Légi-földi környezetben élő szervezetek. Föld-levegő élőhely

Élettelen és Élő természet A környező növényeket, állatokat és embereket élőhelynek (élőkörnyezet, külső környezet) nevezzük. N. P. Naumov (1963) meghatározása szerint a környezet „minden, ami körülveszi az élőlényeket, és közvetlenül vagy közvetve befolyásolja azok állapotát, fejlődését, túlélését és szaporodását”. Az élőlények mindent megkapnak élőhelyükről, amire szükségük van az élethez, és abba engedik ki anyagcseréjük termékeit.

Az élőlények egy vagy több élő környezetben létezhetnek. Például az emberek, a legtöbb madár, emlős, magnövény és zuzmó csak a talaj-levegő környezet lakói; a legtöbb hal csak benne él vízi környezet; A szitakötők az egyik fázist vízi környezetben, a másikat levegőben töltik.

Vízi élővilág

A vízi környezetet nagy eredetiség jellemzi fizikai és kémiai tulajdonságok kedvező az élőlények életében. Közülük: átlátszóság, nagy hővezető képesség, nagy sűrűség (körülbelül 800-szor a levegő sűrűségének) és viszkozitás, tágulás fagyasztás közben, sok ásványi és szerves vegyület oldhatósága, nagy mobilitás (folyékonyság), éles hőmérséklet-ingadozások hiánya (mindkettő napi és szezonális), képes egyformán könnyen támogatni a tömegben jelentősen eltérő organizmusokat.

A vízi környezet kedvezőtlen tulajdonságai: erős nyomásesés, gyenge levegőztetés (a vízi környezetben az oxigéntartalom legalább 20-szor alacsonyabb, mint a légkörben), a fény hiánya (különösen a víztestek mélyén), a levegő hiánya. nitrátok és foszfátok (az élő anyagok szintéziséhez szükségesek).

Vannak édes- és tengervizek, amelyek mind összetételükben, mind az oldott ásványi anyagok mennyiségében különböznek. A tengervíz nátrium-, magnézium-, klorid- és szulfátionokban gazdag, míg a friss víz a kalcium- és karbonátionok dominálnak.

A vízi környezetben élő szervezetek egyetlen biológiai csoportot alkotnak - a hidrobionokat.

A tározókban általában két ökológiailag különleges élőhelyet (biotóp) különböztetnek meg: a vízoszlopot (pelagiális) és a fenéket (bentál). Az ott élő szervezeteket pelago-nak és bentosznak nevezik.

A pelagók közül a következő organizmusformákat különböztetjük meg: plankton - passzívan lebegő kis képviselők (fitoplankton és zooplankton); nekton - aktív úszás nagy formák(halak, teknősök, lábasfejűek); neuston - a víz felszíni filmjének mikroszkopikus és kis lakói. Édesvízi víztestekben (tavak, tavak, folyók, mocsarak stb.) az ilyen ökológiai zónák nem túl egyértelműen meghatározottak. A lényeg A nyílt tengeri övezetben az életet a napfény behatolási mélysége határozza meg, amely elegendő a fotoszintézishez, és ritkán éri el a 2000 m-nél nagyobb mélységet.

A benthalban speciális ökológiai életövezeteket is megkülönböztetnek: a szárazföld fokozatos hanyatlásának zónája (200-2200 m mélységig); meredek lejtős zóna, óceáni meder (2800-6000 m átlagos mélységgel); az óceán fenekének mélyedései (10 000 m-ig); az árapály által elöntött part széle (partipart). A part menti zóna lakói alacsony nyomáson, bőséges napfényben élnek, gyakori és jelentős hőmérséklet-ingadozás mellett. Az óceánfenék zónájának lakói éppen ellenkezőleg, teljes sötétségben, állandóan alacsony hőmérsékleten, oxigénhiányban és óriási, közel ezer atmoszférát elérő nyomás alatt élnek.

Föld-levegő életkörnyezet

A föld-levegő életkörnyezet az ökológiai viszonyokat tekintve a legösszetettebb, és sokféle élőhely található. Ez a szárazföldi élőlények legnagyobb változatosságához vezetett. Az állatok túlnyomó többsége ebben a környezetben kemény felületen mozog - a talajon, és a növények gyökeret vernek rajta. Az ebben az élőkörnyezetben élő szervezeteket aerobiontoknak (terrabiontoknak, a latin terra - föld szóból) nevezik.

A vizsgált környezet jellemző vonása, hogy az itt élő szervezetek jelentősen befolyásolják a lakókörnyezetet, és sok tekintetben maguk is hozzák létre azt.

Ennek a környezetnek az élőlények számára kedvező jellemzői a magas oxigéntartalmú levegő bősége és a napfény. Kedvezőtlen jellemzők: a hőmérséklet, a páratartalom és a világítás éles ingadozása (évszaktól, napszaktól és földrajzi helytől függően), állandó nedvességhiány és annak jelenléte gőz vagy cseppek, hó vagy jég, szél, évszakok változása, terep. települések jellemzői stb.

A földi-levegő életkörnyezetben élő összes élőlényre jellemzőek a gazdaságos vízfogyasztást biztosító rendszerek, a hőszabályozás különféle mechanizmusai, az oxidációs folyamatok magas hatékonysága, a légköri oxigént asszimiláló speciális szervek, az erős vázképződmények, amelyek lehetővé teszik számukra a szervezet támogatását. alacsony környezeti sűrűségű körülmények, különféle eszközök a hirtelen hőmérséklet-ingadozások elleni védelem érdekében.

A föld-levegő környezet fizikai és kémiai jellemzőit tekintve minden élőlénnyel szemben meglehetősen zordnak számít. De ennek ellenére a szárazföldi élet nagyon magas szintet ért el, mint össztömeg szerves anyag és az élő anyag formáinak sokfélesége.

A talaj

A talaj környezete közbenső helyet foglal el a víz és a talaj-levegő környezet között. Hőmérsékleti viszonyok, alacsony oxigéntartalom, nedvességtelítettség, jelentős mennyiségű sók jelenléte ill szerves anyag közelebb hozza a talajt a vízi környezethez. Az éles hőmérséklet-változások, a kiszáradás és a levegővel, beleértve az oxigénnel való telítettség pedig közelebb hozzák a talajt az élet talaj-levegő környezetéhez.

A talaj a talaj laza felszíni rétege, amely a kőzetek fizikai és kémiai hatások hatására történő lebontásából nyert ásványi anyagok, valamint a növényi és állati maradványok biológiai ágensek általi lebontásából származó speciális szerves anyagok keveréke. A talaj felszíni rétegeiben, ahová a legfrissebb elhalt szerves anyag érkezik, számos pusztító szervezet él - baktériumok, gombák, férgek, apró ízeltlábúak stb. Tevékenységük biztosítja a talaj felülről történő fejlődését, miközben a talaj fizikai és kémiai elpusztítása. az alapkőzet alulról járul hozzá a talaj kialakulásához.

A talajt, mint lakókörnyezetet számos jellemző jellemzi: nagy sűrűség, fényhiány, hőmérséklet-ingadozások amplitúdója csökkent, oxigénhiány és viszonylag magas szén-dioxid-tartalom. Ezenkívül a talajt az aljzat laza (porózus) szerkezete jellemzi. A meglévő üregek gázok és vizes oldatok keverékével vannak kitöltve, ami rendkívül sokféle életkörülményt határoz meg számos élőlény számára. A talajréteg 1 m2-én átlagosan több mint 100 milliárd protozoa sejt, több millió rotifer és tardigrád, több tízmillió fonálféreg, több százezer ízeltlábú, több tíz és száz giliszta, puhatestű és más gerinctelen, százmillió. baktériumok, mikroszkopikus gombák (actinomycetes), algák és más mikroorganizmusok. A talaj teljes populációja - az edafobionták (edaphobius, görögül edaphos - talaj, biosz - élet) kölcsönhatásba lép egymással, egyfajta biocenotikus komplexumot alkotva, amely aktívan részt vesz magának a talaj életkörnyezetének kialakításában és annak termékenységének biztosításában. A talaj élőkörnyezetében élő fajokat pedobiontoknak is nevezik (a görög payos - gyermek szóból, azaz fejlődésükben a lárva szakaszon haladnak át).

Edaphobius képviselői egyedi anatómiai és morfológiai jellemzőket fejlesztettek ki az evolúció folyamatában. Például állatoknál - bordázott testforma, kis méret, viszonylag erős bőrszövet, bőrlégzés, szemek csökkenése, színtelen bőrszövet, szaprofágia (más élőlények maradványaival való táplálás képessége). Ezenkívül az aerobicitás mellett az anaerobicitás (szabad oxigén hiányában való létezés képessége) széles körben képviselteti magát.

A szervezet mint életkörnyezet

Élőkörnyezetként a szervezetet lakói számára olyan pozitív tulajdonságok jellemzik, mint: könnyen emészthető táplálék; a hőmérséklet állandósága, a só és az ozmotikus rezsim; nincs kiszáradás veszélye; védelmet az ellenségekkel szemben. Az élőlények lakóinak problémáit olyan tényezők okozzák, mint: oxigén- és fényhiány; korlátozás élettér; a leküzdés szükségességét védekező reakciók tulajdonos; átterjed egyik gazdaegyedről a többi egyedre. Ráadásul ezt a környezetet időben mindig behatárolja a tulajdonos élete.

2. előadás. ÉLŐHELY ÉS JELLEMZŐK

Folyamatban történelmi fejlődés az élő szervezetek négy élőhelyet sajátítottak el. Az első a víz. Az élet a vízben keletkezett és fejlődött sok millió éven át. A második - talaj-levegő - növények és állatok a szárazföldön és a légkörben keletkeztek, és gyorsan alkalmazkodtak az új feltételekhez. Fokozatosan átalakítva a föld felső rétegét - a litoszférát - létrehoztak egy harmadik élőhelyet - a talajt, és önmaguk lettek a negyedik élőhely.

Vízi élőhely

Víz borítja a Föld területének 71%-át. A víz nagy része a tengerekben és óceánokban koncentrálódik - 94-98%, in sarki jég körülbelül 1,2% vizet tartalmaz, és nagyon kis hányadban - kevesebb, mint 0,5%, folyók, tavak és mocsarak édesvizeiben.

Körülbelül 150 000 állatfaj és 10 000 növény él a vízi környezetben, ami a Föld összes fajszámának mindössze 7, illetve 8%-a.

A tengerekben-óceánokban, akárcsak a hegyekben, a függőleges zónák vannak kifejezve. A nyílt tengeri - a teljes vízoszlop - és a bentikus - a fenék - ökológiai szempontból különösen nagy eltéréseket mutat. A vízoszlop, a nyílt tengeri zóna függőlegesen több zónára oszlik: epipeligal, batypeligal, abyssopeligal és ultraabyssopeligal(2. ábra).

Az ereszkedés meredekségétől és az alsó mélységtől függően több zóna is megkülönböztethető, amelyek megfelelnek a feltüntetett nyílt tengeri zónáknak:

Tengermellék - a part széle, amelyet dagály idején elönt a víz.

Szupralitoral - a part felső árapály-vonal feletti része, ahol a szörfcseppek elérik.

Sublittoral - a föld fokozatos csökkenése 200 m-ig.

Bathial - a szárazföld meredek mélyedése (kontinentális lejtő),

Abyssal - az óceán fenekének fokozatos csökkenése; mindkét zóna mélysége együtt eléri a 3-6 km-t.

Ultra-mélyedés - 6-10 km-es mélytengeri mélyedések.

A hidrobionok ökológiai csoportjai. A legnagyobb változatosság Az életet a meleg tengerek és óceánok (40 000 állatfaj) jellemzik az egyenlítőn és a trópusokon északon és délen, a tengerek növény- és állatvilága több százszor kimerült. Ami az élőlények közvetlenül a tengerben való elterjedését illeti, nagy részük a felszíni rétegekben (epipelágikus) és a szublitorális zónában koncentrálódik. A mozgás és a bizonyos rétegekben való tartózkodás módjától függően a tengeri lakosokat három részre osztják környezetvédő csoportok: nekton, plankton és bentosz.

Nekton (nektos - lebegő) - nagyméretű állatok aktív mozgatása, amelyek képesek nagy távolságokat megtenni és erős áramlatok: halak, tintahalak, úszólábúak, bálnák. Az édesvízi testekben a nekton kétéltűeket és sok rovart tartalmaz.

Plankton (planktos - vándor, szárnyaló) - növények (fitoplankton: kovamoszat, zöld és kékeszöld (csak édesvízi testek) algák, növényi flagellátumok, peridineánok stb.) és kis állati szervezetek (zooplankton: kis rákfélék, nagyobbak - pteropodák puhatestűek, medúzák, ctenoforok, egyes férgek) különböző mélységben élnek, de nem képesek aktív mozgásra és az áramlatokkal szembeni ellenállásra. A plankton magában foglalja az állati lárvákat is, alkotó speciális csoport – Neuston . Ez a víz legfelső rétegének passzívan lebegő „ideiglenes” populációja, amelyet különböző lárvaállapotú állatok (tizedlábúak, barna- és copepodok, tüskésbőrűek, soklevelűek, halak, puhatestűek stb.) képviselnek. A lárvák felnőve beköltöznek a pelagel alsó rétegeibe. A neuston felett található plaiston - ezek olyan organizmusok, amelyekben a test felső része a víz felett, az alsó része a vízben nő (békalencse - Lemma, szifonoforok stb.). A plankton fontos szerepet játszik a bioszféra trofikus kapcsolataiban, mert sok vízi lakos tápláléka, köztük a balenbálnák (Myatcoceti) fő tápláléka.

Bentosz (bentosz – mélység) – fenékhidrobiontok. Főleg hozzátartozó vagy lassan mozgó állatok képviselik (zoobentosz: foraminforok, halak, szivacsok, coelenterátumok, férgek, puhatestűek, ascidiák stb.), nagyobb számban a sekély vízben. A sekély vízben a bentoszhoz tartoznak a növények is (fitobentosz: kovamoszat, zöld, barna, vörös algák, baktériumok). Olyan mélységekben, ahol nincs fény, a fitobentosz hiányzik. A fenék sziklás területei a leggazdagabbak a fitobentoszban.

A tavakban a zoobentosz kevésbé gazdag és változatosabb, mint a tengerben. Egyesek (csillók, daphniák), piócák, puhatestűek, rovarlárvák stb. alkotják. A tavak fitobentoszát szabadon lebegő kovamoszat, zöld- és kékalgák alkotják; barna és vörös algák hiányoznak.

A vízi környezet nagy sűrűsége meghatározza az életfenntartó tényezők sajátos összetételét és változásának jellegét. Némelyikük ugyanaz, mint a szárazföldön - hő, fény, mások specifikusak: víznyomás (a mélységgel 1 atm-rel nő 10 m-enként), oxigéntartalom, sóösszetétel, savasság. A környezet nagy sűrűsége miatt a hő- és fényértékek magassági gradiens esetén sokkal gyorsabban változnak, mint a szárazföldön.

Termikus üzemmód. A vízi környezetet kisebb hőnyereség jellemzi, mert jelentős része tükröződik, és ugyanilyen jelentős részét párolgásra fordítják. A szárazföldi hőmérséklet dinamikájával összhangban a vízhőmérséklet kisebb ingadozásokat mutat a napi és szezonális hőmérsékletekben. Ezenkívül a tározók jelentősen kiegyenlítik a part menti területek légkörének hőmérsékletét. Jéghéj hiányában a tengerek hideg évszakban melegítő, nyáron pedig hűsítő és nedvesítő hatást fejtenek ki a szomszédos szárazföldi területeken.

A vízhőmérséklet tartománya a Világóceánban 38° (-2 és +36°C között), az édesvízi testekben – 26° (-0,9 és +25°C között). A mélységgel a víz hőmérséklete meredeken csökken. 50 m-ig napi, 400-ig szezonális, mélyebben állandóvá válik, +1-3°C-ra csökken. Mivel a tározókban a hőmérséklet viszonylag stabil, lakóik hajlamosak arra stenotermicitás.

A felső és alsó rétegek egész évben változó mértékű melegedése, apályok, áramlások, viharok miatt a vízrétegek állandó keveredése következik be. A vízkeverés szerepe a vízi lakosok számára rendkívül fontos, mert ugyanakkor kiegyenlíti az oxigén és a tápanyagok eloszlását a tározókon belül, biztosítva az anyagcsere folyamatokat a szervezetek és a környezet között.

A mérsékelt övi szélességi körök pangó tározóiban (tavakban) tavasszal és ősszel vertikális keveredés megy végbe, és ezekben az évszakokban az egész tározóban egyenletessé válik a hőmérséklet, i.e. jön homotermia. Nyáron és télen a fűtés vagy hűtés meredek növekedése következtében felső rétegek a víz keveredése leáll. Ezt a jelenséget az ún hőmérsékleti dichotómia, az átmeneti stagnálás időszaka pedig az stagnálás(nyár vagy tél). Nyáron könnyebb meleg rétegek maradnak a felszínen, amelyek az erős hidegek felett helyezkednek el (3. ábra). Télen éppen ellenkezőleg, az alsó rétegben több van meleg víz, hiszen közvetlenül a jég alatt a hőmérséklet felszíni vizek+4°C-nál kisebb, és a víz fizikai és kémiai tulajdonságai miatt a +4°C feletti hőmérsékletű víznél könnyebbé válnak.

A stagnálás időszakában három réteg különíthető el egyértelműen: a felső (epilimnion) a legélesebb évszakos vízhőmérséklet-ingadozással, a középső (metalimnion ill. termoklin), amelyben éles hőmérséklet-ugrás tapasztalható, és alsó ( hypolimnion), amelyben a hőmérséklet egész évben alig változik. A pangás időszakában a vízoszlopban oxigénhiány lép fel - nyáron az alsó, télen a felső részben, aminek következtében télen gyakran előfordul a halpusztulás.

Fény mód. A fény intenzitása a vízben nagymértékben gyengül a felszínről való visszaverődés és maga a víz általi elnyelés miatt. Ez nagyban befolyásolja a fotoszintetikus növények fejlődését.

A fényelnyelés erősebb, annál kisebb a víz átlátszósága, ami a benne szuszpendált részecskék számától függ (ásványi szuszpenziók, planktonok). Ezzel csökken gyors fejlődés kis élőlények nyáron, valamint a mérsékelt és északi szélességeken - télen is, miután jégtakaró alakult ki, és a tetején hó borítja.

Az átlátszóságot az a maximális mélység jellemzi, amelynél egy speciálisan leeresztett, körülbelül 20 cm átmérőjű fehér korong (Secchi korong) még látható. A legtisztább vizek a Sargasso-tengerben találhatók: a korong 66,5 m mélységig látható. Csendes-óceán a Secchi korong 59 m-ig látható, az Indiai-tengerben - 50 m-ig, sekély tengerekben - 5-15 m-ig. A folyók átlátszósága átlagosan 1-1,5 m, a legiszaposabb folyókban pedig csak néhány centiméter.

Az óceánokban, ahol a víz nagyon átlátszó, a fénysugárzás 1%-a 140 m mélységig, a 2 m mélységben lévő kis tavakban pedig csak a tized százaléka hatol be. Sugarak Különböző részek a spektrum különbözőképpen nyelődik el a vízben; A mélység előrehaladtával egyre sötétebb lesz, és a víz színe először zöld, majd kék, indigó és végül kékeslila lesz, teljes sötétségbe fordulva. A hidrobionok is ennek megfelelően változtatják a színüket, nemcsak a fény összetételéhez, hanem annak hiányához is - kromatikus alkalmazkodáshoz - alkalmazkodva. A világos zónákban, sekély vizekben a zöld algák (Chlorophyta) dominálnak, melyek klorofillja elnyeli a vörös sugarakat, mélységben barna (Phaephyta), majd vörös (Rhodophyta) váltja fel őket. Nagy mélységben a fitobentosz hiányzik.

A fényhiányhoz alkalmazkodó növények nagy kromatoforok kifejlesztésével, valamint az asszimiláló szervek területének növelésével (levélfelületi index). A mélytengeri algákra az erősen boncolt levelek jellemzőek, a levéllemezek vékonyak, áttetszőek. A félig elmerült és lebegő növényeket heterofill jellemzi - a víz feletti levelek megegyeznek a szárazföldi növények, szilárd pengéjük, fejlett sztómaapparátusuk van, és a vízben a levelek nagyon vékonyak, keskeny szálszerű lebenyekből állnak.

Az állatok, akárcsak a növények, természetesen változtatják színüket a mélységgel. A felső rétegekben élénk színűek különböző színek, az alkonyi zónában (tengeri sügér, korallok, rákfélék) vörös árnyalatú színekre vannak festve - kényelmesebb elrejteni az ellenségek elől. A mélytengeri fajokban hiányoznak a pigmentek. Az óceán sötét mélyén az élőlények által kibocsátott fényt vizuális információforrásként használják az élőlények. biolumineszcencia.

Nagy sűrűségű(1 g/cm3, ami a levegő sűrűségének 800-szorosa) és a víz viszkozitása ( 55-ször magasabb, mint a levegő) a vízi élőlények speciális alkalmazkodásainak kialakulásához vezetett :

1) A növényeknek nagyon gyengén fejlett vagy teljesen hiányzó mechanikai szövetei vannak – ezeket maga a víz tartja fenn. A legtöbbre a levegőt szállító intercelluláris üregek miatti felhajtóerő jellemzi. Jellemzője az aktív vegetatív szaporodás, a hidrokória kialakulása - a víz feletti virágszárak eltávolítása, valamint a pollen, magvak és spórák felszíni áramlatok általi eloszlása.

2) A vízoszlopban élő és aktívan úszó állatok teste áramvonalas, és nyálka van kenve, ami csökkenti a súrlódást mozgás közben. Kifejlesztett eszközök a felhajtóerő növelésére: zsírfelhalmozódás a szövetekben, úszóhólyag halakban, légüregek szifonoforokban. A passzívan úszó állatoknál a test fajlagos felülete megnő a kinövések, tüskék és függelékek miatt; a test ellaposodik, a vázszervek csökkennek. Különböző utak mozgás: a test hajlítása flagellák, csillók segítségével, reaktív mozgásmód (fejlábúak).

Bentikus állatoknál a csontváz eltűnik vagy rosszul fejlett, a test mérete megnő, gyakori a látáscsökkenés, a tapintási szervek kialakulása.

Áramlatok. A vízi környezet jellegzetessége a mobilitás. Az árapály-apály határozza meg, tengeri áramlatok, viharok, különböző szinteken folyómedrek magassági jelei. A hidrobionok adaptációi:

1) Az áramló tározókban a növények szilárdan rögzítve vannak az álló víz alatti tárgyakhoz. Az alsó felület elsősorban szubsztrátum számukra. Ezek zöldek és kovamoszat, vízi mohák. A mohák még sűrű burkolatot is képeznek a gyors folyókon. A tengerek árapályzónájában sok állatnak van olyan eszköze, amellyel a fenékhez csatlakozik (gyomorlábúak, barnák), ​​vagy elrejtőzik a hasadékokban.

2) A folyóvizek halaiban a test kerek átmérőjű, és a fenék közelében élő halakban, mint a bentikus gerinctelen állatokban, a test lapos. Sokan a hasi oldalon lévő víz alatti tárgyakhoz kötődnek.

A víz sótartalma.

A természetes víztestek bizonyos kémiai összetételűek. A karbonátok, szulfátok és kloridok dominálnak. Édesvízi testekben a sókoncentráció nem haladja meg a 0,5-öt ‰ (és körülbelül 80% karbonát), a tengerekben - 12-35 ‰ (főleg kloridok és szulfátok). Ha a sótartalom meghaladja a 40 ppm-et, a víztestet hipersósnak vagy sós túlzottnak nevezik.

1) Édesvízben (hipotóniás környezetben) az ozmoregulációs folyamatok jól kifejeződnek. A hidrobionták kénytelenek folyamatosan eltávolítani a beléjük jutó vizet, homojozmotikusak (a csillósok 2-3 percenként tömegével megegyező mennyiségű vizet pumpálnak át magukon). Sós vízben (izotóniás környezetben) a hidrobiontok testében és szöveteiben a sók koncentrációja megegyezik (izotóniás) a vízben oldott sók koncentrációjával - poikiloozmotikusak. Emiatt a sós víztestek lakói nem rendelkeznek fejlett ozmoregulációs funkciókkal, nem tudták benépesíteni az édesvíztesteket.

2) A vízinövények képesek felvenni a vizet és a tápanyagokat a vízből - „levesből”, teljes felületükkel, ezért leveleik erősen kimetszettek, és a vezető szövetek és gyökerek gyengén fejlettek. A gyökerek elsősorban a víz alatti aljzathoz való rögzítésre szolgálnak. A legtöbb édesvízi növénynek van gyökere.

A tipikusan tengeri és jellemzően édesvízi fajok, a stenohalin nem tolerálják a víz sótartalmának jelentős változását. Kevés eurihalin faj létezik. A sós vizekben gyakoriak (édesvízi süllő, csuka, keszeg, márna, parti lazac).

Gázok összetétele a vízben.

A vízben az oxigén a legfontosabb környezeti tényező. Oxigénnel telített vízben a tartalma nem haladja meg a 10 ml-t 1 literenként, ami 21-szer alacsonyabb, mint a légkörben. Amikor vizet kevernek, különösen az áramló tározókban, és a hőmérséklet csökkenésével az oxigéntartalom nő. Egyes halak nagyon érzékenyek az oxigénhiányra (pisztráng, menyecske, szürkeség), ezért a hideget kedvelik hegyi folyókés patakok. Más halak (kárász, ponty, csótány) nem igényesek az oxigéntartalomra, és a mély tározók alján is megélhetnek. Sok vízi rovar, szúnyoglárva és pulmonate puhatestű is jól bírja a víz oxigéntartalmát, mert időnként felemelkedik a felszínre és lenyeli a friss levegőt.

A vízben elegendő szén-dioxid van (40-50 cm 3 /l - közel 150-szer több, mint a levegőben. Felhasználják a növények fotoszintézisében, és részt vesz az állatok meszes vázszerkezeteinek kialakításában (puhatestű héj, rákhéj, radioláris keretek stb.) .

Savasság. Az édesvízi víztestekben a víz savassága vagy a hidrogénionok koncentrációja sokkal jobban változik, mint a tengervizekben - pH = 3,7-4,7 (savas) pH = 7,8 (lúgos)ig. A víz savasságát nagymértékben meghatározzák fajösszetétel hidrobiont növények. A mocsarak savas vizeiben sphagnum mohák nőnek és héjrizómák bőséggel élnek, de fogatlan puhatestűek (Unio) nincsenek, más puhatestűek pedig ritkán találhatók. A tavifű és az elodea számos fajtája lúgos környezetben fejlődik. A legtöbb édesvízi hal 5 és 9 közötti pH-tartományban él, és ezen értékeken kívül nagy számban elpusztul. A legtermékenyebb vizek pH-ja 6,5-8,5.

A tengervíz savassága a mélységgel csökken.

A savasság indikátorként szolgálhat egy közösség általános anyagcsere-sebességére. Az alacsony pH-jú vizek kevés tápanyagot tartalmaznak, így a termelékenység rendkívül alacsony.

Hidrosztatikus nyomás az óceánban van nagyon fontos. 10 m-es vízbe merítéssel a nyomás 1 atmoszférával növekszik. Az óceán legmélyebb részén a nyomás eléri az 1000 atmoszférát. Sok állat képes elviselni a hirtelen nyomásingadozásokat, különösen, ha nincs szabad levegő a testében. Ellenkező esetben gázembólia alakulhat ki. A nagy mélységekre jellemző magas nyomások általában gátolják a létfontosságú folyamatokat.

A hidrobionok rendelkezésére álló szerves anyag mennyisége alapján a víztestek a következőkre oszthatók: - oligotróf (kék és átlátszó) – ételben nem gazdag, mély, hideg; - eutróf (zöld) – ételben gazdag, meleg; disztrófiás (barna) – táplálékszegény, savanyú a nagy mennyiségű huminsav jelenléte miatt a talajban.

Eutrofizáció– a tározók szervesanyaggal való gazdagítása tápanyagok Befolyása alatt antropogén tényező(pl. szennyvízkibocsátás).

A hidrobionok ökológiai plaszticitása. Az édesvízi növények és állatok ökológiailag képlékenyebbek (eurytermikus, eurihalin), mint a tengeri övezetek lakói képlékenyebbek (eurytermikusak), mint a mélytengeriek. Vannak olyan fajok, amelyek egy tényezőhöz képest szűk ökológiai plaszticitásúak (a lótusz szűkületű faj, a sós garnélarák (Artimia solina) stenoterm), másokhoz képest pedig széles. Az élőlények plasztikusabbak azokhoz a tényezőkhöz képest, amelyek változékonyabbak. És ők azok, amelyek elterjedtebbek (elodea, a Cyphoderia ampulla rizómái). A plaszticitás az életkortól és a fejlődési szakasztól is függ.

A hang gyorsabban terjed a vízben, mint a levegőben. A hangorientáció általában jobban fejlett a vízi szervezetekben, mint a vizuális tájékozódás. Számos faj még a nagyon alacsony frekvenciájú rezgéseket (infrahangokat) is érzékeli, amelyek akkor lépnek fel, amikor a hullámok ritmusa megváltozik. Számos hidrobiont keres táplálékot és tájékozódik az echolokáció – a tükröződés érzékelése – segítségével hang hullámok(cetek). Sokan visszavert elektromos impulzusokat érzékelnek, amelyek úszás közben különböző frekvenciájú kisüléseket hoznak létre.

A legősibb tájékozódási módszer, amely minden vízi állatra jellemző, a környezet kémiájának érzékelése. Számos vízi szervezet kemoreceptora rendkívül érzékeny.

Föld-levegő élőhely

Az evolúció során ez a környezet később alakult ki, mint a vízi környezet. A talaj-levegő környezet ökológiai tényezői a nagy fényintenzitásban, a hőmérséklet és a levegő páratartalmának jelentős ingadozásában, valamint az összes tényező összefüggésében különböznek a többi élőhelytől. földrajzi hely, változó évszakok és napszakok. A környezet gáznemű, ezért alacsony páratartalom, sűrűség és nyomás, valamint magas oxigéntartalom jellemzi.

Abiotikus környezeti tényezők jellemzői: fény, hőmérséklet, páratartalom - lásd az előző előadást.

A gáz összetétele légkör szintén fontos éghajlati tényező. Körülbelül 3-3,5 milliárd évvel ezelőtt a légkör nitrogént, ammóniát, hidrogént, metánt és vízgőzt tartalmazott, és nem volt benne szabad oxigén. A légkör összetételét nagyrészt a vulkáni gázok határozták meg.

Jelenleg a légkör főként nitrogénből, oxigénből és viszonylag kisebb mennyiségű argonból és szén-dioxidból áll. A légkörben jelenlévő összes többi gáz csak nyomokban van jelen. Különleges jelentés mert a biótának relatív oxigén- és szén-dioxid-tartalma van.

A magas oxigéntartalom hozzájárult a szárazföldi élőlények anyagcseréjének fokozásához az elsődleges vízi szervezetekhez képest. Földi környezetben, a szervezetben zajló oxidatív folyamatok magas hatékonysága alapján alakult ki az állati homeotermia. Az oxigén a levegőben lévő állandóan magas tartalma miatt nem korlátozza az életet a földi környezetben. Csak helyenként, meghatározott körülmények között keletkezik átmeneti hiány, például a bomló növényi maradványok felhalmozódásában, a gabona-, liszttartalékokban stb.

A szén-dioxid-tartalom a levegő felszíni rétegének egyes területein meglehetősen jelentős határok között változhat. Például szél hiányában a nagyvárosok központjában koncentrációja tízszeresére nő. A felszíni rétegek szén-dioxid-tartalmának napi rendszeres változása a növényi fotoszintézis ritmusával összefüggésben, illetve szezonális változás, amelyet az élő szervezetek, elsősorban a talajok mikroszkopikus populációinak légzési sebességének változása okoz. A levegő szén-dioxiddal való fokozott telítettsége a vulkáni aktivitású területeken, a termálforrások és a gáz egyéb földalatti kivezetései közelében fordul elő. Az alacsony szén-dioxid-tartalom gátolja a fotoszintézis folyamatát. Zárt talajviszonyok között lehetőség van a fotoszintézis sebességének növelésére a szén-dioxid koncentrációjának növelésével; Ezt használják az üvegházi és üvegházi gazdálkodás gyakorlatában.

A levegő nitrogénje a szárazföldi környezet legtöbb lakója számára inert gáz, de számos mikroorganizmus (gócbaktérium, Azotobacter, clostridia, kék-zöld alga stb.) képes megkötni és bevonni a biológiai körforgásba.

A levegőbe kerülő helyi szennyeződések az élő szervezeteket is jelentősen befolyásolhatják. Ez különösen vonatkozik a mérgező gáznemű anyagokra - metánra, kén-oxidra (IV), szén-monoxidra (II), nitrogén-oxidra (IV), hidrogén-szulfidra, klórvegyületekre, valamint a levegőt eltömítő por-, korom- stb. részecskékre. ipari területeken. A légkör kémiai és fizikai szennyezésének fő modern forrása antropogén: a különböző ipari vállalkozások és a közlekedés munkája, talajerózió stb. Egyes növényfajok különösen érzékenyek az S0 2 -re, és érzékeny indikátorként szolgálnak a levegőben való felhalmozódására (például a zuzmók).

Alacsony levegősűrűség alacsony emelőerejét és jelentéktelen alátámasztását határozza meg. A levegő lakóinak rendelkezniük kell sajátjukkal tàmogatò rendszer, a test megtámasztása: növények - változatos mechanikai szövetekkel, állatok - szilárd vagy sokkal ritkábban hidrosztatikus vázzal. Ezenkívül a levegő minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. Az élet felfüggesztett állapotban a levegőben lehetetlen. Igaz, sok mikroorganizmus és állat, spórák, magvak és növények pollenje rendszeresen jelen van a levegőben, és légáramlatok hordozzák őket (anemochory), sok állat képes aktív repülésre, de mindezen fajok életciklusának fő funkciója. - szaporodás - a föld felszínén történik. A levegőben tartózkodás legtöbbjük számára csak a letelepedéssel vagy a zsákmánykereséssel társul.

Szél korlátozó hatással van az élőlények aktivitására és egyenletes eloszlására. A szél még a növények megjelenését is megváltoztathatja, különösen azokon az élőhelyeken, például az alpesi övezetekben, ahol más tényezők korlátozó hatást gyakorolnak. Nyílt hegyvidéki élőhelyeken a szél korlátozza a növények növekedését, és a szél felőli oldalon meghajlítja a növényeket. Ezenkívül a szél alacsony páratartalom mellett fokozza az evapotranszspirációt. Nagy jelentőségűek viharok, bár hatásuk tisztán lokális. A hurrikánok, sőt a közönséges szelek is nagy távolságokra szállíthatják az állatokat és a növényeket, és ezáltal megváltoztathatják a közösségek összetételét.

Nyomás, úgy tűnik, nem közvetlen korlátozó tényező, de közvetlenül összefügg az időjárással és az éghajlattal, amelyeknek közvetlen korlátozó hatása van. Kis sűrűségű a levegő viszonylag alacsony nyomást okoz a szárazföldön. Általában 760 Hgmm. A magasság növekedésével a nyomás csökken. 5800 m-es magasságban ez csak a normális fele. Az alacsony nyomás korlátozhatja a fajok elterjedését a hegyekben. A legtöbb gerinces esetében az élet felső határa körülbelül 6000 m. A nyomáscsökkenés az állatok oxigénellátásának csökkenését és kiszáradását vonja maga után a légzési sebesség növekedése miatt. A magasabb rendű növények hegyekbe való előrehaladásának határai megközelítőleg azonosak. Valamivel szívósabbak az ízeltlábúak (rugófarkúak, atkák, pókok), amelyek a növényzeti vonal feletti gleccsereken találhatók.

Általánosságban elmondható, hogy minden szárazföldi élőlény sokkal szűkületesebb, mint a vízi élőlény.

A szárazföldi élet nagymértékben függ a levegő állapotától. A Föld evolúciója során kialakult természetes gázelegy a levegő, amelyet belélegzünk.

A levegő, mint élő környezet irányítja e környezet lakóinak evolúciós fejlődését. Így a magas oxigéntartalom meghatározza a magas szintű energia-anyagcsere (a szervezet és a környezet közötti anyagcsere) kialakulásának lehetőségét. A légköri levegőt alacsony és változó páratartalom jellemzi, amely korlátozta a légkör fejlesztésének lehetőségeit, lakói körében meghatározta a víz-só anyagcsere-rendszer és a légzőszervek szerkezetének alakulását. Azt is meg kell jegyezni, hogy a légkörben a levegő sűrűsége alacsony, ami miatt az élet a Föld felszíne közelében koncentrálódik, és legfeljebb 50-70 m magasságig behatol a légkörbe (trópusi erdők fakoronája) .

A légköri levegő fő összetevői a nitrogén (N 2) - 78,08%, oxigén (0 2) - 20,9%, argon (Ar) - körülbelül 1% és szén-dioxid(C0 2) - 0,03% (1. táblázat).

Az oxigén körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt jelent meg a Földön, amikor a felszín aktív vulkáni tevékenység hatására kialakult. Az elmúlt 20 millió év során fokozatosan nőtt az oxigén aránya a levegőben (ma 21%). Főszerep Ebben szerepet játszott a szárazföldi és az óceáni flóra fejlődése.

1. táblázat A Föld légkörének gázösszetétele

A légkör védi a Földet a meteoritbombázástól. Évente körülbelül 5 alkalommal égnek fel meteorit-, üstökös- és aszteroidadarabok a légkörben, amelyek ereje a Földdel találkozva meghaladná a Hirosimára ledobott bomba erejét. A legtöbb meteorit soha nem éri el a Föld felszínét, amikor nagy sebességgel belép a légkörbe. Évente körülbelül 6 millió tonna kozmikus por hullik a Földre.

Ezenkívül a légkör segít megtartani a hőt a bolygón, amely egyébként a hidegben szétoszlana világűr. Maga a légkör nem párolog el a gravitációs erő hatására.

A Föld felszínétől 20-25 km-es magasságban van egy védőréteg, amely blokkolja az ultraibolya sugárzást, amely minden élőlényre káros. Enélkül az ilyen sugárzás elpusztíthatná az életet a Földön. Sajnos a 80-90-es évektől kezdve. XX század Negatív tendencia figyelhető meg az ózonréteg elvékonyodására és tönkremenetelére.

Az élet talaj-levegő környezete a környezeti feltételeket tekintve a legösszetettebb. Az evolúció során sokkal később sajátították el, mint a vízieket. A szárazföldi élet olyan alkalmazkodást igényelt, amely csak kellőképpen vált lehetségessé magas szint szervezetek szerveződése. A talaj-levegő környezetet alacsony levegősűrűség, nagy hőmérséklet- és páratartalom-ingadozások, más környezetekhez képest nagyobb intenzitású napsugárzás és légköri mobilitás jellemzi.

Alacsony levegősűrűség és mobilitás meghatározza annak alacsony emelőerejét és jelentéktelen alátámasztását. A szárazföldi környezet élőlényeinek rendelkezniük kell egy tartórendszerrel, amely támogatja a testet: növények - mechanikai szövetek, állatok - kemény vagy hidrosztatikus váz.

A levegő alacsony emelőereje határozza meg a szárazföldi élőlények maximális tömegét és méretét. A legnagyobb szárazföldi állatok lényegesen kisebbek, mint a vízi környezet óriásai - a bálnák. A mai bálnák méretével és tömegével megegyező méretű állatok nem élhetnének szárazföldön, mivel saját súlyuk összetörné őket.

Az alacsony levegősűrűség alacsony mozgási ellenállást okoz. Ezért sok állat megszerezte a repülés képességét: madarak, rovarok, egyes emlősök és hüllők.

A levegő mobilitásának köszönhetően bizonyos típusú organizmusok, valamint virágporok, spórák, gyümölcsök és növények magjai passzív repülése lehetséges. A légáramlatok segítségével történő szétszóródást ún anemocória. A légáramlatok által passzívan szállított élőlényeket ún aeroplankton. Nagyon jellegzetesek kis méretek testek, kinövések jelenléte és erős feldarabolódás, hálók használata stb. A vérszegény növények magjai és termései is igen kis méretűek (orchidea magvak, tűzfű stb.), vagy különféle szárnyalakú (juhar, kőris) és ejtőernyős (pitypang, csikósláb) függelékek.

Sok növényben a pollenátvitel a szél segítségével történik, például a tornatermő növényekben, bükkben, nyírban, szilban, gabonafélékben stb. A növények szél segítségével történő beporzásának módszerét ún. vérszegénység. A szél által beporzott növényeknek számos olyan adaptációja van, amelyek biztosítják a hatékony beporzást.

A nagy erőkkel fújó szél (vihar, hurrikán) fákat tör ki, gyakran gyökerestül kitépi őket. A folyamatosan egy irányba fújó szelek a fák növekedésében különféle deformációkat okoznak, zászló alakú koronák kialakulását idézik elő.

Azokon a területeken, ahol állandóan erős szél fúj, a kisméretű repülő állatok fajösszetétele általában rossz, mivel nem képesek ellenállni az erős légáramlatoknak. Így az állandóan erős széllel járó óceáni szigeteken a repülési képességüket elvesztett madarak és rovarok dominálnak. A szél növeli az élőlények nedvesség- és hőveszteségét, hatására gyorsabban megy végbe az élőlények kiszáradása és lehűlése.

Az alacsony levegősűrűség viszonylag alacsony nyomást okoz a szárazföldön (760 Hgmm). A magasság növekedésével csökken a nyomás, ami korlátozhatja a fajok elterjedését a hegyekben. A nyomáscsökkenés az állatok oxigénellátásának csökkenését és kiszáradását vonja maga után a légzési sebesség növekedése miatt. Ezért a legtöbb gerinces és magasabb növény esetében az élet felső határa körülbelül 6000 m.

A levegő gázösszetétele a légkör felszíni rétegében meglehetősen homogén. Nitrogént tartalmaz - 78,1%, oxigént - 21%, argont - 0,9%, szén-dioxidot - 0,03%. Ezeken a gázokon kívül a légkör kis mennyiségben tartalmaz neont, kriptont, xenont, hidrogént, héliumot, valamint különféle aromás kibocsátásokat a növények, ill. különféle szennyeződések: kén-dioxid, szén-oxidok, nitrogén-oxidok, fizikai szennyeződések. A légkör magas oxigéntartalma hozzájárult a szárazföldi élőlények anyagcseréjének fokozódásához és a melegvérű (homeoterm) állatok megjelenéséhez. Oxigénhiány léphet fel a lebomló növényi törmelék felhalmozódásában, a gabonatartalékok, valamint a vizes vagy túlzottan tömött talajokon a növények gyökérrendszere oxigénhiányt tapasztalhat.

A szén-dioxid-tartalom a levegő felszíni rétegének egyes területein meglehetősen jelentős határok között változhat. Szél hiányában a nagyvárosokban koncentrációja tízszeresére nőhet. A levegő felszíni rétegének szén-dioxid-tartalmában rendszeres napi és szezonális változások következnek be, amelyeket a fotoszintézis intenzitásának és az élőlények légzésének változása okoz. BAN BEN magas koncentrációk A szén-dioxid mérgező, alacsony tartalma csökkenti a fotoszintézis sebességét.

A levegő nitrogénje a legtöbb szárazföldi élőlény számára inert gáz, de számos prokarióta szervezet (gócbaktérium, Azotobacter, clostridia, cianobaktérium stb.) képes megkötni és bevonni a biológiai körforgásba.

Számos, főként emberi tevékenység eredményeként a levegőbe kerülő szennyezőanyag jelentős hatással lehet a szervezetekre. Például a kén-oxid már nagyon alacsony koncentrációban is mérgező a növényekre, a klorofill pusztulását okozza, károsítja a kloroplasztiszok szerkezetét, gátolja a fotoszintézis és a légzés folyamatait. A növényekben a mérgező gázok által okozott károk változóak és függenek anatómiai, morfológiai, fiziológiai, biológiai és egyéb jellemzőiktől. Például a zuzmó, a lucfenyő, a fenyő, a tölgy és a vörösfenyő különösen érzékeny az ipari gázokra. A legellenállóbbak a kanadai nyár, a balzsamnyár, a kőris juhar, a tuja, a vörös bodza és néhány más.

Fény mód. A Föld felszínét érő napsugárzás a fő energiaforrás a bolygó hőegyensúlyának fenntartásához, az élőlények vízanyagcseréjéhez, valamint a növények szervesanyag-termeléséhez, ami végső soron lehetővé teszi a kielégítő környezet kialakítását. létfontosságú szükségletek szervezetek. A Föld felszínét elérő napsugárzás 290–380 nm hullámhosszú ultraibolya sugarakat, 380–750 nm hullámhosszú látható sugarakat és 750–4000 nm hullámhosszú infravörös sugarakat tartalmaz. Ultraibolya sugarak magas kémiai aktivitással rendelkeznek, és nagy dózisban károsak a szervezetekre. Mérsékelt, 300-380 nm-es dózisban serkentik a sejtosztódást és -növekedést, elősegítik a vitaminok, antibiotikumok, pigmentek szintézisét (pl. emberben barnulás, halak és kétéltűek sötét kaviárja), valamint növelik a növények betegségekkel szembeni ellenálló képességét. . Az infravörös sugárzásnak termikus hatása van. A fotoszintetikus baktériumok (zöld, lila) képesek elnyelni a 800-1100 nm tartományban lévő infravörös sugarakat, és csak ezek rovására léteznek. A napsugárzás körülbelül 50%-a származik látható fény, amely az autotróf és heterotróf szervezetek életében eltérő ökológiai jelentősége. A zöld növényeknek fényre van szükségük a fotoszintézis folyamatához, a klorofill képződéséhez és a kloroplasztisz szerkezet kialakulásához. Befolyásolja a gázcserét és a transzspirációt, a szervek és szövetek szerkezetét, valamint a növények növekedését és fejlődését.

Az állatok számára a látható fény szükséges a környezetben való tájékozódáshoz. Egyes állatoknál a vizuális érzékelés a spektrum ultraibolya és közeli infravörös részére is kiterjed.

Bármely élőhely fényviszonyát a közvetlen és szórt fény intenzitása, mennyisége, spektrális összetétele, valamint annak a felületnek a visszaverő képessége határozza meg, amelyre a fény esik. A fényviszonyok ezen elemei nagyon változóak és függenek a terület földrajzi szélességétől, a nap horizont feletti magasságától, a nap hosszától, a légkör állapotától, a földfelszín természetétől, a domborzattól, az időtől. nap és évszak. E tekintetben az evolúció hosszú folyamata során a szárazföldi élőlények különféle alkalmazkodásokat fejlesztettek ki élőhelyeik fényviszonyaihoz.

Növényi adaptációk. A fényviszonyokkal kapcsolatban a növények három fő ökológiai csoportját különböztetjük meg: fénykedvelő (heliofiták); árnyékkedvelő (sciophytes); árnyéktűrő.

Heliophytes– nyílt, jól megvilágított élőhelyek növényei. Nem tűrik az árnyékot. Ilyenek lehetnek például a közösség felső szintjének sztyeppei és réti növényei, sivatagi fajok, alpesi rétek stb.

Szciofiták– ne tűrje el a közvetlen napfény erős megvilágítását. Ezek az árnyas erdők, barlangok, sziklahasadékok, stb. alsóbb rétegeinek növényei.

Árnyéktűrő a növényeknek széles ökológiai vegyértékük van a fényhez képest. Nagy fényintenzitás mellett jobban fejlődnek, de jól tűrik az árnyékolást is, és könnyebben alkalmazkodnak a változó fényviszonyokhoz, mint más növények.

Minden egyes vizsgált növénycsoportot a fényviszonyokhoz való bizonyos anatómiai, morfológiai, fiziológiai és szezonális alkalmazkodás jellemez.

A fény- és árnyékkedvelő növények megjelenésében az egyik legszembetűnőbb különbség a levelek egyenlőtlen mérete. A heliofitákban általában kicsik vagy feldarabolt levéllemezzel. Ez különösen jól látható, ha összehasonlítjuk a különböző fényviszonyok között növekvő rokon fajokat (mezei ibolya és erdei ibolya, réti harangvirág, erdei harang stb.). A levélméret növekedésének tendenciája a teljes növénytérfogatra vonatkoztatva egyértelműen kifejeződik a lucfenyő lágyszárú növényeiben: erdei sóska, bifolia, varjúszem stb.

A fénykedvelő növényeknél a napsugárzás mennyiségének csökkentése érdekében a leveleket függőlegesen vagy a vízszintes síkhoz képest hegyesszögben helyezik el. Az árnyékot kedvelő növényeknél a levelek túlnyomórészt vízszintesen helyezkednek el, ami lehetővé teszi számukra, hogy a lehető legtöbb beeső fényt kapják. Sok heliofita levélfelülete fényes, megkönnyíti a sugarak visszaverődését, viaszos bevonattal, vastag kutikulával vagy sűrű serdülővel borított.

Az árnyék- és fénykedvelő növények levelei anatómiai felépítésükben is különböznek egymástól. A világos levelek több mechanikus szövettel rendelkeznek, és a levéllemez vastagabb, mint az árnyéklevelek. A mezofil sejtek kicsik, sűrűn helyezkednek el, a bennük lévő kloroplasztiszok kicsik, világos színűek, falat foglalnak el. A levél mezofilje oszlopos és szivacsos szövetekre differenciálódik.

A szciofiták levelei vékonyabbak, a kutikula hiányzik vagy gyengén fejlett. A mezofill nem különbözik oszlopos és szivacsos szövetre. Az árnyéklevelekben kevesebb mechanikai szövet és kloroplasztisz található, de nagyobbak, mint a heliofitáké. A fénykedvelő növények hajtásainak internódiumai gyakran lerövidültek, erősen elágazóak és gyakran rozetta alakúak.

A növények fényhez való fiziológiai alkalmazkodása a növekedési folyamatok változásában, a fotoszintézis intenzitásában, a légzésben, a transzspirációban, a pigmentek összetételében és mennyiségében nyilvánul meg. Ismeretes, hogy a fénykedvelő növényeknél fényhiány esetén a szárak megnyúlnak. Az árnyékszerető növények levelei több klorofillt tartalmaznak, mint a fényt kedvelők, így telítettebb sötétzöld színűek. A fotoszintézis intenzitása heliofitákban maximális megvilágítás mellett (500-1000 luxon belül vagy nagyobb), sciofitákban pedig alacsony fénymennyiségnél (50-200 lux).

A növények fényhiányhoz való élettani alkalmazkodásának egyik formája egyes fajok heterotróf táplálkozásra való átállása. Ilyen növények például az árnyas lucfenyők fajai – a kúszó gerelye, az igazi fészkelő növény és a közönséges lucfenyő. Az elhalt szerves anyagokból élnek, i.e. szaprofiták.

A növények szezonális alkalmazkodása a fényviszonyokhoz olyan élőhelyeken nyilvánul meg, ahol a fényviszonyok időszakosan megváltoznak. Ebben az esetben a növények a különböző évszakokban akár fénykedvelőnek, akár árnyéktűrőnek mutatkozhatnak. Például tavasszal a lombhullató erdőkben a közönséges fenyőfa hajtásainak levelei könnyű szerkezetűek, és nagy intenzitású fotoszintézis jellemzi őket. A fa nyári hajtásainak levelei, amelyek a fák és cserjék lombhullása után fejlődnek, jellegzetes árnyékszerkezetűek. A növényekben a fényviszonyokhoz való hozzáállás az ontogenezis során és összetett hatások következtében megváltozhat környezeti tényezők. Számos réti és erdei faj palántái és fiatal növényei jobban tűrik az árnyékot, mint a felnőtt növények. A fényre vonatkozó követelmények néha megváltoznak a növényekben, amikor eltérő éghajlati és edafikus körülmények között találják magukat. Például az erdei tajga fajok - áfonya, epelevél - az erdei tundrában és a tundrában jól nőnek a nyílt élőhelyeken.

Az élőlények szezonális fejlődését szabályozó tényezők egyike a nap hossza. A növények és állatok naphosszra reagáló képességét ún fotoperiodikus reakció(FPR), és a nap hosszával szabályozott jelenségkört ún fotoperiodizmus. A fotoperiodikus reakció típusa alapján a következő fő növénycsoportokat különböztetjük meg:

1. Növények rövid nap , amelyeknek a virágzás megkezdéséhez napi 12 óránál kevesebb fényre van szükségük. Ezek általában a déli régiókból származnak (krizantém, dáliák, őszirózsák, dohány stb.).

2. Hosszú napos növények– virágzásához legalább 12 órás napra van szükségük (len, zab, burgonya, retek).

3. Semleges a nap hosszához képest növények. Számukra a nap hossza közömbös a virágzás bármilyen hosszúságú (pitypang, paradicsom, mustár stb.).

A nap hossza nemcsak a növény generatív fázisainak áthaladását, hanem a termőképességét és a fertőző betegségekkel szembeni ellenálló képességét is befolyásolja. Fontos szerepet játszik a növények földrajzi elterjedésében és szezonális fejlődésének szabályozásában is. Az északi szélességi körökön elterjedt fajok túlnyomórészt hosszúnappalosak, míg a trópusokon és szubtrópusokon főleg rövidnappalosak vagy semlegesek. Ez a minta azonban nem abszolút. Így a hosszú napos fajok a trópusi és szubtrópusi övezet hegyvidékein találhatók. A déli régiókból származó búza, len, árpa és egyéb kultúrnövények számos fajtájának hosszúnapos FPR-je van. A kutatások kimutatták, hogy amikor a hőmérséklet csökken, a hosszú napos növények normálisan fejlődhetnek rövid napos körülmények között.

Fény az állatok életében. Az állatoknak a fényre van szükségük a térben való tájékozódáshoz, ez befolyásolja az anyagcsere folyamatokat, a viselkedést és az életciklust is. A vizuális észlelés teljessége környezet szinttől függ evolúciós fejlődés. Sok gerinctelennek csak fényérzékeny sejtjei vannak, amelyeket pigment vesz körül, míg az egysejtű szervezetekben a citoplazma fényérzékeny része található. A gerincesek legtökéletesebb szemei lábasfejűekés rovarok. Lehetővé teszik a tárgyak alakjának és méretének, színének és távolságának meghatározását. A háromdimenziós látás jellemző az emberre, a főemlősökre és egyes madarakra (sas, sólyom, bagly). A látás fejlődése és jellemzői az egyes fajok környezeti viszonyaitól és életmódjától is függenek. A barlanglakóknál a szem teljesen vagy részben lecsökkenhet, mint például a vak bogaraknál, földi bogaraknál, proteáknál stb.

Különböző állatfajok képesek ellenállni egy bizonyos spektrális összetételű, időtartamú és intenzitású megvilágításnak. Vannak fény- és árnyékszeretőek, eurifotikusÉs szűkületes fajták. Az éjszakai és krepuszkuláris emlősök (pocok, egerek stb.) csak 5-30 percig, a nappali emlősök több óráig tűrik a közvetlen napfényt. Erős napfényben azonban még a sivatagi gyíkfajok sem bírják sokáig a besugárzást, mivel 5–10 percen belül testhőmérsékletük +50–56ºС-ra emelkedik, és az állatok elpusztulnak. Sok rovar tojásának megvilágítása felgyorsítja fejlődésüket, de bizonyos határokig (különböző fajoknál eltérő), ezután a fejlődés leáll. A túlzott napsugárzás elleni védelemhez való alkalmazkodás bizonyos szervek pigmentált szövetei: hüllőknél - a hasüreg, a szaporítószervek stb. Az állatok úgy kerülik el a túlzott sugárzást, hogy menhelyre mennek, árnyékba bújnak stb.

A fényviszonyok napi és szezonális változásai nemcsak az aktivitás változását, hanem a szaporodási, vándorlási és vedlési időszakokat is meghatározzák. Az éjszakai rovarok megjelenése és a nappali rovarok reggel vagy este eltűnése fajonként meghatározott világítási fényerő mellett történik. Például a márványos bogár 5-6 perccel napnyugta után jelenik meg. Az, hogy az énekesmadarak mikor ébrednek fel, évszakonként változik. A megvilágítástól függően változnak a madarak vadászterületei. Így a harkályok, cinegék, légykapók nappal az erdő mélyén, reggel és este szabad helyeken vadásznak. Az állatok a látás segítségével navigálnak repülés és vándorlás során. A madarak elképesztő pontossággal választják meg repülési irányukat, a nap és a csillagok által irányítva. Ez a veleszületett képesség létrejön természetes kiválasztódás mint az ösztönök rendszere. Az ilyen tájékozódási képesség más állatokra is jellemző, például a méhekre. A nektárt találó méhek a napot használva továbbítják az információkat másoknak arról, hogy hova repüljenek kenőpénzért.

A fényviszonyok korlátozzák egyes állatok földrajzi elterjedését. Szóval hosszú volt ez a nap nyári hónapokban az Északi-sarkvidéken és a mérsékelt égövi övben odacsábítja a madarakat és egyes emlősöket, mivel lehetővé teszi számukra a szükséges táplálékmennyiség megszerzését (cinegék, diófélék, viaszszárnyak stb.), ősszel pedig délre vándorolnak. A fényrezsim ellenkező hatással van az éjszakai állatok eloszlására. Északon ritkák, délen pedig még túlsúlyban vannak a nappali fajokkal szemben.

Hőmérséklet rezsim. Az anyagcserét alkotó összes kémiai reakció intenzitása a hőmérsékleti viszonyoktól függ. Ezért az élet létezésének határai azok a hőmérsékletek, amelyeken a fehérjék normális működése lehetséges, átlagosan 0 és +50ºС között. Ezek a küszöbértékek azonban nem azonosak különböző típusok szervezetek. A speciális enzimrendszerek jelenlétének köszönhetően egyes élőlények alkalmazkodtak ahhoz, hogy ezeket a határokat meghaladó hőmérsékleten éljenek. A hideg körülmények között való élethez alkalmazkodó fajok az ökológiai csoportba tartoznak kriofilek. Az evolúció során olyan biokémiai adaptációkat fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy alacsony hőmérsékleten fenntartsák a sejtanyagcserét, valamint ellenálljanak a fagynak vagy növeljék az azzal szembeni ellenállást. Speciális anyagok felhalmozódása a sejtekben - fagyálló, amelyek megakadályozzák a jégkristályok képződését a szervezetben, segít ellenállni a fagyásnak. Ilyen adaptációkat azonosítottak a nototheniaceae és a tőkehalfélék családjába tartozó néhány sarkvidéki halban, amelyek a Jeges-tenger vizeiben úsznak, testhőmérsékletük –1,86ºС.

Rendkívül alacsony hőmérséklet, ahol a sejtaktivitás még lehetséges, mikroorganizmusokban –10–12ºС-ig – regisztrálták. Egyes fajok fagyállósága azzal jár, hogy szervezetükben olyan szerves anyagok halmozódnak fel, mint a glicerin, mannit, szorbit, amelyek megakadályozzák az intracelluláris oldatok kikristályosodását, ami lehetővé teszi számukra, hogy túléljék a kritikus fagyos időszakokat anélkül aktív állapot(zsibbadás, kriptobiózis). Így egyes rovarok ebben az állapotban akár –47–50ºС hőmérsékletet is elviselnek télen. A kriofilek közé sok baktérium, zuzmó, gomba, moha, ízeltlábú stb. tartozik.

Ökológiai csoportba soroljuk azokat a fajokat, amelyek optimális élettevékenysége a magas hőmérsékletek területére korlátozódik. termofilek.

A baktériumok a legellenállóbbak a magas hőmérséklettel szemben, amelyek közül sok +60–75ºС-on képes növekedni és szaporodni. A meleg forrásokban élő baktériumok egy része +85–90ºС hőmérsékleten szaporodik, és az archaebaktériumok egyik típusa +110ºС feletti hőmérsékleten nő és osztódik. A spóraképző baktériumok több tíz percig ellenállnak a +200ºС-nak inaktív állapotban. A termofil fajok megtalálhatók gombák, protozoonok, növények és állatok között is, de a magas hőmérséklettel szembeni ellenállásuk szintje alacsonyabb, mint a baktériumoké. A sztyeppek és sivatagok magasabb növényei akár +50–60ºС-ig is elviselik a rövid távú felmelegedést, de fotoszintézisüket a +40ºС feletti hőmérséklet már gátolja. +42–43ºС testhőmérsékleten a legtöbb állatban hőhalál következik be.

A szárazföldi környezetben a hőmérsékleti rezsim széles skálán mozog, és számos tényezőtől függ: szélesség, tengerszint feletti magasság, víztestek közelsége, év- és napszak, a légkör állapota, növénytakaró stb. Az élőlények evolúciója során különféle adaptációkat fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik az anyagcsere szabályozását a környezeti hőmérséklet változása esetén. Ez kétféleképpen érhető el: 1) biokémiai és fiziológiai változások; 2) a testhőmérséklet stabilabb szinten tartása, mint a környezeti hőmérséklet. A legtöbb faj élettevékenysége a kívülről érkező hőtől, a testhőmérséklet pedig a külső hőmérséklet lefolyásától függ. Az ilyen organizmusokat ún poikilotermikus. Ide tartozik az összes mikroorganizmus, növény, gomba, gerinctelen állat és a legtöbb chordát. Csak a madarak és az emlősök képesek állandó testhőmérsékletet fenntartani a környezeti hőmérséklettől függetlenül. Felhívták őket homeotermikus.

A növények alkalmazkodása a hőmérsékleti viszonyokhoz. A növények környezeti hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállása eltérő, és attól függ, hogy melyik élőhelyen zajlanak életük. Mérsékelten meleg és mérsékelten hideg zónák magasabb növényei euritermák. Aktív állapotban tolerálják a hőmérséklet-ingadozásokat –5 és +55ºС között. Ugyanakkor vannak olyan fajok, amelyeknek a hőmérséklethez viszonyított ökológiai vegyértéke nagyon szűk, pl. vannak stenoterm. Például a trópusi erdei növények még a +5–+8ºС hőmérsékletet sem bírják. Egyes algák havon és jégen csak 0°C-on élnek. Vagyis a különböző növényfajok hőigénye nem egyforma, és meglehetősen széles tartományban változik.

Az állandóan magas hőmérsékletű helyeken élő fajok az evolúció folyamatában anatómiai, morfológiai és élettani adaptációkat szereztek, amelyek célja a túlmelegedés megakadályozása.

A főbb anatómiai és morfológiai adaptációk a következők: sűrű levél serdülés, fényes levélfelület, amely segít visszaverni a napfényt; a levelek területének csökkentése, függőleges helyzete, csővé tekeredése stb. Egyes fajok sókat képesek kiválasztani, amelyekből a növények felszínén kristályok képződnek, visszaverve a rájuk eső napsugarakat. Elegendő páratartalom mellett hatékony eszközök a túlmelegedéstől sztómapárologtatás. A termofil fajok között a magas hőmérséklettel szembeni ellenállásuk mértékétől függően megkülönböztethetünk

1) nem hőálló a növények már +30–40ºС-on károsodtak;

2) hőtűrő– elviseli a félórás melegítést +50–60ºС-ig (sivatagi, sztyeppék, száraz szubtrópusi növények stb.).

A szavannák és a száraz keményfás erdők növényeit rendszeresen sújtják a tüzek, ahol a hőmérséklet akár több száz fokot is elérhet. A tűzálló növényeket ún pirofiták. A törzsükön vastag kéreg van, tűzálló anyagokkal impregnálva. Terméseik és magjaik vastag, gyakran lignizált héjúak.

Sok növény élete alacsony hőmérsékleten telik el. A növények extrém hőhiányos körülményekhez való alkalmazkodásának mértéke szerint a következő csoportokat lehet megkülönböztetni:

1) nem hidegálló a növények a víz fagypontja alatti hőmérsékleten súlyosan károsodnak vagy elpusztulnak. Ide tartoznak a trópusi területekről származó növények;

2) nem fagyálló növények - elviselik az alacsony hőmérsékletet, de elpusztulnak, amint jég képződik a szövetekben (néhány örökzöld szubtrópusi növény).

3) fagyálló növények hideg télű területeken nő.

A növények olyan morfológiai adaptációi, mint az alacsony termetű és speciális formák növekedés - kúszó, párna alakú, amely lehetővé teszi a talaj levegőrétegének mikroklímáját nyáron, és télen hótakaró védelmét.

A növények számára jelentősebbek azok a fiziológiai adaptációs mechanizmusok, amelyek növelik a hideggel szembeni ellenállásukat: lombhullás, föld feletti hajtások pusztulása, fagyálló felhalmozódása a sejtekben, sejtek víztartalmának csökkenése stb. a télre készülve a szervekben felhalmozódnak a cukrok, a fehérjék stb., a citoplazmában csökken a víztartalom és nő a viszkozitása. Mindezek a változások csökkentik a szövetek fagyáspontját.

Sok növény fagyott állapotban is életképes maradhat, ilyen például az alpesi ibolya, a sarki torma, a tetű, a százszorszép, a kora tavaszi efemeroidok az erdőzónában stb.

A mohák és a zuzmók képesek ellenállni a hosszan tartó fagynak felfüggesztett animáció állapotában. A növények alacsony hőmérséklethez való alkalmazkodásában nagy jelentősége van annak a képességnek, hogy a hőmérsékleti optimumok csökkentésével fenntartsák a normális élettevékenységet. élettani folyamatokés alacsonyabb hőmérsékleti határértékek, amelyeken ezek a folyamatok lehetségesek.

A mérsékelt és magas szélességi körökben az éghajlati viszonyok szezonális változásai miatt a növények az éves fejlődési ciklusban felváltják az aktív és a nyugalmi fázisokat. Az egynyári növények a tenyészidőszak letelte után magvak formájában túlélik a telet, az évelő növények pedig nyugalmi állapotba kerülnek. Megkülönböztetni mélyÉs kénytelen béke. A mélynyugalmi állapotban lévő növények nem reagálnak kedvezően hőviszonyok. A mélynyugalmi időszak végén a növények készen állnak a fejlődés újrakezdésére, de a természetben télen ez az alacsony hőmérséklet miatt lehetetlen. Ezért ezt a fázist kényszerpihenőnek nevezik.

Az állatok alkalmazkodása a hőmérsékleti viszonyokhoz. A növényekhez képest az állatok jobban tudják szabályozni a testhőmérsékletüket, mivel képesek áthaladni a térben és sokkal többet termelnek saját belső hőjükből.

Az állatok alkalmazkodásának fő módjai:

1) kémiai hőszabályozás– ez a hőtermelés reflexszerű növekedése a környezeti hőmérséklet csökkenésére válaszul, amely az anyagcsere magas szintjén alapul;

2) fizikai hőszabályozás– speciális szerkezeti jellemzők (szőr és toll jelenléte, zsírtartalékok eloszlása ​​stb.) és a hőátadás szintjének változása miatti hőmegtartó képesség miatt hajtják végre;

3) viselkedési hőszabályozás- ez a kedvező élőhelyek felkutatása, testtartás megváltoztatása, menedékek, fészkek építése stb.

Poikiloterm állatok esetében a testhőmérséklet szabályozásának fő módja a viselkedés. Extrém melegben az állatok az árnyékban és a lyukakba bújnak. A tél közeledtével menedéket keresnek, fészket építenek és csökkentik tevékenységüket. Egyes fajok az izomműködés révén képesek fenntartani az optimális testhőmérsékletet. Például a poszméhek speciális izomösszehúzódásokkal melegítik fel testüket, ami lehetővé teszi számukra a táplálékot hűvös időben. Egyes poikiloterm állatok elkerülik a túlmelegedést azáltal, hogy növelik a párolgásból eredő hőveszteséget. Például a békák és gyíkok forró időben elkezdenek erősen lélegezni, vagy nyitva tartják a szájukat, ami fokozza a víz elpárolgását a nyálkahártyán keresztül.

A homeoterm állatokat a hőbevitel és -kibocsátás nagyon hatékony szabályozása jellemzi, amely lehetővé teszi számukra az állandó optimális testhőmérséklet fenntartását. Hőszabályozási mechanizmusaik nagyon változatosak. Jellemzik őket kémiai hőszabályozás, amelyet magas anyagcsere és nagy mennyiségű hőtermelés jellemez. A poikiloterm állatoktól eltérően a melegvérűeknél a hideg hatására az oxidációs folyamatok nem gyengülnek, hanem felerősödnek. Sok állat további hőt termel az izom- és zsírszövetből. Az emlősök speciális barna zsírszövettel rendelkeznek, amelyben az összes felszabaduló energia a test felmelegítésére szolgál. A legfejlettebb a hideg éghajlatú állatokban. A testhőmérséklet fenntartása a hőtermelés növelésével nagy energiaráfordítást igényel, így az állatok fokozott kémiai szabályozás mellett nagy mennyiségű táplálékot igényelnek, vagy sok zsírtartalékot költenek el. Ezért a kémiai szabályozás megerősítésének korlátai vannak az élelmiszer-szerzési lehetőség által. Ha télen élelmiszerhiány van, akkor ez a hőszabályozási módszer környezeti szempontból veszteséges.

Fizikai hőszabályozás Környezeti szempontból előnyösebb, mivel a hideghez való alkalmazkodás a hő megtartásával történik az állat testében. Tényezői a következők bőr, emlősök vastag szőrzete, madarak toll- és pehelytakarója, zsírlerakódások, izzadással vagy a szájüreg és a felső nyálkahártyáján keresztül történő víz párolgása légutak, az állat testének mérete és alakja. A hőátadás csökkentésére a nagy testméretek előnyösebbek (minél nagyobb a test, annál kisebb az egységnyi tömegre jutó felülete, következésképpen a hőátadása, és fordítva). Emiatt a hideg körülmények között élő melegvérű állatok közeli rokon fajainak egyedei nagyobbak, mint a meleg éghajlaton gyakoriak. Ezt a mintát hívják Bergman szabályai. A hőmérséklet szabályozása a test kiálló részein – füleken, végtagokon, farkon, szaglószerveken – keresztül is történik. Hideg területeken általában kisebbek, mint a melegebb területeken ( Allen szabálya). Homeoterm organizmusok számára fontos is van a hőszabályozás viselkedési módszerei, amelyek nagyon változatosak - a testtartás megváltoztatásától és a menedékkereséstől a komplex menedékek, fészkek építéséig, valamint a rövid és hosszú távú vándorlásig. Néhány melegvérű állat használja csoportos viselkedés . Például a pingvinek egy sűrű kupacban húzódnak össze súlyos fagyban. Egy ilyen klaszteren belül a hőmérséklet +37 ° C körül tartható még a legsúlyosabb fagyok esetén is. A tevék a sivatagban extrém melegben is összebújnak, de ez megakadályozza, hogy a test felülete túlságosan felforrósodjon.

A különböző kémiai, fizikai és viselkedési hőszabályozási módszerek kombinációja lehetővé teszi a melegvérű állatok számára, hogy állandó testhőmérsékletet tartsanak fenn a környezeti hőmérsékleti viszonyok széles tartományában.

Víz mód. A szervezet normális működése csak elegendő vízellátással lehetséges. A talaj-levegő környezetben a páratartalom nagyon változatos - a levegő vízgőzzel való teljes telítettségétől egészen a nedves trópusok akár majdnem teljes hiánya nedvesség a sivatagok levegőjében és talajában. Például a Sínai-sivatagban az éves csapadékmennyiség 10-15 mm, míg a Líbiai-sivatagban (Asszuánban) egyáltalán nincs. A szárazföldi élőlények vízellátása a csapadékviszonyoktól, a talajnedvesség-tartalékok, tározók jelenlététől és a vízszinttől függ. talajvíz, terep, a légköri keringés jellemzői stb. Ez a szárazföldi élőlényekhez való számos alkalmazkodás kialakulásához vezetett különböző módok az élőhelyek páratartalma.

A növények alkalmazkodása a vízrendszerhez. Az alsóbb szárazföldi növények a talajból vizet szívnak fel a talluszok vagy rizoidok belemerült részei által, a nedvességet pedig a légkörből a test teljes felülete.

A magasabb rendű növények közül a mohák a rizoidokon vagy a szár alsó részén (sphagnum mohák) keresztül szívják fel a vizet a talajból, míg a legtöbb másik a gyökerén keresztül. A víz beáramlása a növénybe a gyökérsejtek szívóerejének nagyságától, a gyökérrendszer elágazási fokától és a gyökerek talajba való behatolási mélységétől függ. Gyökérrendszerek nagyon képlékeny és reagál a változó körülményekre, elsősorban a nedvességre.

Ha a talaj felszíni horizontján nedvességhiány van, sok növény gyökérrendszere mélyen behatol a talajba, de gyengén elágazó, mint például a szász, a tevetövis, az erdei fenyő, a durva búzavirág stb. Ezzel szemben sok gabonafélék gyökérrendszere erősen elágazó, és a talaj felszíni rétegeiben nő (rozsban, búzában, tollfűben stb.). A növénybe jutó víz a xilémen keresztül eljut minden szervhez, ahol elköltik életfolyamatokat. Átlagosan 0,5% a fotoszintézisre, a többi pedig a párolgásból származó veszteségek pótlására és a turgor fenntartására megy el. A növény vízháztartása akkor marad kiegyensúlyozott, ha a vízfelvétel, annak vezetése és vízfogyasztása harmonikusan összehangolt egymással. Attól függően, hogy képesek-e szabályozni testük vízháztartását, a szárazföldi növényeket felosztják poikihidrid és homojohidrid.

Poikihidrid növények nem tudják aktívan szabályozni vízháztartásukat. Nem rendelkeznek olyan eszközökkel, amelyek segítenék a víz visszatartását a szöveteikben. A cellák víztartalmát a levegő páratartalma határozza meg, és annak ingadozásaitól függ. A poikilohidrid növények közé tartoznak a szárazföldi algák, a zuzmók, néhány moha és a trópusi erdei páfrányok. A száraz időszakban ezek a növények szinte légszáraz állapotba száradnak, de eső után újra „életre kelnek”, kizöldülnek.

Homoyohidrid növények képes a cellák víztartalmát viszonylag állandó szinten tartani. Ezek közé tartozik a legtöbb magasabb szárazföldi növény. Sejtjeikben nagy központi vakuólum található, aminek köszönhetően mindig van vízellátás. Ezenkívül a párologtatást a sztómakészülék szabályozza, és a hajtásokat egy hám borítja, amelynek kutikulája van, amely rosszul átereszti a vizet.

A növények vízanyagcseréjük szabályozására való képessége azonban nem egyforma. Az élőhelyek nedvességviszonyaihoz való alkalmazkodóképességüktől függően három fő ökológiai csoportot különböztetünk meg: higrofiták, xerofiták és mezofiták.

Higrofiták- Ezek nedves élőhelyek növényei: mocsarak, nyirkos rétek és erdők, valamint tározók partjai. Nem tolerálják a vízhiányt, és a talaj- és levegőnedvesség csökkenése miatt gyorsan hervadnak vagy gátolják a növekedést. Levéllemezeik szélesek, és nincs vastag kutikula. A mezofil sejtek lazán helyezkednek el, nagy sejtközi terek vannak közöttük. A higrofiták sztómái általában tágra nyíltak, és gyakran mindkét oldalon helyezkednek el levéllemez. Ebben a tekintetben a transzpirációs rátájuk nagyon magas. A magas páratartalmú élőhelyek egyes növényeinél a felesleges vizet a levél szélén elhelyezkedő hidatódok (vízsztómák) segítségével távolítják el. A túlzott talajnedvesség a benne lévő oxigéntartalom csökkenéséhez vezet, ami megnehezíti a gyökerek légzési és szívó funkcióját. Ezért a higrofiták gyökerei a talaj felszíni horizontjában helyezkednek el, gyengén elágazóak, kevés gyökérszőr található rajtuk. Számos lágyszárú higrofita szervei jól fejlett intercelluláris terekkel rendelkeznek, amelyeken keresztül a légköri levegő belép. Az erősen vizes talajon élő, időnként vízzel elárasztott növények speciális légzőgyökereket képeznek, mint például a mocsári ciprus, vagy támasztógyökereket, mint például a mangrove fás szárú növények.

Xerofiták Aktív állapotban képesek elviselni a levegő és a talaj jelentős, hosszan tartó szárazságát. Széles körben elterjedtek sztyeppeken, sivatagokban, száraz szubtrópusokon stb. A mérsékelt éghajlati övezetben száraz homokos és homokos vályogtalajokon, a domborzat emelkedett területein telepednek meg. A xerofiták nedvességhiányt tűrő képessége anatómiai, morfológiai és élettani jellemzők. Ezen jellemzők alapján két csoportra oszthatók: pozsgás növényekÉs szklerofiták.

Pozsgás növények- zamatos, húsos levelekkel vagy szárral rendelkező évelő növények, amelyekben a víztároló szövet nagyon fejlett. Vannak levélszukkulensek - aloe, agave, sedum, fiatal és szár, amelyekben a levelek lecsökkentek, és a talajrészeket húsos szárak (kaktuszok, néhány tejfű) képviselik. Megkülönböztető tulajdonság a pozsgás növények nagy mennyiségű vizet képesek tárolni és rendkívül gazdaságosan felhasználni. Transzspirációs sebességük nagyon alacsony, mivel nagyon kevés a sztóma, gyakran elmerülnek a levél vagy a szár szövetében, és napközben általában zárva vannak, ami segít korlátozni a vízfogyasztást. A sztómák napközbeni lezárása gátolja a fotoszintézis és a gázcsere folyamatait, így pozsgás növények fejlődtek ki különleges módon fotoszintézis, amely részben a légzés során felszabaduló szén-dioxidot használja fel. Ebből a szempontból a fotoszintézis aránya alacsony, ami lassú növekedéssel és meglehetősen alacsony versenyképességgel jár. A pozsgás növényeket a sejtnedv alacsony ozmózisnyomása jellemzi, kivéve azokat, amelyek szikes talajban nőnek. Gyökérrendszerük felületes, erősen elágazó és gyorsan növekvő.

A szklerofiták kemény, száraznak tűnő növények a nagy mennyiségű mechanikai szövet, valamint a levelek és szárak alacsony víztartalma miatt. Sok faj levelei kicsik, keskenyek vagy pikkelyekre és tüskékre redukálódnak; gyakran sűrű serdülőkorúak (macskamancs, ezüst rózsa, sok üröm stb.) vagy viaszos bevonatúak (orosz búzavirág stb.). Gyökérrendszerük jól fejlett, össztömege gyakran többszöröse a növények föld feletti részeinek. Különféle fiziológiai adaptációk is segítik a szklerofiták sikeresen ellenállni a nedvességhiánynak: a sejtnedv magas ozmotikus nyomása, a szövetek dehidratációjával szembeni ellenállás, a szövetek és sejtek magas vízmegtartó képessége a citoplazma magas viszkozitása miatt. Sok szklerofita használja a legtöbbet növényzetre kedvező időszakokév, és amikor aszály lép fel, élesen csökkentik az életfolyamatokat. A xerofiták összes felsorolt ​​tulajdonsága hozzájárul a szárazságállóság növeléséhez.

Mezofitákátlagos nedvesség mellett nő. Nedvességigényesebbek, mint a xerofiták, és kevésbé igényesek, mint a higrofiták. A mezofiták levélszövetei oszlopos és szivacsos parenchimára különböztethetők meg. Az integumentáris szövetek bizonyos xeromorf tulajdonságokkal rendelkezhetnek (ritka serdülés, megvastagodott kutikularéteg). De kevésbé hangsúlyosak, mint a xerofitákban. A gyökérrendszerek mélyen behatolhatnak a talajba, vagy felszíni horizonton helyezkedhetnek el. a maguk módján környezeti szükségletek mezofiták nagyon változatos csoport. Így a réti és erdei mezofiták között vannak fokozott nedvességszerető fajok, amelyekre jellemző a szövetek magas víztartalma és meglehetősen gyenge víztartó képessége. Ezek a réti rókafarkkóró, a mocsári kékfű, a szikes réti fű, a Linnaeus holocum és még sokan mások.

Az időszakos vagy állandó (kis mértékben) nedvességhiányos élőhelyeken a mezofiták xeromorf szerveződés jeleit mutatják, és megnövekedett. fiziológiai stabilitás a szárazságra. Ilyen növények például a kocsányos tölgy, a hegyi lóhere, a középső útifű, a félhold lucerna stb.

Állati adaptációk. A vízjárás szempontjából az állatokat higrofilekre (nedvességkedvelő), xerofilekre (szárazkedvelő) és mezofilekre (az átlagos nedvességviszonyokat részesítő) oszthatjuk. Higrofilek például a tetvek, szúnyogok, rugófarkúak, szitakötők stb. Mindegyikük nem tolerálja a jelentős vízhiányt és még a rövid távú szárazságot sem. A megfigyelőgyíkok, tevék, sáskák, sáskák stb. a legszárazabb élőhelyeken élnek.

Az állatok ivással, táplálékkal és szerves anyagok oxidációjával jutnak vízhez. Sok emlősnek és madárnak (elefántoknak, oroszlánoknak, hiénáknak, fecskéknek, swifteknek stb.) van szüksége ivóvízre. A sivatagi fajok, mint például a jerboa, az afrikai futóegér és az amerikai kengurupatkány, képesek túlélni ivóvíz nélkül. Ruhamolyhernyók, magtár- és rizsizsik, és még sokan mások, kizárólag anyagcsere-vízen élnek.

Az állatoknak tipikus módjai vannak a vízháztartás szabályozására: morfológiai, fiziológiai, viselkedési.

NAK NEK morfológiai A vízháztartás fenntartásának módszerei közé tartoznak a víz visszatartását elősegítő képződmények: szárazföldi csigák héja, hüllők keratinizált bőrfelülete, rovarok bőrének gyenge vízáteresztő képessége stb. Kimutatták, hogy a rovarok bőrfelületének áteresztőképessége nem függ a szerkezettől. kitinből áll, de a felületét borító legvékonyabb viaszos réteg határozza meg. Ennek a rétegnek a megsemmisülése jelentősen megnöveli a párolgást a burkolatokon keresztül.

NAK NEK fiziológiai A vízanyagcsere szabályozására szolgáló adaptációk közé tartozik az anyagcsere-nedvesség képzésének képessége, a vizelet és a széklet kiválasztásánál a víz megtakarítása, a kiszáradás toleranciája, a verejtékezés változásai és a nyálkahártyán keresztül történő vízkibocsátás. A víz megtakarítását az emésztőrendszerben a belekben történő vízfelvétel és gyakorlatilag kiszáradt széklet képződése biztosítja. Madarakban és hüllőkben a nitrogén-anyagcsere végterméke a húgysav, amelynek eltávolítására gyakorlatilag nem fogyasztanak vizet. Az izzadás és a nedvesség légutak felszínéről való elpárolgásának aktív szabályozását széles körben alkalmazzák a homeoterm állatok. Például a teve nedvességhiányának legszélsőségesebb esetekben az izzadás leáll, és a légutak párolgása jelentősen csökken, ami vízvisszatartáshoz vezet a szervezetben. A hőszabályozás szükségességével összefüggő párolgás a szervezet kiszáradását okozhatja, ezért sok kis melegvérű állat száraz és forró éghajlaton kerüli a hőhatást, és a talaj alá bújva megtakarítja a nedvességet.

A poikiloterm állatokban a levegő felmelegedését követő testhőmérséklet-emelkedés lehetővé teszi számukra, hogy elkerüljék a szükségtelen vízveszteséget, de nem tudják teljesen elkerülni a párolgási veszteségeket. Ezért a hidegvérű állatoknál a vízháztartás fenntartásának fő módja száraz körülmények között a túlzott hőterhelés elkerülése. Ezért a szárazföldi környezet vízrendszeréhez való alkalmazkodás komplexumában nagy jelentőséggel bírnak viselkedési módok a vízháztartás szabályozása. Ide tartoznak a speciális viselkedési formák: gödrök ásása, tározók keresése, élőhelyek kiválasztása stb. Ez különösen fontos a növényevők és magevők esetében. Sokuk számára a víztestek jelenléte az szükséges feltétel száraz területek rendezése. Például az olyan fajok elterjedése a sivatagban, mint a foki bivaly, vízibab és egyes antilopok, teljes mértékben függ az öntözőhelyek elérhetőségétől. Sok hüllő és kisemlős odúkban él, ahol a viszonylag alacsony hőmérséklet és a magas páratartalom elősegíti a vízcserét. A madarak gyakran használnak üregeket, árnyékos fakoronákat stb.

Föld-levegő környezet - levegőből álló közeg, ami megmagyarázza a nevét. Általában a következők jellemzik:

• A levegő szinte semmilyen ellenállást nem biztosít, így az élőlények héja általában nem áramlik körbe.
• Magas oxigéntartalom a levegőben.
• Vannak éghajlatok és évszakok.
• A talajhoz közelebb a levegő hőmérséklete magasabb, így a legtöbb faj a síkságon él.
• A légkörben nincs az élethez szükséges víz, ezért az élőlények a folyókhoz és más víztestekhez közelebb telepednek meg.
• A gyökerekkel rendelkező növények kihasználják a talajban található ásványi anyagokat, és részben a talajkörnyezetben is megtalálhatók.
• A minimális hőmérsékletet az Antarktiszon rögzítették, ami -89 ° C volt, a maximum pedig + 59 ° C volt.
• A biológiai környezet a tengerszint alatti 2 km-től a 10 km-es tengerszint feletti magasságig terjed.

Az evolúció során ez a környezet később alakult ki, mint a vízi környezet. Különlegessége, hogy az gáznemű, ezért alacsony:

• páratartalom,
• sűrűség és nyomás,
• magas oxigéntartalom.

Az evolúció során az élő szervezetek kialakították a szükséges anatómiai, morfológiai, élettani, viselkedési és egyéb alkalmazkodásokat. A talaj-levegő környezetben élő állatok a talajon vagy a levegőn keresztül mozognak (madarak, rovarok). Ebben a tekintetben az állatok fejlődtek tüdő és légcső, vagyis azok a szervek, amelyekkel a bolygó szárazföldi lakói közvetlenül a levegőből szívják fel az oxigént. Erős fejlődés kapott vázszervek, autonómiát biztosít a szárazföldi mozgáshoz és támogatja a testet minden szervével alacsony sűrűségű környezetben, ezerszer kisebb, mint a víz.

Környezeti tényezők a talaj-levegő környezetben eltérnek más élőhelyektől:

• magas fényintenzitás,
• a levegő hőmérsékletének és páratartalmának jelentős ingadozása,
• minden tényező összefüggése a földrajzi elhelyezkedéssel,
• változó évszakok és napszakok.

Az élőlényekre gyakorolt ​​hatásuk elválaszthatatlanul összefügg a levegő mozgásával és a tengerekhez és óceánokhoz viszonyított helyzetével, és nagyon különbözik a vízi környezetben gyakorolt ​​hatásoktól. A talaj-levegő környezetben elegendő fény és levegő van. A páratartalom és a hőmérséklet azonban nagyon változó. A mocsaras területeken túl sok a nedvesség, míg a sztyeppéken sokkal kevesebb. A napi és szezonális hőmérséklet-ingadozások észrevehetők.

Az élőlények alkalmazkodása az élethez különböző hőmérsékleti és páratartalom mellett. Az élőlények több alkalmazkodása a szárazföldi-levegő környezetben összefüggésbe hozható levegő hőmérséklete és páratartalma. A sztyepp állatai (skorpió, tarantula és karakurt pókok, gopherek, pocok egerek) a nercekben rejtőznek a hőség elől. Az állatok az izzadság kiválasztásával megbirkóznak a hővel.

A hideg idő beálltával a madarak elrepülnek a melegebb vidékekre, hogy tavasszal ismét visszatérjenek oda, ahol születtek és ahol szülni fognak.

A déli régiókban a talaj-levegő környezet sajátossága az elégtelen nedvességtartalom. A sivatagi állatoknak képesnek kell lenniük arra, hogy megőrizzék vízüket, hogy túléljenek hosszú időszakokat, amikor szűkös a táplálék. A növényevők ezt általában úgy tudják megtenni, hogy az összes rendelkezésre álló nedvességet az elfogyasztott szárban és magvakban tárolják. A ragadozók vizet zsákmányuk nedves húsából nyernek. Mindkét állatfajtának nagyon hatékony veséje van, amely minden csepp nedvességet megőrzi, és ritkán kell inniuk. Ezenkívül a sivatagi állatoknak meg kell tudniuk védeni magukat a brutális hőségtől nappal és a szúrós hidegtől éjjel. A kis állatok megtehetik ezt úgy, hogy elrejtőznek a sziklarepedésekben, vagy beássák magukat a homokba. Sok állat az evolúció során egy áthatolhatatlan külső héjat alakított ki, nem védelem céljából, hanem azért, hogy csökkentse a test nedvességvesztését.

Az élőlények alkalmazkodása a szárazföldi-levegő környezetben történő mozgáshoz. A föld-levegő környezetben élő számos állat számára fontos a földfelszínen vagy a levegőben való mozgás. Erre fejlesztették ki bizonyos eszközök, végtagjaik pedig más szerkezetűek. Egyesek a futáshoz (farkas, ló), mások az ugráshoz (kenguru, jerboa, ló), mások a repüléshez (madarak, denevérek, rovarok) alkalmazkodtak. A kígyóknak és a viperáknak egyáltalán nincsenek végtagjaik, ezért testük ívelésével mozognak.

Lényegesen kevesebb élőlény alkalmazkodott a magas hegyi élethez, mivel kevés a talaj, a nedvesség és a levegő, és mozgási nehézségek merülnek fel. Egyes állatok azonban, mint például a muflon hegyi kecskék, szinte függőlegesen képesek fel-le mozogni, ha kisebb egyenetlenségek is vannak. Ezért magasan élhetnek a hegyekben.

Az állatok alkalmazkodása az élet föld-levegő környezetének megvilágítási tényezőjéhez a szem szerkezete és mérete. Ebben a környezetben a legtöbb állat jól fejlett látószervekkel rendelkezik. Tehát a sólyom repülésének magasságából meglát egy egeret, amely a mezőn keresztül fut.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete