habitatlara bağlıdır. Bu nedenle, karasal yapraklı bitkiler çoğunlukla geniş bir sıcaklık aralığında büyürler, yani eurytermiktirler. Aktif durumdaki ömürleri kural olarak 5 ila 55°C arasında uzanırken, bu bitkiler 5 ila 40°C arasında verimlidir. Açık bir günlük sıcaklık değişimi ile karakterize edilen kıtasal bölgelerdeki bitkiler, gecenin gündüzden 10-15°C daha soğuk olduğu zamanlarda en iyi şekilde gelişir. Bu, ılıman bölgedeki çoğu bitki için - 5-10 ° C sıcaklık farkıyla ve daha da küçük genliğe sahip tropikal bitkiler - yaklaşık 3 ° C için geçerlidir (Şekil 30).

Pirinç. otuz.

Poikilotermik organizmalarda sıcaklığın (T) artmasıyla birlikte gelişme süresi (t) giderek daha hızlı azalır. Gelişme oranı Vt, Vt formülüyle ifade edilebilir. = 100/ton.

Belirli bir gelişim aşamasına ulaşmak (örneğin böceklerde - bir yumurtadan), yani. Hayali aşama olan pupa dönemi her zaman belirli bir miktarda sıcaklık gerektirir. Etkin sıcaklığın (gelişmenin sıfır noktasının üzerindeki sıcaklık, yani T-To) gelişme süresine (t) göre çarpımı türe özgü olanı verir termal sabit geliştirme c=t(T--To). Bu denklemi kullanarak, örneğin bir bitki zararlısının kontrolünün etkili olduğu belirli bir gelişim aşamasının başlangıç ​​zamanını hesaplayabilirsiniz.

Poikilothermic organizmalar olarak bitkilerin kendi sabit vücut sıcaklıkları yoktur. Sıcaklıkları termal denge, yani enerji emilimi ve salınımı oranı ile belirlenir. Bu değerler hem ortamın (radyasyonun gelişinin boyutu, çevredeki havanın sıcaklığı ve hareketi) hem de bitkilerin birçok özelliğine (bitkinin rengi ve diğer optik özellikleri, bitkinin boyutu ve konumu) bağlıdır. yapraklar vb.). Birincil rol, sıcak habitatlarda bitkilerin şiddetli aşırı ısınmasını önleyen terlemenin soğutma etkisi tarafından oynanır. Yukarıdaki nedenlerin bir sonucu olarak, bitkilerin sıcaklığı genellikle ortam sıcaklığından (çoğunlukla oldukça önemli ölçüde) farklılık gösterir. Burada üç olası durum vardır: Tesis sıcaklığının ortam sıcaklığından yüksek olması, düşük olması, eşit veya çok yakın olması. Bitki sıcaklığının hava sıcaklığı üzerindeki fazlalığı yalnızca yüksek sıcaklıktaki bölgelerde değil, aynı zamanda daha soğuk habitatlarda da meydana gelir. Bu, bitkilerin güneş ışınımının emilimini artıran koyu rengi veya diğer optik özelliklerinin yanı sıra terlemeyi azaltmaya yardımcı olan anatomik ve morfolojik özellikleriyle kolaylaştırılır. Arktik bitkiler oldukça belirgin bir şekilde ısınabilir (Şek. 31).

Diğer bir örnek ise Alaska'daki cüce söğüt - Salix arctica'dır; yaprakları gündüzleri havadan 2-11 °C daha sıcaktır ve hatta kutupsal "24 saatlik gün" sırasında geceleri bile 1-3 °C daha sıcaktır.

Erken ilkbahar efemeroidleri için, "kardelenler" olarak adlandırılan yaprakların ısıtılması, güneşli ama yine de soğuk havalarda oldukça yoğun fotosentez fırsatı sağlar. bahar günleri. Soğuk habitatlar veya mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarıyla ilişkili olanlar için bitki sıcaklığındaki artış ekolojik açıdan çok önemlidir, çünkü fizyolojik süreçler bu sayede belirli bir dereceye kadar çevredeki termal arka plandan bağımsız hale gelir.

Pirinç. 31.

Sağda biyosferdeki yaşam süreçlerinin yoğunluğu görülüyor: 1 - en soğuk hava katmanı; 2 - sürgün büyümesinin üst sınırı; 3, 4, 5 - yaşam süreçlerinin en büyük faaliyet bölgesi ve maksimum organik madde birikimi; 6 - permafrost seviyesi ve alt köklenme sınırı; 7 - en düşük toprak sıcaklığının olduğu alan

Çevreleyen havaya kıyasla bitkilerin sıcaklığındaki bir azalma, çoğunlukla bitkilerin yaprak yüzeyinin büyük ölçüde azaldığı ve artan terlemenin aşırı ısının giderilmesine yardımcı olduğu karasal kürenin (çöl, bozkır) yüksek oranda aydınlatılmış ve ısıtılmış alanlarında gözlenir ve aşırı ısınmayı önler. Genel anlamda bitkilerin toprak üstü kısımlarının sıcaklığının sıcak habitatlarda daha düşük, soğuk habitatlarda ise hava sıcaklığından daha yüksek olduğunu söyleyebiliriz. Bitki sıcaklığının ortam hava sıcaklığı ile çakışması daha az yaygındır - güçlü bir radyasyon akışını ve yoğun terlemeyi hariç tutan koşullarda, örneğin ormanların gölgelik altındaki otsu bitkilerde ve açık alanlarda - bulutlu havalarda veya yağmur sırasında .

Genel olarak karasal organizmalar suda yaşayanlardan daha fazla euritermiktir.

Yer-hava ortamında yaşam koşulları, varlığı nedeniyle karmaşıktır. Hava değişiklikleri. Hava durumu, atmosferin dünya yüzeyinde yaklaşık 20 km yüksekliğe (troposfer sınırı) kadar sürekli değişen durumudur. Hava durumu değişkenliği, hava sıcaklığı ve nem, bulutluluk, yağış, rüzgar gücü ve yönü vb. gibi çevresel faktörlerin kombinasyonundaki sürekli değişikliklerle kendini gösterir (Şekil 32).

Pirinç. 32.

Hava değişiklikleri, yıllık döngüdeki düzenli değişimleriyle birlikte, karasal organizmaların varoluş koşullarını önemli ölçüde zorlaştıran periyodik olmayan dalgalanmalarla karakterize edilir. İncirde. Şekil 33, morina güvesi tırtıl Carpocapsa pomonella örneğini kullanarak, ölüm oranının sıcaklığa ve bağıl neme bağımlılığını göstermektedir.

Pirinç. 33.

Bundan, eşit ölüm eğrilerinin eşmerkezli bir şekle sahip olduğu ve optimal bölgenin %55 ve %95 bağıl nem ve 21 ve 28°C sıcaklıkla sınırlı olduğu sonucu çıkar.

Işık, sıcaklık ve hava nemi genellikle bitkilerde stomaların maksimum açılma derecesini değil ortalama açılma derecesini belirler, çünkü bunların açılmasını teşvik eden tüm koşulların çakışması nadiren gerçekleşir.

Uzun vadeli hava rejimi karakterize eder bölgenin iklimi.İklim kavramı, meteorolojik olayların sadece ortalama değerlerini değil aynı zamanda bunların yıllık ve günlük değişimlerini, bunlardan sapmalarını ve sıklıklarını da içermektedir. İklim, bölgenin coğrafi koşullarına göre belirlenir.

Ana iklim faktörleri, yağış miktarı ve havanın su buharına doygunluğu ile ölçülen sıcaklık ve nemdir. Bu nedenle, denizden uzak ülkelerde, nemli bir iklimden, ara sıra veya periyodik kurak dönemlerin olduğu yarı kurak bir ara bölgeye doğru, uzun süreli kuraklık, toprağın ve suyun tuzlanmasıyla karakterize edilen kurak bir bölgeye kademeli bir geçiş vardır (Şekil 34). ).

Pirinç. 34.

Not: Yağış eğrisinin artan buharlaşma-terleme çizgisiyle kesiştiği yerde nemli (solda) ve kurak (sağda) iklimler arasındaki sınır bulunur. Humus ufku siyahla, illuviyal ufuk ise gölgeyle gösterilmiştir.

Her habitat belirli bir ekolojik iklimle, yani yerdeki hava katmanının iklimiyle veya ekoiklim.

Bitki örtüsünün iklim faktörleri üzerinde büyük etkisi vardır. Böylece orman örtüsünün altında havanın nemi her zaman daha yüksektir ve sıcaklık dalgalanmaları açıklıklara göre daha azdır. Bu mekanların ışık rejimi de farklıdır. Farklı bitki toplulukları kendi ışık, sıcaklık ve nem rejimlerini oluşturur. fitoklim.

Ekolojik iklim veya bitki iklimi verileri, belirli bir habitatın iklim koşullarını tam olarak karakterize etmek için her zaman yeterli değildir. Yerel çevresel unsurlar (rahatlama, maruz kalma, bitki örtüsü vb.), belirli bir bölgedeki ışık, sıcaklık, nem, hava hareketi rejimini, bölgenin iklim koşullarından önemli ölçüde farklı olacak şekilde sıklıkla değiştirir. Havanın yüzey katmanında gelişen yerel iklim değişikliklerine denir. mikro iklim.Örneğin bir ağacın kabuğu altında yaşayan böcek larvalarının yaşadıkları ortam, ağacın yetiştiği ormandaki yaşam koşullarından farklıdır. Sıcaklık Güney tarafı gövde, kuzey tarafının sıcaklığından 10 - 15 ° C daha yüksek olabilir. Hayvanların yaşadığı yuvalar, ağaç oyukları ve mağaralar sabit bir mikro iklime sahiptir. Ekolojik iklim ile mikro iklim arasında belirgin bir fark yoktur. Ekolojik iklimin geniş alanların iklimi, mikro iklimin ise bireysel iklim olduğu düşünülmektedir. küçük araziler. Mikro iklim, belirli bir bölge veya bölgedeki canlı organizmaları etkiler (Şekil 35).

Pirinç. 3

tepede güneye bakan iyi ısıtılmış bir yamaç vardır;

aşağıda - plakorun yatay bir bölümü (her iki bölümdeki floristik kompozisyon aynıdır)

Bir alanda çok sayıda mikro iklimin varlığı, dış çevreye farklı gereksinimleri olan türlerin bir arada yaşamasını sağlar.

Coğrafi bölgelilik ve bölgelilik. Canlı organizmaların Dünya üzerindeki dağılımı coğrafi bölgeler ve kuşaklarla yakından ilgilidir. Kayışlar, doğal olarak öncelikle radyasyon sınırlarından ve atmosferik dolaşımın doğasından kaynaklanan enlemsel bir greve sahiptir. Dünyanın yüzeyinde kıtalara ve okyanuslara yayılmış 13 coğrafi bölge bulunmaktadır (Şekil 36).

Pirinç. 36.

Bunlar şöyle arktik, antarktika, yarı arktik, yarı antarktika, Kuzey ve Güney ılıman, Kuzey ve Güney arktik, Kuzey ve Güney tropikal, Kuzey ve Güney ekvator altı Ve ekvator. Kemerlerin içinde var coğrafi bölgeler, radyasyon koşullarının yanı sıra, dünya yüzeyinin nemi ve belirli bir bölgenin ısı ve nem karakteristiği oranının dikkate alındığı yer. Nem tedarikinin tamamlandığı okyanusun aksine kıtalarda ısı ve nem oranı önemli farklılıklar gösterebilir. Buradan coğrafi bölgeler kıtalara ve okyanuslara, coğrafi bölgeler ise yalnızca kıtalara kadar uzanır. Ayırt etmek enlem Ve meridyen veya boyuna doğal bölgeler. Birincisi batıdan doğuya, ikincisi ise kuzeyden güneye uzanır. Boyuna yönde, enlem bölgeleri bölünmüştür alt bölgeler, ve enlemde - açık iller.

Doğal bölgelilik doktrininin kurucusu, bölgeciliği evrensel bir doğa yasası olarak kanıtlayan V.V. Dokuchaev'dir (1846-1903). Biyosferdeki tüm olaylar bu yasaya tabidir. Bölgelemenin ana nedenleri Dünya'nın şekli ve güneşe göre konumudur. Enlemin yanı sıra, Dünya üzerindeki ısının dağılımı, kabartmanın doğasından ve alanın deniz seviyesinden yüksekliğinden, kara ve deniz oranından, deniz akıntılarından vb. etkilenir.

Daha sonra, dünyanın bölgeselliğinin oluşumunun radyasyon temelleri A. A. Grigoriev ve M. I. Budyko tarafından geliştirildi. Çeşitli coğrafi bölgeler için ısı ve nem arasındaki ilişkinin niceliksel bir özelliğini oluşturmak için bazı katsayılar belirlediler. Isı ve nem oranı, yüzey radyasyon dengesinin buharlaşmanın gizli ısısına ve yağış miktarına (radyasyon kuruluk indeksi) oranıyla ifade edilir. Periyodik coğrafi bölgeleme yasası (A. A. Grigorieva - M. I. Budyko) adı verilen bir yasa oluşturuldu ve şunu belirtir: coğrafi bölgelerin değişmesiyle birlikte benzer coğrafi(manzara, doğal) Bölgeler ve bunların bazı genel özellikleri periyodik olarak tekrarlanır.

Her bölge belirli bir gösterge değerleri aralığıyla sınırlıdır: jeomorfolojik süreçlerin özel doğası, özel bir iklim türü, bitki örtüsü, toprak ve hayvan yaşamı. Eski SSCB topraklarında aşağıdaki coğrafi bölgeler kaydedildi: buzlu, tundra, orman-tundra, tayga, karışık ormanlar. Rus ovası, Uzak Doğu'nun muson karışık ormanları, orman bozkırları, bozkırlar, yarı çöller, ılıman çöller, subtropikal çöller, Akdeniz ve nemli subtropikler.

Biri önemli koşullar Organizmaların değişkenliği ve bunların yeryüzündeki bölgesel dağılımı, çevrenin kimyasal bileşiminin değişkenliğinden kaynaklanmaktadır. Bu bağlamda A.P. Vinogradov'un öğretisi biyojeokimyasal iller, toprakların kimyasal bileşiminin bölgeselliğinin yanı sıra biyosferin iklimsel, fitocoğrafik ve jeokimyasal bölgeselliği ile belirlenir. Biyojeokimyasal bölgeler, Dünya yüzeyinde, yerel flora ve faunanın belirli biyolojik reaksiyonlarıyla ilişkili kimyasal bileşiklerin içeriği (toprakta, suda vb.) farklılık gösteren alanlardır.

Karasal ortamda yatay imarla birlikte, çok katlı veya dikey bölgesellik.

Dağlık ülkelerin bitki örtüsü, komşu ovalara göre daha zengindir ve endemik formların artan dağılımı ile karakterize edilir. Dolayısıyla O. E. Agakhanyants'a (1986) göre Kafkasya florası 6.350 tür içermektedir ve bunların %25'i endemiktir. Orta Asya dağlarının bitki örtüsünün %25-30'u endemik olmak üzere 5.500 tür olduğu tahmin edilirken, güney çöllerinin bitişik düzlüklerinde 200 bitki türü bulunmaktadır.

Dağlara tırmanırken ekvatordan kutuplara doğru aynı bölge değişimi tekrarlanır. Eteklerinde genellikle çöller, ardından bozkırlar, yaprak döken ormanlar, iğne yapraklı ormanlar, tundra ve son olarak buz bulunur. Ancak henüz tam bir benzetme yok. Dağlara tırmandıkça hava sıcaklığı düşer (ortalama hava sıcaklığı eğimi 100 m'de 0,6 °C'dir), buharlaşma azalır, ultraviyole radyasyon ve aydınlatma artar vb. Tüm bunlar bitkileri kuru veya ıslak koşullara uyum sağlamaya zorlar. Buradaki baskın bitkiler, güçlü ultraviyole radyasyona ve azaltılmış terlemeye karşı adaptasyon geliştirmiş yastık şeklindeki yaşam formları ve çok yıllık bitkilerdir.

Hayvanlar dünyası da benzersizdir dağlık bölgeler. Düşük hava basıncı, önemli güneş radyasyonu, gündüz ve gece sıcaklıklarındaki keskin dalgalanmalar ve rakımla birlikte hava nemindeki değişiklikler, dağ hayvanlarının vücudunda belirli fizyolojik adaptasyonların gelişmesine katkıda bulundu. Örneğin hayvanlarda kalbin göreceli hacmi artar, kandaki hemoglobin içeriği artar, bu da havadan oksijenin daha yoğun emilmesine olanak tanır. Kayalık toprak hayvanların kazma faaliyetlerini zorlaştırır veya neredeyse tamamen ortadan kaldırır. Birçok küçük hayvan (küçük kemirgenler, pikalar, kertenkeleler vb.) kaya yarıklarına ve mağaralara sığınır. Dağlık bölgelere özgü kuşlar arasında dağ hindileri (kar horozları), dağ ispinozları, tarlakuşları ve büyük kuşlar (sakallı akbabalar, akbabalar ve akbabalar) bulunur. Dağlardaki büyük memelilerde koçlar, keçiler (kar topları dahil), güderi, yaklar vb. yaşar. Yırtıcı hayvanlar, kurtlar, tilkiler, ayılar, vaşaklar, kar leoparları (irbis) vb.