حرکت در محیط هوای زمینی. §43

زندگی در خشکی تا حد زیادی به وضعیت هوا بستگی دارد. مخلوط طبیعی گازهایی که در طول تکامل زمین تشکیل شده است، هوایی است که ما تنفس می کنیم.

هوا به عنوان وسیله زندگی هدایت می کند توسعه تکاملیساکنان این محیط بنابراین، محتوای بالای اکسیژن امکان تشکیل سطح بالایی از متابولیسم انرژی (متابولیسم بین بدن و محیط) را تعیین می کند. هوای اتمسفر با رطوبت کم و متغیر مشخص می شود که امکانات تسلط بر محیط هوا را محدود می کند و در بین ساکنان آن تکامل سیستم تبادل آب و نمک و ساختار اندام های تنفسی را تعیین می کند. همچنین باید به چگالی کم هوا در جو اشاره کرد که به دلیل آن زندگی در نزدیکی سطح زمین متمرکز شده و تا ارتفاع بیش از 50-70 متر به جو نفوذ می کند (تاج درختان جنگل های استوایی).

اجزای اصلی هوای اتمسفر عبارتند از نیتروژن (N 2) - 78.08٪، اکسیژن (0 2) - 20.9٪، آرگون (Ar) - حدود 1٪ و دی اکسید کربن (C0 2) - 0.03٪ (جدول. یک).

اکسیژن حدود 2 میلیارد سال پیش روی زمین ظاهر شد، زمانی که سطح تحت تأثیر فعالیت های آتشفشانی فعال تشکیل شد. در طول 20 میلیون سال گذشته، نسبت اکسیژن در هوا به تدریج افزایش یافته است (امروزه 21٪ است). توسعه در این امر نقش اساسی داشت. فلورزمین و اقیانوس

جدول 1. ترکیب گاز جو زمین

جو زمین را از بمباران شهاب‌ها محافظت می‌کند. حدود 5 بار در سال تکه‌هایی از شهاب‌سنگ‌ها، دنباله‌دارها و سیارک‌ها در جو می‌سوزند که قدرت آن‌ها در صورت ملاقات با زمین، از قدرت بمبی که بر روی هیروشیما انداخته می‌شود، بیشتر می‌شود. بیشتر شهاب سنگ ها هرگز به سطح زمین نمی رسند، حتی زمانی که با سرعت زیاد وارد جو می شوند، می سوزند. سالانه حدود 6 میلیون تن غبار کیهانی بر روی زمین می ریزد.

علاوه بر این، اتمسفر به حفظ گرما در سیاره کمک می کند که در غیر این صورت در سرمای فضای بیرونی از بین می رود. همین جو در اثر نیروی گرانش ناپدید نمی شود.

در ارتفاع 20-25 کیلومتری از سطح زمین، یک محافظ (لایه) وجود دارد که اشعه ماوراء بنفش را که برای همه موجودات زنده مضر است به دام می اندازد. بدون آن، چنین تشعشعی می تواند حیات روی زمین را نابود کند. متأسفانه از دهه 1980 و 1990 قرن بیستم روند منفی به سمت نازک شدن و تخریب صفحه ازن وجود دارد.

خصوصیات عمومی در سیر تکامل، محیط زمین-هوا خیلی دیرتر از آب تسلط یافت. زندگی در خشکی مستلزم چنین سازگاری هایی بود که تنها با سازماندهی نسبتاً بالایی از گیاهان و حیوانات امکان پذیر شد. ویژگی محیط زمین-هوازندگی این است که موجوداتی که در اینجا زندگی می کنند توسط یک محیط گازی احاطه شده اند که با رطوبت، چگالی و فشار کم، محتوای اکسیژن بالا مشخص می شود. به عنوان یک قاعده، حیوانات در این محیط در امتداد خاک ( بستر جامد) حرکت می کنند و گیاهان در آن ریشه می گیرند.

در محیط زمین-هوا، عوامل محیطی عامل تعدادی از ویژگی های مشخصه: شدت نور بیشتر نسبت به سایر محیط ها، نوسانات قابل توجه دما، تغییرات رطوبت بسته به موقعیت جغرافیایی، فصل و زمان روز.

در فرآیند تکامل، موجودات زنده محیط زمینی-هوا سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره را ایجاد کرده اند. به عنوان مثال، اندام هایی ظاهر شده اند که جذب مستقیم اکسیژن اتمسفر را در طول تنفس فراهم می کنند (ریه ها و نای حیوانات، روزنه های گیاهان). رشد قوی تشکیلات اسکلتی (اسکلت حیوانات، بافت های مکانیکی و حمایت کننده گیاهان) که از بدن پشتیبانی می کنند دریافت کرد.
تحت شرایط چگالی کم محیط. سازگاری‌هایی برای محافظت در برابر عوامل نامطلوب، مانند فراوانی و ریتم چرخه‌های زندگی، ساختار پیچیده پوشش‌ها، مکانیسم‌های تنظیم حرارت و غیره بذرها، میوه‌ها و گرده‌های گیاهان، حیوانات پرنده ایجاد شده‌اند.

چگالی هوا کمنیروی بالابر کم و ظرفیت باربری ناچیز آن را تعیین می کند. همه ساکنان محیط هوا ارتباط نزدیکی با سطح زمین دارند که برای اتصال و پشتیبانی به آنها خدمت می کند. چگالی محیط هوا هنگام حرکت در امتداد سطح زمین مقاومت بالایی در برابر ارگانیسم ها ایجاد نمی کند، اما حرکت عمودی را دشوار می کند. برای بیشتر موجودات زنده ماندن در هوا فقط با پراکندگی یا جستجوی طعمه همراه است.

نیروی بالابر کوچک هوا، جرم و اندازه محدود موجودات زمینی را تعیین می کند. بزرگترین حیواناتی که روی سطح زمین زندگی می کنند از غول های محیط آبی کوچکتر هستند. پستانداران بزرگ (به اندازه و وزن یک نهنگ مدرن) نمی توانستند در خشکی زندگی کنند، زیرا با وزن خود له می شدند.

چگالی کم هوا مقاومت کمی در برابر حرکت ایجاد می کند. 75 درصد از تمام گونه های جانوری خشکی قادر به پرواز فعال هستند.

بادها بازگشت رطوبت و گرما را به جانوران و گیاهان افزایش می دهند. با باد، گرما راحت‌تر تحمل می‌شود و یخبندان سخت‌تر می‌شوند و موجودات زنده سریع‌تر خشک و سرد می‌شوند. باد باعث تغییر در شدت تعرق در گیاهان می شود، در گرده افشانی گیاهان آنموفیل نقش دارد.

ترکیب گاز هوا- اکسیژن - 20.9٪، نیتروژن - 78.1٪، گازهای بی اثر - 1٪، دی اکسید کربن - 0.03٪ حجم. اکسیژن متابولیسم موجودات زمینی را افزایش می دهد.

حالت نور. میزان تشعشعاتی که به سطح زمین می رسد با توجه به عرض جغرافیایی منطقه، طول روز، شفافیت جو و زاویه تابش پرتوهای خورشید تعیین می شود. روشنایی در سطح زمین بسیار متفاوت است.

درختان، درختچه ها، گیاهان زراعی منطقه را سایه می اندازند، یک میکروکلیم ویژه ایجاد می کنند و تشعشع را ضعیف می کنند.

بنابراین، در زیستگاه های مختلف، نه تنها شدت تابش، بلکه ترکیب طیفی آن، مدت زمان روشنایی گیاهان، توزیع مکانی و زمانی نور با شدت های مختلف و غیره نیز متفاوت است. به همین ترتیب، سازگاری موجودات با زندگی در محیط های زمینی با این یا آن رژیم نور نیز متنوع هستند. در رابطه با نور، سه گروه اصلی از گیاهان را متمایز می کنند: نور دوست (هلیوفیت ها)، سایه دوست (سایوفیت ها) و مقاوم به سایه.

گیاهان محیط زمین-هوا سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و سایر شرایط را با شرایط مختلف رژیم نور ایجاد کرده اند:

نمونه‌ای از سازگاری‌های آناتومیکی و مورفولوژیکی، تغییر ظاهر در شرایط نوری مختلف است، برای مثال، اندازه نابرابر تیغه‌های برگ در گیاهانی که در موقعیت سیستماتیک قرار دارند و در شرایط نوری مختلف زندگی می‌کنند (زنگ علفزار Cumpanula patula و زنگ جنگل C. trachelium، بنفشه مزرعه ای Viola arvensis که در مزارع، مراتع، لبه ها و بنفشه های جنگلی رشد می کند - V. mirabilis).

در گیاهان هلیوفیت، برگ ها به سمت کاهش ورود تشعشعات در "خطرناک ترین" ساعات روز گرایش دارند. تیغه های برگ به صورت عمودی یا با زاویه زیادی نسبت به صفحه افقی قرار دارند، بنابراین در طول روز برگ ها عمدتاً پرتوهای سرخوردن را دریافت می کنند.

در گیاهان مقاوم به سایه، برگها به گونه ای چیده شده اند که حداکثر تابش تابشی را دریافت کنند.

یک شکل عجیب از سازگاری فیزیولوژیکی با کمبود شدید نور، از دست دادن توانایی گیاه در فتوسنتز، انتقال به تغذیه هتروتروف با مواد معدنی آماده است. گاهی اوقات چنین انتقالی به دلیل از بین رفتن کلروفیل توسط گیاهان غیرقابل برگشت می شود، به عنوان مثال، ارکیده های جنگل های صنوبر سایه دار (Goodyera repens، Weottia nidus avis)، کرم های آبزی (Monotropa hypopity).

سازگاری های فیزیولوژیکی حیوانات. برای اکثریت قریب به اتفاق جانوران زمینی با فعالیت روز و شب، بینایی یکی از راه های جهت گیری است. اهمیتبرای جستجوی طعمه بسیاری از گونه های جانوری نیز دارای دید رنگی هستند. در این راستا، ویژگی های سازگاری در حیوانات، به ویژه قربانیان پدید آمد. اینها شامل رنگ‌های محافظ، پوشاننده و هشداردهنده، شباهت محافظ، تقلید و غیره است. ظهور گل‌های رنگارنگ گیاهان عالی نیز با ویژگی‌های دستگاه بصری گرده‌افشان‌ها و در نهایت با رژیم نوری محیط همراه است.

رژیم آب. کمبود رطوبت یکی از مهم ترین ویژگی های محیط زمین-هوای زندگی است. تکامل موجودات زمینی با سازگاری با استخراج و حفظ رطوبت صورت گرفت.

() قفس ها (باران، تگرگ، برف)، علاوه بر تامین آب و ایجاد ذخایر رطوبت، اغلب نقش اکولوژیکی دیگری نیز دارند. به عنوان مثال، در هنگام باران های شدید، خاک زمانی برای جذب رطوبت ندارد، آب به سرعت در جریان های قوی جریان می یابد و اغلب گیاهان ضعیف، حیوانات کوچک و خاک حاصلخیز را به دریاچه ها و رودخانه ها می برد.

تگرگ بر گیاهان و جانوران نیز تأثیر منفی می گذارد. محصولات زراعی برخی از مزارع گاهی در اثر این بلای طبیعی به طور کامل از بین می رود.

نقش اکولوژیکی پوشش برف متنوع است، برای گیاهانی که جوانه های تجدید شونده در خاک یا نزدیک سطح آن هستند، برای بسیاری از حیوانات کوچک، برف نقش یک پوشش عایق حرارت را ایفا می کند و از آن در برابر دمای پایین زمستان محافظت می کند. برای حیوانات بزرگ، پوشش برف زمستانی اغلب از جستجوی علوفه و حرکت آنها جلوگیری می کند، به خصوص زمانی که پوسته یخی روی سطح تشکیل می شود. اغلب در زمستان های برفی، مرگ گوزن و گراز وحشی مشاهده می شود.

ریزش مقدار زیادی برف بر گیاهان تأثیر منفی می گذارد. لایه ضخیم برف علاوه بر آسیب های مکانیکی به صورت برف شکنی یا بارش برف، می تواند منجر به مرطوب شدن گیاهان و در هنگام ذوب برف، به ویژه در بهار طولانی، خیس شدن گیاهان شود.

رژیم دما. انگمحیط زمین-هوا طیف وسیعی از نوسانات دما است. در بیشتر مناطق خشکی، دامنه دمای روزانه و سالانه ده ها درجه است.

گیاهان زمینی منطقه ای را در مجاورت سطح خاک، یعنی "واسط" اشغال می کنند، که در آن انتقال پرتوهای فرودی از یک محیط به رسانه دیگر - از شفاف به مات - انجام می شود. یک رژیم حرارتی ویژه در این سطح ایجاد می شود: در طول روز گرمایش قوی به دلیل جذب اشعه های گرما وجود دارد، در شب - خنک کننده قوی به دلیل تابش. بنابراین، لایه هوای سطحی شدیدترین نوسانات دمای روزانه را تجربه می کند، که بیشتر در خاک لخت آشکار می شود.

در محیط زمین-هوا شرایط زندگی با وجود تغییرات آب و هوایی پیچیده می شود. آب و هوا، تغییر مداوم جو در نزدیکی سطح زمین، تا ارتفاع حدود 20 کیلومتری است. تغییرپذیری آب و هوا در تغییرات ثابت عوامل محیطی آشکار می شود: دما، رطوبت هوا، ابری، بارندگی، قدرت، جهت باد. رژیم آب و هوای طولانی مدت، آب و هوای منطقه را مشخص می کند. آب و هوا بر اساس شرایط جغرافیایی منطقه تعیین می شود. هر زیستگاه با یک اقلیم اکولوژیکی مشخص مشخص می شود، یعنی آب و هوای لایه هوای سطحی یا اقلیم.

ناحیه بندی و ناحیه بندی جغرافیایی.پراکندگی موجودات زنده روی زمین ارتباط تنگاتنگی با مناطق و مناطق جغرافیایی دارد. در سطح کره زمین، 13 منطقه جغرافیایی متمایز است که از استوا به قطب ها و از اقیانوس ها به اعماق قاره ها تغییر می کند. در داخل کمربندها، مناطق طبیعی عرضی و نصف النهاری یا طولی متمایز می شوند. اولی از غرب به شرق، دومی از شمال به جنوب کشیده شده است. هر منطقه آب و هوایی با پوشش گیاهی و جمعیت حیوانات خاص مشخص می شود. جنگل‌های استوایی، دشت‌های سیلابی، دشت‌ها و جنگل‌های نیمه گرمسیری و منطقه انتقالی غنی‌ترین و پربارترین هستند. صحراها، چمنزارها و استپ ها تولید کمتری دارند. یکی از شرایط مهم تغییرپذیری موجودات و پراکنش ناحیه ای آنها بر روی زمین، تغییرپذیری ترکیب شیمیایی محیط است. در کنار پهنه بندی افقی، پهنه بندی ارتفاعی یا عمودی به وضوح در محیط زمینی نمود پیدا می کند. پوشش گیاهی کشورهای کوهستانی غنی تر از دشت های مجاور است. سازگاری با زندگی در کوهستان: گیاهان تحت سلطه شکل زندگی بالشی شکل هستند، گیاهان چند ساله، که سازگاری با اشعه ماوراء بنفش قوی و کاهش تعرق دارند. در حیوانات، حجم نسبی قلب افزایش می یابد و محتوای هموگلوبین در خون افزایش می یابد. جانوران: بوقلمون های کوهی، فنچ های کوهی، لارک، کرکس، قوچ، بز، بابونه، یاک، خرس، سیاه گوش.

با قدم زدن در یک جنگل یا یک علفزار، به سختی فکر می کنید که در آن ... هستید محیط زمین-هوا. اما به هر حال دانشمندان اینگونه نام آن خانه موجودات زنده را که از سطح زمین و هوا تشکیل شده است می گویند. با شنا در رودخانه، دریاچه یا دریا، خود را در آن می یابید محیط آبی- یکی دیگر از خانه های طبیعی پرجمعیت. و وقتی به بزرگسالان کمک می کنید خاک باغچه را حفر کنند، محیط خاک را زیر پای خود می بینید. در اینجا نیز ساکنان بسیار بسیار متنوعی وجود دارد. بله، سه خانه شگفت انگیز در اطراف ما وجود دارد - سه زیستگاه، که سرنوشت بسیاری از موجودات ساکن سیاره ما به طور جدایی ناپذیری پیوند خورده است.

زندگی در هر محیطی ویژگی های خاص خود را دارد. AT محیط زمین-هوااکسیژن کافی، اما اغلب رطوبت کافی نیست. به ویژه در استپ ها و بیابان ها کمیاب است. از این رو گیاهان و جانوران مناطق خشک دارای وسایل ویژه ای برای تهیه، ذخیره و استفاده اقتصادی از آب هستند. حداقل یک کاکتوس را به خاطر داشته باشید که رطوبت را در بدن خود ذخیره می کند. در محیط زمین-هوا تغییرات دمایی قابل توجهی به خصوص در مناطقی با زمستان های سرد وجود دارد. در این مناطق، کل زندگی موجودات در طول سال به طور محسوسی تغییر می کند. سقوط برگ های پاییزی، پرواز پرندگان مهاجر به اقلیم های گرمتر، تغییر پشم در حیوانات به پشم ضخیم تر و گرمتر - همه اینها سازگاری موجودات زنده با تغییرات فصلی در طبیعت است.

برای حیواناتی که در هر محیطی زندگی می کنند، یک مشکل مهم حرکت است. در محیط زمین-هوا می توانید روی زمین و هوا حرکت کنید. و حیوانات از آن سوء استفاده می کنند. پاهای برخی برای دویدن (شتر مرغ، یوزپلنگ، گورخر) و برخی دیگر برای پریدن (کانگورو، جربوآ) سازگار است. از هر صد گونه جانوری که در این محیط زندگی می کنند، 75 گونه می توانند پرواز کنند. اینها بیشتر حشرات، پرندگان و برخی حیوانات هستند ( خفاش ها).

AT محیط آبیچیزی، و همیشه آب کافی وجود دارد. دما در اینجا کمتر از دمای هوا متفاوت است. اما اکسیژن اغلب کافی نیست. برخی از موجودات، مانند ماهی قزل آلا، تنها می توانند در آب غنی از اکسیژن زندگی کنند. برخی دیگر (کپور، کپور صلیبی، ماهی کپور) در برابر کمبود اکسیژن مقاومت می کنند. در زمستان، زمانی که بسیاری از مخازن به یخ بسته می شوند، ممکن است یک ماهی کشته شود - مرگ دسته جمعی آنها در اثر خفگی. برای اینکه اکسیژن به داخل آب نفوذ کند، سوراخ هایی در یخ ایجاد می شود.

نور کمتری در محیط آبی نسبت به محیط زمین-هوا وجود دارد. در اقیانوس ها و دریاها در عمق زیر 200 متر - قلمرو گرگ و میش و حتی پایین تر - تاریکی ابدی. واضح است که گیاهان آبزی فقط در جایی یافت می شوند که نور کافی وجود داشته باشد. فقط حیوانات می توانند عمیق تر زندگی کنند. آنها از بقایای مرده موجودات دریایی مختلف که از لایه های بالایی "سقوط" می کنند تغذیه می کنند.

بارزترین ویژگی بسیاری از آبزیان، سازگاری آنها با شنا است. ماهی ها، دلفین ها و نهنگ ها باله دارند. والروس ها و فوک ها دارای باله هستند. بیش از حد، سمورها، پرندگان آبزی، قورباغه ها دارای غشای بین انگشتان هستند. سوسک های شنا دارای پاهای شنای پارو مانند هستند.

محیط خاک- خانه بسیاری از باکتری ها و تک یاخته ها. همچنین میسلیوم های قارچ، ریشه گیاهان وجود دارد. در خاک همچنین حیوانات مختلفی زندگی می کردند - کرم ها، حشرات، حیوانات سازگار با حفاری، مانند خال. ساکنان خاک در این محیط شرایط لازم را برای خود پیدا می کنند - هوا، آب، نمک های معدنی. درست است، اکسیژن کمتر و دی اکسید کربن بیشتری نسبت به هوای تازه وجود دارد. و گاهی آب زیاد است. اما دما یکنواخت تر از سطح است. اما نور به عمق خاک نفوذ نمی کند. بنابراین، حیواناتی که در آن زندگی می کنند معمولاً چشمان بسیار کوچکی دارند یا کاملاً فاقد اندام بینایی هستند. حس بویایی و لامسه آنها کمک می کند.

محیط زمین-هوا

نمایندگان زیستگاه های مختلف در این نقاشی ها "با یکدیگر ملاقات کردند". در طبیعت ، آنها نتوانستند دور هم جمع شوند ، زیرا بسیاری از آنها دور از یکدیگر زندگی می کنند ، در قاره های مختلف ، در دریاها ، در آب شیرین ...

قهرمان سرعت پرواز در میان پرندگان یک تندرو است. 120 کیلومتر در ساعت سرعت معمول اوست.

پرندگان مگس خوار تا 70 بار در ثانیه بال می زنند و پشه ها تا 600 بار در ثانیه.

سرعت پرواز حشرات مختلف به شرح زیر است: برای توری - 2 کیلومتر در ساعت، برای مگس خانگی - 7، برای سوسک می - 11، برای زنبور عسل - 18، و برای پروانه شاهین - 54 کیلومتر در ساعت. سنجاقک های بزرگ طبق برخی مشاهدات به سرعت 90 کیلومتر در ساعت می رسند.

خفاش های ما جثه کوچکی دارند. اما در کشورهای گرم بستگان آنها زندگی می کنند - خفاش های میوه. طول بال آنها به 170 سانتی متر می رسد!

کانگوروهای بزرگ تا ارتفاع 9 و گاهی تا 12 متر می پرند (این فاصله را روی زمین در کلاس اندازه گیری کنید و یک پرش کانگورویی را تصور کنید. به سادگی نفس گیر!)

یوزپلنگ سریع ترین حیوان است. سرعت آن تا 110 کیلومتر در ساعت است. شترمرغ می تواند با سرعت 70 کیلومتر در ساعت بدود و گام های 4 تا 5 متری بردارد.

محیط آبی

ماهی و خرچنگ با آبشش نفس می کشند. این ها اندام های خاصی هستند که اکسیژن محلول در آن را از آب استخراج می کنند. قورباغه با قرار گرفتن در زیر آب از طریق پوست نفس می کشد. اما حیواناتی که بر محیط آبی تسلط یافته اند با ریه های خود نفس می کشند و برای الهام به سطح آب می آیند. سوسک های آبی نیز رفتار مشابهی دارند. فقط آنها، مانند سایر حشرات، ریه ندارند، بلکه لوله های تنفسی ویژه - نای دارند.

محیط خاک

ساختار بدن مول، زوکور و موش صحرایی نشان می دهد که همه آنها ساکن محیط خاک هستند. پاهای جلویی خال و زوکور - ساز اصلیبرای حفاری آنها مسطح هستند، مانند بیل، با پنجه های بسیار بزرگ. و موش مول پاهای معمولی دارد، با دندان های جلویی قدرتمند به خاک گاز می زند (به طوری که زمین وارد دهان نشود، لب ها آن را پشت دندان ها می بندند!). بدن همه این حیوانات بیضی شکل و فشرده است. با چنین بدنه ای حرکت از طریق معابر زیرزمینی راحت است.

دانشتان را امتحان کنید

1. زیستگاه هایی را که در درس ملاقات کردید فهرست کنید.
2. شرایط زندگی موجودات در محیط زمین-هوا چگونه است؟
3. شرایط زندگی در محیط های آبی را شرح دهد.
4. خاک به عنوان زیستگاه چه ویژگی هایی دارد؟
5. مثال هایی از سازگاری موجودات زنده با زندگی در محیط های مختلف بیاورید.

فکر!

1. توضیح دهید که در تصویر چه چیزی وجود دارد. به نظر شما حیواناتی که اعضای بدنشان در تصویر نشان داده شده است در چه محیط هایی زندگی می کنند؟ میشه اسم این حیوانات رو بگین؟
2. چرا فقط حیوانات در اعماق زیاد در اقیانوس زندگی می کنند؟

زیستگاه های زمینی، آبی و خاکی وجود دارد. هر موجودی برای زندگی در یک محیط خاص سازگار است.

در سیر تکامل، این محیط دیرتر از آب تسلط یافت. ویژگی آن در این واقعیت است که گازی است، بنابراین با رطوبت، چگالی و فشار کم، محتوای اکسیژن بالا مشخص می شود. در سیر تکامل، موجودات زنده سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره لازم را ایجاد کرده اند. حیوانات در محیط زمین-هوا روی خاک یا از طریق هوا حرکت می کنند (پرندگان، حشرات) و گیاهان در خاک ریشه می گیرند. در این راستا، حیوانات دارای ریه و نای و گیاهان دارای دستگاه روزنه ای هستند، یعنی اندام هایی که ساکنان زمینی سیاره به وسیله آن اکسیژن را مستقیماً از هوا جذب می کنند. اندام‌های اسکلتی که استقلال حرکت را در خشکی فراهم می‌کنند و بدن را با تمام اندام‌هایش در شرایط کم چگالی محیط، هزاران برابر کمتر از آب، پشتیبانی می‌کنند، رشد قوی پیدا کرده‌اند. عوامل اکولوژیکی در محیط زمینی-هوایی در شدت نور زیاد، نوسانات قابل توجه دما و رطوبت هوا، همبستگی همه عوامل با موقعیت جغرافیایی، تغییر فصول سال و زمان روز با سایر زیستگاه ها متفاوت است. تأثیر آنها بر موجودات به طور جدایی ناپذیری با حرکت هوا و موقعیت نسبت به دریاها و اقیانوس ها مرتبط است و با تأثیر در محیط آبی بسیار متفاوت است (جدول 1).

جدول 1. شرایط زیستگاه موجودات هوا و آب (طبق نظر D. F. Mordukhai-Boltovsky، 1974)

حیوانات و گیاهان زمینی سازگاری های خود را با عوامل محیطی نامطلوب توسعه داده اند: ساختار پیچیده بدن و پوشش های آن، فرکانس و ریتم چرخه های زندگی، مکانیسم های تنظیم حرارت و غیره. تحرک هدفمند حیوانات در جستجوی غذا ایجاد شده است. ، هاگ های ناشی از باد، دانه ها و گرده های گیاهان و همچنین گیاهان و جانورانی که زندگی آنها کاملاً با محیط هوا در ارتباط است. یک رابطه عملکردی، منابع و مکانیکی بسیار نزدیک با خاک شکل گرفته است. بسیاری از اقتباس هایی که در بالا به عنوان نمونه در شخصیت پردازی بحث کردیم عوامل غیر زندهمحیط. بنابراین، تکرار در حال حاضر معنی ندارد، زیرا در تمرینات عملی به آنها باز خواهیم گشت

خاک به عنوان زیستگاه

زمین تنها سیاره ای است که دارای خاک (اداسفر، پدوسفر) است - یک پوسته خاص و بالای زمین. این پوسته در یک زمان قابل پیش بینی تاریخی شکل گرفته است - این همان سن زندگی زمینی در این سیاره است. برای اولین بار، M. V. Lomonosov ("روی لایه های زمین") به این سوال در مورد منشاء خاک پاسخ داد: "...خاک از خم شدن اجسام حیوانات و گیاهان ... در طول زمان سرچشمه می گیرد. ...». و دانشمند بزرگ روسی شما. شما. دوکوچایف (1899: 16) اولین کسی بود که خاک را یک جسم طبیعی مستقل نامید و ثابت کرد که خاک «... همان جسم طبیعی-تاریخی مستقلی است که هر گیاه، هر حیوان، هر ماده معدنی... نتیجه آن است، عملکرد تجمعی، فعالیت متقابل آب و هوای یک منطقه معین، موجودات گیاهی و جانوری آن، تسکین و قدمت کشور ...، در نهایت، خاک های زیرین، یعنی سنگ های مادری خاک ... همه این عوامل خاک ساز، در اصل، از نظر قدر کاملاً معادل هستند و در تشکیل خاک معمولی نقش مساوی دارند ... ". و خاک شناس معروف مدرن N. A. Kachinsky ("خاک، خواص و زندگی آن"، 1975) تعریف زیر را از خاک ارائه می دهد: هوا، آب، موجودات گیاهی و حیوانی.

عناصر ساختمانی اصلی خاک عبارتند از: پایه معدنی، مواد آلی، هوا و آب.

پایه معدنی (اسکلت)(60-50 درصد کل خاک) یک ماده معدنی است که در نتیجه سنگ زیرین کوه (والد، مادر) در نتیجه هوازدگی آن ایجاد می شود. اندازه ذرات اسکلتی: از تخته سنگ و سنگ گرفته تا ریزترین دانه های شن و ذرات سیلت. خواص فیزیکوشیمیاییخاک ها عمدتاً با ترکیب سنگ های مادر تعیین می شوند.

نفوذپذیری و تخلخل خاک، که گردش آب و هوا را تضمین می کند، به نسبت خاک رس و ماسه در خاک، اندازه قطعات بستگی دارد. در آب و هوای معتدل، اگر خاک از مقادیر مساوی رس و ماسه تشکیل شده باشد، یعنی خاک لومی باشد، ایده آل است. در این حالت، خاک ها با غرقاب شدن یا خشک شدن تهدید نمی شوند. هر دو به یک اندازه برای گیاهان و حیوانات مضر هستند.

مواد آلی- تا 10 درصد خاک از زیست توده مرده (توده گیاهی - بستر برگ ها، شاخه ها و ریشه ها، تنه های مرده، کهنه های چمن، ارگانیسم های جانوران مرده) تشکیل شده است، خرد شده و توسط میکروارگانیسم ها و گروه های خاصی از خاک به هوموس تبدیل می شود. حیوانات و گیاهان عناصر ساده تری که در نتیجه تجزیه مواد آلی تشکیل شده اند دوباره توسط گیاهان جذب شده و در چرخه بیولوژیکی نقش دارند.

هوا(15-25٪) در خاک در حفره ها - منافذ، بین ذرات آلی و معدنی وجود دارد. در غیاب (خاک‌های رسی سنگین) یا پر شدن منافذ با آب (در هنگام سیل، ذوب شدن یخ‌های دائمی)، هوادهی در خاک بدتر می‌شود و شرایط بی‌هوازی ایجاد می‌شود. در چنین شرایطی، فرآیندهای فیزیولوژیکی موجوداتی که اکسیژن مصرف می کنند - هوازی - مهار می شود، تجزیه مواد آلی کند است. به تدریج با تجمع، ذغال سنگ نارس تشکیل می دهند. ذخایر بزرگ ذغال سنگ نارس مشخصه باتلاق ها، جنگل های باتلاقی و جوامع تندرا است. تجمع ذغال سنگ نارس به ویژه در مناطق شمالی، جایی که سردی و غرقابی خاک ها متقابلاً یکدیگر را تعیین و تکمیل می کنند، مشهود است.

اب(25-30٪) در خاک با 4 نوع نشان داده می شود: گرانشی، رطوبت (محور)، مویرگی و بخار.

جاذبه زمین- آب متحرک که شکاف های وسیعی را بین ذرات خاک اشغال می کند، تحت وزن خود به سطح آب زیرزمینی نفوذ می کند. به راحتی توسط گیاهان جذب می شود.

رطوبت سنجی، یا محدود- در اطراف ذرات کلوئیدی (رس، کوارتز) خاک جذب می شود و به دلیل پیوندهای هیدروژنی به شکل یک لایه نازک حفظ می شود. در دمای بالا (102-105 درجه سانتیگراد) از آنها خارج می شود. برای گیاهان غیر قابل دسترس است، تبخیر نمی شود. در خاک های رسی، چنین آبی تا 15٪، در خاک های شنی - 5٪ است.

مویرگی- با نیروی کشش سطحی در اطراف ذرات خاک نگه داشته می شود. از طریق منافذ و کانال های باریک - مویرگ ها، از سطح آب زیرزمینی بالا می رود یا از حفره ها با آب گرانشی جدا می شود. بهتر توسط خاک های رسی حفظ می شود، به راحتی تبخیر می شود. گیاهان به راحتی آن را جذب می کنند.

بخاردار- تمام منافذ عاری از آب را اشغال می کند. ابتدا تبخیر می شود.

تبادل دائمی خاک سطحی و آب های زیرزمینی به عنوان حلقه ای در چرخه عمومی آب در طبیعت وجود دارد که بسته به فصل و شرایط آب و هوایی سرعت و جهت را تغییر می دهد.

ساختار پروفیل خاک

ساختار خاک هم از نظر افقی و هم از نظر عمودی ناهمگن است. ناهمگونی افقی خاک ها نشان دهنده ناهمگونی پراکنش سنگ های خاک ساز، موقعیت در نقش برجسته و ویژگی های آب و هوایی است و با توزیع پوشش گیاهی در قلمرو همخوانی دارد. هر یک از این ناهمگنی (نوع خاک) با ناهمگنی عمودی یا مشخصات خاک مشخص می شود که در نتیجه مهاجرت عمودی آب، مواد آلی و معدنی ایجاد می شود. این نمایه مجموعه ای از لایه ها یا افق ها است. تمام فرآیندهای تشکیل خاک در پروفیل با در نظر گرفتن اجباری تقسیم آن به افق پیش می رود.

صرف نظر از نوع خاک، سه افق اصلی در نیمرخ آن متمایز است که از نظر ریخت شناسی و ریخت شناسی متفاوت است. خواص شیمیاییبین خود و بین افق های مشابه در خاک های دیگر:

1. افق انباشته هوموس A.مواد آلی را انباشته و تبدیل می کند. پس از تبدیل، برخی از عناصر این افق با آب به عناصر زیرین منتقل می شوند.

این افق از نظر نقش بیولوژیکی پیچیده ترین و مهم ترین افق کل خاک است. از بستر جنگل - A0 تشکیل شده است که توسط بستر زمین (مواد آلی مرده با درجه ضعیفی از تجزیه در سطح خاک) تشکیل شده است. با توجه به ترکیب و ضخامت بستر، می توان عملکردهای اکولوژیکی جامعه گیاهی، منشاء آن و مرحله توسعه را قضاوت کرد. در زیر بستر یک افق هوموس تیره رنگ وجود دارد - A1 که توسط بقایای خرد شده و تجزیه شده مختلف از توده گیاهی و توده حیوانی تشکیل شده است. مهره داران (فیتوفاژها، ساپروفاژها، کوپروفاژها، شکارچیان، نکروفاژها) در از بین بردن بقایا شرکت می کنند. همانطور که آسیاب کردن پیشرفت می کند، ذرات آلی وارد افق پایین بعدی - eluvial (A2) می شوند. در آن، تجزیه شیمیایی هوموس به عناصر ساده رخ می دهد.

2. ایلوویال، یا افق شستشوی B. ترکیبات خارج شده از افق A در آن ته نشین شده و به محلول های خاک تبدیل می شوند این اسیدهای هیومیک و نمک های آن هستند که با پوسته هوازدگی واکنش داده و توسط ریشه گیاه جذب می شوند.

3. سنگ مادر (زیرایی) (پوسته هوازدگی)، یا افق C.از این افق - همچنین پس از تبدیل - مواد معدنی وارد خاک می شوند.

بر اساس درجه تحرک و اندازه، تمام جانوران خاک به سه گروه اکولوژیکی زیر دسته بندی می شوند:

میکروبیوتیپ یا میکروبیوتا(با بومی Primorye اشتباه نشود - گیاهی با میکروبیوتای متقابل!): ارگانیسم هایی که نشان دهنده پیوند میانی بین موجودات گیاهی و جانوری (باکتری ها، جلبک های سبز و آبی-سبز، قارچ ها، تک یاخته ها) هستند. این موجودات آبزی هستند، اما کوچکتر از موجوداتی که در آب زندگی می کنند. آنها در منافذ خاک پر از آب زندگی می کنند - مخازن ریز. پیوند اصلی ریزه زنجیره غذایی. آنها می توانند خشک شوند و با از سرگیری رطوبت کافی دوباره زنده می شوند.

مزوبیوتایپ یا مزوبیوتا- مجموعه ای از حشرات متحرک کوچک و به راحتی قابل استخراج از خاک (نماتدها، کنه ها (Oribatei)، لاروهای کوچک، دم فنری (Collembola) و غیره. بسیار زیاد - تا میلیون ها نفر در هر متر مربع. آنها از حفره‌های طبیعی در خاک استفاده می‌کنند، خودشان راه‌های خود را حفر نمی‌کنند. وقتی رطوبت کاهش می‌یابد، عمیق‌تر می‌شوند. سازگاری از خشک شدن: پوسته‌های محافظ، پوسته ضخیم جامد. "سیل" مزوبیوتا در حباب‌های هوای خاک منتظر می‌ماند. .

ماکروبیوتیپ یا ماکروبیوتا- حشرات بزرگ، کرم‌های خاکی، بندپایان متحرکی که بین بستر و خاک زندگی می‌کنند، حیوانات دیگر، تا پستانداران در حال نقب زدن (خال‌ها، سوهان). کرم های خاکی غالب هستند (تا 300 pcs/m2).

هر نوع خاک و هر افق مربوط به مجموعه خود از موجودات زنده درگیر در استفاده از مواد آلی - ادافون است. بیش‌ترین و پیچیده‌ترین ترکیب موجودات زنده متعلق به لایه‌ها - افق‌های بالایی هستند (شکل 4). در ایلوویال فقط باکتری ها (باکتری های گوگردی، تثبیت کننده نیتروژن) زندگی می کنند که نیازی به اکسیژن ندارند.

با توجه به میزان ارتباط با محیط در ادافون، سه گروه متمایز می شوند:

Geobionts- ساکنان دائمی خاک (کرم های خاکی (Lymbricidae)، بسیاری از حشرات اولیه بدون بال (Apterigota))، از پستانداران، مول ها، موش های صحرایی مول.

ژئوفیل ها- حیواناتی که در آنها بخشی از چرخه رشد در محیطی متفاوت و بخشی در خاک انجام می شود. اینها اکثریت حشرات پرنده (ملخ، سوسک، پشه صدپا، خرس، بسیاری از پروانه ها) هستند. برخی از آنها فاز لاروی در خاک را طی می کنند، در حالی که برخی دیگر از مرحله شفیرگی عبور می کنند.

ژئوکسن ها- حیواناتی که گاهی به عنوان سرپناه یا پناهگاه از خاک دیدن می کنند. اینها شامل همه پستاندارانی است که در گودالها زندگی می کنند، بسیاری از حشرات (سوسک ها (Blattodea)، همپتران ها (Hemiptera)، برخی از گونه های سوسک ها).

گروه ویژه - پساموفیت ها و پساموفیل ها(سوسک های مرمری، شیرهای مورچه ای)؛ سازگار با ماسه های سست در بیابان. سازگاری با زندگی در یک محیط متحرک و خشک در گیاهان (ساکساول، اقاقیا شنی، فسکیو شنی و غیره): ریشه های ناخواسته، جوانه های خفته روی ریشه ها. اولی هنگام به خواب رفتن با شن و دومی هنگام دمیدن شن شروع به رشد می کند. آنها با رشد سریع و کاهش برگها از رانش ماسه نجات می یابند. میوه ها با فرار، بهار بودن مشخص می شوند. پوشش های شنی روی ریشه ها، چوب پنبه ای از پوست و ریشه های قوی توسعه یافته از خشکی محافظت می کند. سازگاری با زندگی در یک محیط خشک و متحرک در حیوانات (در بالا نشان داده شده است، جایی که شرایط حرارتی و مرطوب در نظر گرفته شده است): آنها ماسه ها را استخراج می کنند - آنها را با بدن خود از هم جدا می کنند. در حیوانات حفاری، پنجه های اسکی - با رشد، با خط مو.

خاک یک محیط واسط بین آب (شرایط دما، محتوای کم اکسیژن، اشباع با بخار آب، وجود آب و املاح در آن) و هوا (حفره های هوا، تغییرات ناگهانی رطوبت و دما در لایه های بالایی) است. برای بسیاری از بندپایان، خاک وسیله ای بود که از طریق آن توانستند از سبک زندگی آبی به زندگی خشکی بروند. شاخص های اصلی ویژگی های خاک، که منعکس کننده توانایی آن در زیستگاهی برای موجودات زنده است، رژیم گرمابی و هوادهی است. یا رطوبت، دما و ساختار خاک. هر سه شاخص ارتباط نزدیکی با هم دارند. با افزایش رطوبت، هدایت حرارتی افزایش می یابد و هوادهی خاک بدتر می شود. هر چه دما بالاتر باشد، تبخیر بیشتری رخ می دهد. مفاهیم خشکی فیزیکی و فیزیولوژیکی خاک با این شاخص ها ارتباط مستقیم دارد.

خشکی فیزیکی یک اتفاق رایج در طول خشکسالی های جوی است که به دلیل کاهش شدید آب به دلیل عدم وجود طولانی مدت بارش است.

در Primorye، چنین دوره هایی برای اواخر بهار معمول است و به ویژه در دامنه های نوردهی جنوبی مشخص می شود. علاوه بر این، با همان موقعیت در نقش برجسته و سایر شرایط رشد مشابه، هرچه پوشش گیاهی بهتر توسعه یابد، وضعیت خشکی فیزیکی سریعتر ایجاد می شود. خشکی فیزیولوژیکی پدیده پیچیده تری است که به دلیل شرایط نامساعد محیطی است. این شامل عدم دسترسی فیزیولوژیکی آب با مقدار کافی و حتی بیش از حد آن در خاک است. به عنوان یک قاعده، آب در دماهای پایین، شوری یا اسیدیته زیاد خاک، وجود مواد سمی و کمبود اکسیژن از نظر فیزیولوژیکی غیر قابل دسترس می شود. در عین حال مواد مغذی محلول در آب مانند فسفر، گوگرد، کلسیم، پتاسیم و ... غیر قابل دسترس می شوند.- جنگل های تایگا. این امر سرکوب قوی گیاهان عالی در آنها و توزیع گسترده گلسنگ ها و خزه ها، به ویژه اسفاگنوم را توضیح می دهد. یکی از سازگاری های مهم با شرایط سخت در اداسفر است تغذیه میکوریزا. تقریباً همه درختان با قارچ های میکوریز همراه هستند. هر نوع درخت، نوع قارچ میکوریزای مخصوص به خود را دارد. به دلیل میکوریزا، سطح فعال سیستم های ریشه افزایش می یابد و ترشحات قارچ توسط ریشه گیاهان عالی به راحتی جذب می شود.

همانطور که V. V. Dokuchaev گفت: "...مناطق خاکی نیز مناطق طبیعی-تاریخی هستند: در اینجا نزدیکترین ارتباط بین آب و هوا، خاک، موجودات جانوری و گیاهی آشکار است...". این امر در نمونه پوشش خاک در مناطق جنگلی شمال و جنوب خاور دور به وضوح دیده می شود.

یکی از ویژگی های خاک های خاور دور که در شرایط آب و هوای موسمی، یعنی آب و هوای بسیار مرطوب تشکیل می شوند، شست و شوی قوی عناصر از افق فرار است. اما در مناطق شمالی و جنوبی منطقه به دلیل تامین حرارت متفاوت زیستگاه ها این روند یکسان نیست. تشکیل خاک در شمال دور در شرایط یک فصل رشد کوتاه (بیش از 120 روز) و یخبندان گسترده انجام می شود. کمبود گرما اغلب با غرقابی خاک، فعالیت شیمیایی کم هوازدگی سنگ های خاک ساز و تجزیه آهسته مواد آلی همراه است. فعالیت حیاتی میکروارگانیسم های خاک به شدت سرکوب می شود و جذب مواد مغذی توسط ریشه گیاه مهار می شود. در نتیجه، سنوزهای شمالی با بهره وری پایین مشخص می شوند - ذخایر چوب در انواع اصلی جنگل های کاج اروپایی از 150 متر مربع در هکتار تجاوز نمی کند. در عین حال، تجمع مواد آلی مرده بر تجزیه آن غلبه دارد، در نتیجه افق های ضخیم ذغال سنگ نارس و هوموسی تشکیل می شود و محتوای هوموس در نیمرخ زیاد است. بنابراین، در جنگل های کاج اروپایی، ضخامت بستر جنگلی به 10-12 سانتی متر می رسد و ذخایر توده تمایز نیافته در خاک تا 53٪ از کل ذخیره زیست توده توده است. در همان زمان، عناصر از نمایه خارج می شوند و هنگامی که یخ های دائمی نزدیک است، در افق illuvial تجمع می کنند. در تشكيل خاك، مانند تمام مناطق سرد نيمكره شمالي، فرايند پيشرو تشكيل پودزول است. خاک های منطقه ای در سواحل شمالی دریای اوخوتسک عبارتند از پادزول های آل-هوموس و پادبورها در مناطق قاره ای. خاکهای پیت با منجمد دائمی در نیمرخ در تمام مناطق شمال شرقی رایج است. خاک های منطقه ای با تمایز شدید افق ها بر اساس رنگ مشخص می شوند. در نواحی جنوبی، اقلیم دارای ویژگی هایی مشابه آب و هوای نیمه گرمسیری مرطوب است. عوامل اصلی تشکیل خاک در Primorye در برابر پس‌زمینه رطوبت زیاد هوا، رطوبت بیش از حد موقت (تپش‌دار) و یک فصل رشد طولانی (200 روزه) بسیار گرم است. آنها باعث تسریع فرآیندهای deluvial (هوازدگی مواد معدنی اولیه) و تجزیه بسیار سریع مواد آلی مرده به عناصر شیمیایی ساده می شوند. دومی ها از سیستم خارج نمی شوند، بلکه توسط گیاهان و جانوران خاک رهگیری می شوند. در جنگل های پهن برگ مخلوط در جنوب Primorye، تا 70٪ از بستر سالانه در طول تابستان "فرآوری" می شود و ضخامت بستر از 1.5-3 سانتی متر تجاوز نمی کند. مرزهای بین افق های خاک مشخصات خاک های قهوه ای ناحیه ای ضعیف بیان می شود. با حرارت کافی نقش رهبریرژیم هیدرولوژیکی در تشکیل خاک نقش دارد. ایوانف، دانشمند مشهور خاک خاور دور، تمام مناظر منطقه پریمورسکی را به مناظر تبادل آب سریع، ضعیف و دشوار تقسیم کرد. در مناظر تبادل سریع آب، پیشرو است فرآیند تشکیل بوروزم. خاک های این مناظر که منطقه ای نیز هستند - خاک های جنگلی قهوه ای در زیر جنگل های سوزنی برگ- پهن برگ و پهن برگ و خاک های قهوه ای-تایگا - در زیر جنگل های سوزنی برگ، با بهره وری بسیار بالا مشخص می شوند. بنابراین، ذخایر توده‌های جنگلی در جنگل‌های پهن برگ، صنوبر سیاه، که قسمت‌های پایین و میانی دامنه‌های شمالی را روی لوم‌های ضعیف اسکلتی اشغال می‌کنند، به 1000 متر مکعب در هکتار می‌رسد. خاک های قهوه ای با تمایز ضعیفی از مشخصات ژنتیکی مشخص می شوند.

در مناظر با تبادل آب ضعیف، تشکیل بوروزم با پودزولیزاسیون همراه است. در نیمرخ خاک، علاوه بر هوموس و افق ایلوویال، افق ایلوویال شفاف مشخص شده و نشانه هایی از تمایز نیم رخ نمایان می شود. آنها با واکنش اسیدی ضعیف محیط و محتوای بالای هوموس در قسمت بالایی پروفیل مشخص می شوند. بهره وری این خاک ها کمتر است - ذخایر توده های جنگلی روی آنها به 500 متر مکعب در هکتار کاهش می یابد.

در مناظر با تبادل آب دشوار، به دلیل غرقابی قوی سیستماتیک، شرایط بی هوازی در خاک ایجاد می شود، فرآیندهای گلی شدن و پیتینگ لایه هوموس توسعه می یابد. تایگا ذغال سنگ نارس و ذغال سنگ نارس-podzolized - در زیر جنگل های کاج اروپایی. به دلیل هوادهی ضعیف، فعالیت بیولوژیکی کاهش می یابد و ضخامت افق های آلی افزایش می یابد. نمایه به شدت به افق های هوموس، ایلوویال و ایلوویال مشخص شده است. از آنجایی که هر نوع خاک، هر ناحیه خاکی ویژگی های خاص خود را دارد، موجودات زنده نیز از نظر گزینش پذیری نسبت به این شرایط متفاوت هستند. با توجه به ظاهر پوشش گیاهی، می توان رطوبت، اسیدیته، تامین گرما، شوری، ترکیب سنگ مادر و سایر ویژگی های پوشش خاک را قضاوت کرد.

نه تنها ساختار گیاهی و گیاهی، بلکه جانوران نیز به استثنای میکرو و مزوفونا برای خاک های مختلف خاص هستند. به عنوان مثال، حدود 20 گونه سوسک هالوفیل هستند که فقط در خاک هایی با شوری بالا زندگی می کنند. حتی کرم‌های خاکی به بیشترین فراوانی در خاک‌های مرطوب و گرم با لایه‌های آلی قوی می‌رسند.

محیط زمین-هوا با ویژگی های شرایط اکولوژیکی مشخص می شود که سازگاری های خاصی را در گیاهان و جانوران خشکی ایجاد کرده است که در انواع سازگاری های مورفولوژیکی، تشریحی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و رفتاری منعکس می شود.

چگالی کم هوای اتمسفر، حفظ شکل بدن را دشوار می کند، زیرا گیاهان و حیوانات یک سیستم حمایتی را تشکیل داده اند. در گیاهان، اینها بافتهای مکانیکی (فیبرهای چوبی و چوبی) هستند که در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی مقاومت می کنند: باد، باران، پوشش برف. وضعیت تنش دیواره سلولی (تورگور) ناشی از تجمع مایع با فشار اسمزی بالا در واکوئل سلول ها، خاصیت ارتجاعی برگ ها، ساقه های چمن و گل ها را تعیین می کند. در حیوانات، بدن توسط اسکلت هیدرولیکی (در کرم‌های گرد)، اسکلت خارجی (در حشرات) و اسکلت داخلی (در پستانداران) پشتیبانی می‌شود.

چگالی کم محیط حرکت حیوانات را تسهیل می کند. بسیاری از گونه های زمینی قادر به پرواز (فعال یا سر خوردن) هستند - پرندگان و حشرات، همچنین نمایندگان پستانداران، دوزیستان و خزندگان نیز وجود دارند. پرواز با حرکت و جستجوی طعمه همراه است. پرواز فعال به دلیل اصلاح اندام های جلویی امکان پذیر است. عضلات سینه ای. در حیوانات در حال پرواز چین های پوستی بین اندام های جلویی و عقبی ایجاد شده است که کشیده شده و نقش چتر نجات را بازی می کند.

تحرک زیاد توده‌های هوا، قدیمی‌ترین روش گرده‌افشانی گیاهان توسط باد (آنموفیلی) را در گیاهان شکل داده است که مشخصه بسیاری از گیاهان در نوار میانی و ته نشین شدن با کمک باد است. این گروه زیست محیطی از موجودات (آئروپلانکتون) به دلیل سطح نسبی بزرگ به دلیل چترها، بال ها، رویش ها و حتی تار عنکبوت ها یا به دلیل اندازه های بسیار کوچک سازگار شده اند.

فشار اتمسفر پایین، که معمولاً 760 میلی‌متر جیوه (یا 101325 پاسکال) است، افت فشار کوچک، تقریباً در همه ساکنان خشکی حساسیت به افت فشار شدید ایجاد کرده است. حد بالای زندگی برای اکثر مهره داران حدود 6000 متر است کاهش فشار اتمسفر با افزایش ارتفاع، حلالیت اکسیژن در خون را کاهش می دهد. این باعث افزایش دفعات تنفس می شود و در نتیجه تنفس سریع منجر به کم آبی بدن می شود. این وابستگی ساده فقط برای گونه های کمیاب پرندگان و برخی بی مهرگان معمولی نیست.

ترکیب گاز محیط زمین-هوا با محتوای اکسیژن بالا (بیش از 20 برابر بیشتر از محیط آبی) مشخص می شود. این به حیوانات اجازه می دهد تا بسیار سطح بالامتابولیسم بنابراین، تنها در خشکی می تواند هومویترمی (توانایی حفظ دمای ثابت بدن، عمدتاً به دلیل انرژی داخلی) ایجاد شود.

ارزش دما در زندگی موجودات با تأثیر بر سرعت واکنش های بیوشیمیایی تعیین می شود. افزایش دما (تا 60 درجه سانتیگراد) محیطباعث دناتوره شدن پروتئین در موجودات می شود. کاهش شدید دما منجر به کاهش سرعت متابولیسم و ​​به عنوان یک شرایط بحرانی، انجماد آب در سلول ها می شود (کریستال های یخ در سلول ها یکپارچگی ساختارهای درون سلولی را نقض می کنند). اساساً ، در خشکی ، موجودات زنده فقط می توانند در 0 ° - 50 + ° Tk وجود داشته باشند. این دماها با روند فرآیندهای اساسی زندگی سازگار هستند. با این حال، هر گونه دارای مقادیر دمای کشنده بالا و پایین، مقدار مهار دما و دمای مطلوب است.

ارگانیسم هایی که فعالیت و فعالیت حیاتی آنها به گرمای خارجی بستگی دارد (میکروارگانیسم ها، قارچ ها، گیاهان، بی مهرگان، سیکلوستوم ها، ماهی ها، دوزیستان، خزندگان) پویکیلوترم نامیده می شوند. از جمله آن‌ها استنوترم‌ها (کرایوفیل‌ها - سازگار با تفاوت‌های کوچک در دماهای پایین و گرما دوست - سازگار با تفاوت‌های کوچک در دمای بالا) و یوریترم‌ها، که می‌توانند در دامنه دمایی زیاد وجود داشته باشند. سازگاری برای تحمل دمای پایین، که امکان تنظیم متابولیسم را برای مدت طولانی فراهم می کند، در ارگانیسم ها به دو روش انجام می شود: الف) توانایی بازآرایی های بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی - تجمع ضد یخ ها، که نقطه انجماد مایعات را در سلول ها و بافت ها کاهش می دهد. و بنابراین از تشکیل یخ جلوگیری می کند. تغییر در مجموعه، غلظت و فعالیت آنزیم ها، تغییر؛ ب) استقامت در برابر انجماد (مقاومت در برابر سرما) توقف موقت حالت فعال (هیپوبیوز یا کریپتوبیوز) یا تجمع گلیسرول، سوربیتول، مانیتول در سلول ها است که از تبلور مایع جلوگیری می کند.

Eurytherms توانایی خوبی برای انتقال به حالت نهفته با انحرافات دمایی قابل توجه از مقدار بهینه. پس از سرکوب سرما، موجودات در دمای معین متابولیسم طبیعی را باز می‌گردانند و این مقدار دما را آستانه دمایی رشد یا صفر بیولوژیکی توسعه می‌گویند.

اساس بازآرایی‌های فصلی در گونه‌ها - یوریترم‌ها، که گسترده هستند، سازگاری (تغییر دمای بهینه) است، زمانی که برخی از ژن‌ها غیرفعال می‌شوند و برخی دیگر روشن می‌شوند که وظیفه جایگزینی برخی آنزیم‌ها با برخی دیگر را بر عهده دارند. این پدیده در بخش های مختلفدامنه.

در گیاهان، گرمای متابولیک بسیار ناچیز است، بنابراین وجود آنها توسط دمای هوای داخل زیستگاه تعیین می شود. گیاهان برای تحمل نوسانات نسبتاً زیاد دما سازگار هستند. نکته اصلی در این مورد تعرق است که هنگام گرم شدن بیش از حد سطح برگها را خنک می کند. کاهش تیغه برگ، تحرک برگ، بلوغ، پوشش مومی. گیاهان با کمک اشکال رشد (کوتوله، رشد بالشتک، داربست)، رنگ آمیزی با شرایط سرد سازگار می شوند. همه اینها در مورد تنظیم حرارت فیزیکی اعمال می شود. تنظیم حرارت فیزیولوژیکی ریزش برگ، مرگ قسمت زمین، انتقال آب آزاد به حالت محدود، تجمع ضد یخ و غیره است.

حیوانات پوکیلوترمیک امکان تنظیم حرارت تبخیری مرتبط با حرکت آنها در فضا (دوزیستان، خزندگان) را دارند. آنها بهینه ترین شرایط را انتخاب می کنند، در فرآیند انقباض عضلانی یا لرزش ماهیچه ها گرمای داخلی (درون زا) زیادی تولید می کنند (عضلات را در حین حرکت گرم می کنند). حیوانات سازگاری رفتاری دارند (حالت، پناهگاه، لانه، لانه).

حیوانات هومیوترمیک (پرندگان و پستانداران) دمای بدن ثابتی دارند و کمی به دمای محیط وابسته هستند. آنها با سازگاری مبتنی بر افزایش شدید فرآیندهای اکسیداتیو در نتیجه کمال سیستم عصبی، گردش خون، تنفسی و سایر اندام ها مشخص می شوند. آنها تنظیم حرارت بیوشیمیایی دارند (هنگامی که دمای هوا کاهش می یابد، متابولیسم لیپید افزایش می یابد؛ فرآیندهای اکسیداتیو به ویژه در عضلات اسکلتی افزایش می یابد؛ یک بافت چربی قهوه ای تخصصی وجود دارد که در آن تمام انرژی شیمیایی آزاد شده به تشکیل ATP می رود و بدن را گرم می کند. ؛ مقدار غذای مصرفی افزایش می یابد) . اما چنین تنظیم حرارتی محدودیت های آب و هوایی دارد (نامطلوب در زمستان، در شرایط قطبی، در تابستان در مناطق گرمسیری و استوایی).

تنظیم حرارت فیزیکی برای محیط زیست مفید است (انقباض رفلکس و انبساط رگ های خونی پوست، اثر عایق حرارتی خز و پر، تبادل حرارت متضاد)، زیرا به دلیل حفظ گرما در بدن انجام می شود (Chernova, Bylova, 2004).

تنظیم حرارت رفتاری هومیترم ها با تنوع مشخص می شود: تغییر در وضعیت، جستجو برای پناهگاه، ساختن گودال های پیچیده، لانه، مهاجرت، رفتار گروهی و غیره.

نور مهمترین عامل محیطی برای موجودات است. فرآیندهایی که تحت تأثیر نور رخ می دهد عبارتند از فتوسنتز (1-5٪ از نور فرودی استفاده می شود)، تعرق (75٪ از نور فرودی برای تبخیر آب استفاده می شود)، هماهنگ سازی فعالیت های حیاتی، حرکت، بینایی، سنتز ویتامین. .

مورفولوژی گیاهان و ساختار جوامع گیاهی برای جذب موثر انرژی خورشیدی سازماندهی شده است. سطح دریافت نور گیاهان روی زمین 4 برابر بزرگتر از سطح سیاره است (آکیمووا و خاسکین، 2000). برای موجودات زنده، طول موج مهم است، زیرا. پرتوهای با طول های مختلف اهمیت بیولوژیکی متفاوتی دارند: تابش مادون قرمز (780 - 400 نانومتر) بر مراکز حرارتی تأثیر می گذارد. سیستم عصبیبا تنظیم فرآیندهای اکسیداتیو، واکنش‌های حرکتی و غیره، پرتوهای فرابنفش (60 تا 390 نانومتر) که بر روی بافت‌های پوششی اثر می‌گذارند، به تولید ویتامین‌های مختلف کمک می‌کنند، رشد و تولید مثل سلول‌ها را تحریک می‌کنند.

از اهمیت ویژه ای برخوردار است نور مرئی، زیرا برای گیاهان، ترکیب کیفی نور مهم است. در طیف پرتوها تابش فعال فتوسنتزی (PAR) ساطع می شود. طول موج این طیف در 380 - 710 (370 - 720 نانومتر) قرار دارد.

دینامیک فصلی روشنایی با الگوهای نجومی، ریتم اقلیمی فصلی یک منطقه معین و در ارتباط است. عرض های جغرافیایی مختلفمتفاوت بیان شده است. برای طبقات پایین تر، وضعیت فنولوژیکی پوشش گیاهی نیز بر روی این نظم ها قرار می گیرد. ریتم روزانه تغییرات در روشنایی از اهمیت زیادی برخوردار است. سیر تابش با تغییرات در وضعیت جو، ابرها و غیره مختل می شود (گوریشینا، 1979).

این گیاه بدنی مات است که تا حدی نور را منعکس می کند، جذب می کند و منتقل می کند. سلول ها و بافت های برگ دارند تشکل های مختلفکه جذب و انتقال نور را فراهم می کنند برای افزایش بهره وری گیاهان، مساحت کل و تعداد عناصر فتوسنتزی را افزایش می دهند که با چیدمان چند طبقه برگ روی گیاه حاصل می شود. آرایش پلکانی گیاهان در جامعه

در رابطه با قدرت روشنایی، سه گروه نور دوست، سایه دوست، مقاوم در برابر سایه متمایز می شوند که از نظر سازگاری آناتومیکی و مورفولوژیکی متفاوت هستند (در گیاهان نور دوست، برگها کوچکتر، متحرک، بلوغ، دارای یک پوشش مومی شکل، کوتیکول ضخیم، حذف کریستالی و غیره در گیاهان سایه دوست، برگ ها بزرگ، کلروپلاست ها بزرگ و متعدد هستند. سازگاری های فیزیولوژیکی (مقادیر مختلف جبران نور).

پاسخ به طول روز (مدت نور) دوره نوری نامیده می شود. در گیاهان، فرآیندهای مهمی مانند گلدهی، تشکیل بذر، رشد، انتقال به حالت خواب، ریزش برگ با تغییرات فصلی در طول روز و دما همراه است. برای گلدهی برخی از گیاهان به طول روز بیش از 14 ساعت نیاز است، برای برخی دیگر 7 ساعت کافی است و برخی دیگر بدون توجه به طول روز شکوفه می دهند.

برای حیوانات، نور اطلاعاتی است. اول از همه، حیوانات با توجه به فعالیت روزانه به دو گروه شبانه، گرگ و میش و شبگرد تقسیم می شوند. اندام هایی که به حرکت در فضا کمک می کنند چشم ها هستند. ارگانیسم های مختلف دید استریوسکوپی متفاوتی دارند - در انسان، دید کلی 180 درجه است - استریوسکوپی-140 درجه، در خرگوش - مجموع 360 درجه، استریوسکوپی 20 درجه است. دید دوچشمی عمدتاً مشخصه حیوانات درنده (گربه ها و پرندگان) است. علاوه بر این، فوتوتاکسی (حرکت به نور) با واکنش به نور تعیین می شود.

تولید مثل، ناوبری (جهت یابی به موقعیت خورشید)، بیولومینسانس. نور سیگنالی برای جذب افراد جنس مخالف است.

مهمترین عامل محیطی در زندگی موجودات زمینی آب است. حفظ یکپارچگی ساختاری سلول ها، بافت ها، کل ارگانیسم ضروری است، زیرا. بخش اصلی پروتوپلاسم سلول ها، بافت ها، آب گیاهان و حیوانات است. به لطف آب، واکنش های بیوشیمیایی، دریافت مواد مغذی، تبادل گاز، دفع و غیره انجام می شود.میزان آب در بدن گیاهان و حیوانات بسیار زیاد است (۸۳-۸۶٪ در برگ های علف، ۷۹-۸۲٪ در برگ درختان). ، 40-55٪ در تنه درختان، در بدن حشرات - 46-92٪، دوزیستان - تا 93٪، پستانداران - 62-83٪.

وجود در محیط زمین-هوا مشکل مهمی را برای موجودات زنده در حفظ آب در بدن ایجاد می کند. بنابراین، شکل و عملکرد گیاهان و جانوران زمین برای محافظت در برابر خشک شدن سازگار است. در زندگی گیاهان، دریافت آب، هدایت و تعرق آن، تعادل آب مهم است (Walter, 1031, 1937, Schafer, 1956). تغییرات در تعادل آب به بهترین وجه توسط قدرت مکش ریشه ها منعکس می شود.

این گیاه می تواند آب را از خاک جذب کند تا زمانی که قدرت مکش ریشه بتواند با قدرت مکش خاک رقابت کند. یک سیستم ریشه بسیار منشعب، سطح وسیعی از تماس بین قسمت جذب کننده ریشه و محلول های خاک را فراهم می کند. طول کل ریشه ها می تواند به 60 کیلومتر برسد. قدرت مکش ریشه ها بسته به آب و هوا و ویژگی های محیطی متفاوت است. هر چه سطح مکش ریشه ها بزرگتر باشد، آب بیشتری جذب می شود.

با توجه به تنظیم تعادل آب، گیاهان به پوکی هیدریک (جلبک، خزه، سرخس، برخی از گیاهان گلدار) و هومی هیدریک (بیشترین گیاهان عالی) تقسیم می شوند.

به سمت رژیم آبگروه های اکولوژیکی گیاهان را تشخیص دهید.

1. هیگروفیت ها گیاهان خشکی زی هستند که در زیستگاه های مرطوب با رطوبت زیاد هوا و تامین آب خاک زندگی می کنند. علائم مشخصه هیگروفیت ها ریشه های ضخیم و کمی منشعب، حفره های پر از هوا در بافت ها و روزنه های باز است.

2. مزوفیت ها - گیاهان زیستگاه های نسبتا مرطوب. توانایی آنها برای تحمل خاک و خشکی جوی محدود است. آنها را می توان در زیستگاه های خشک یافت - به سرعت در یک دوره کوتاه رشد می کنند. با سیستم ریشه ای به خوبی توسعه یافته با موهای ریشه متعدد، تنظیم شدت تعرق مشخص می شود.

3. Xerophytes - گیاهان زیستگاه های خشک. اینها گیاهان مقاوم در برابر خشکسالی، خشکبار هستند. گزروفیت های استپ می توانند تا 25٪ آب را بدون آسیب از دست بدهند، خشکی های بیابانی - تا 50٪ از آب موجود در آنها (برای مقایسه، مزوفیت های جنگلی زمانی که 1٪ از آب موجود در برگ ها از بین برود پژمرده می شوند). با توجه به ماهیت سازگاری های آناتومیکی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی که حیات فعال این گیاهان را با کمبود رطوبت تضمین می کند، گزروفیت ها به ساکولنت ها تقسیم می شوند (دارای برگ ها و ساقه های گوشتی و آبدار هستند، قادر به جمع آوری مقادیر زیادی آب در بافت‌ها، نیروی مکش کمی ایجاد می‌کنند و رطوبت را از بارش جوی جذب می‌کنند) و اسکلروفیت‌ها (گیاهانی با ظاهر خشک که به شدت رطوبت را تبخیر می‌کنند، دارای برگ‌های باریک و کوچکی هستند که گاهی به شکل لوله‌ای در می‌آیند، می‌توانند کم‌آبی شدید، قدرت مکش ریشه‌ها را تحمل کنند. می تواند تا چند ده اتمسفر باشد).

در گروه های مختلف جانوران، در فرآیند سازگاری با شرایط وجود زمین، نکته اصلی جلوگیری از هدررفت آب بود. حیوانات آب می گیرند روش های مختلف- از طریق نوشیدن، با غذای آبدار، در نتیجه متابولیسم (به دلیل اکسیداسیون و تجزیه چربی ها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها). برخی از حیوانات می توانند آب را از طریق پوشش های بستر مرطوب یا هوا جذب کنند. از دست دادن آب در نتیجه تبخیر از پوست، تبخیر از غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی، دفع ادرار و بقایای مواد غذایی هضم نشده رخ می دهد. حیواناتی که آب را از طریق آشامیدن دریافت می کنند به محل آب (پستانداران بزرگ، بسیاری از پرندگان) بستگی دارد.

یک عامل مهم برای حیوانات رطوبت هوا است، زیرا. این شاخص میزان تبخیر از سطح بدن را تعیین می کند. به همین دلیل است که ساختار پوشش بدن برای تعادل آب موجودات حیوانی اهمیت دارد. در حشرات، کاهش تبخیر آب از سطح بدن توسط یک کوتیکول تقریبا غیرقابل نفوذ و اندام‌های دفعی تخصصی (لوله‌های مالپیگی)، که یک محصول متابولیک تقریبا نامحلول ترشح می‌کنند و اسپیراکول‌ها که از دست دادن آب از طریق سیستم تبادل گاز را کاهش می‌دهند، فراهم می‌شود. نای و نای.

در دوزیستان، بیشتر آب بدن از طریق پوست نفوذ پذیر وارد می شود. نفوذپذیری پوست توسط هورمونی که از غده هیپوفیز خلفی ترشح می شود تنظیم می شود. دوزیستان مقادیر بسیار زیادی ادرار رقیق دفع می کنند که برای مایعات بدن هیپوتونیک است. در شرایط خشک، دوزیستان می توانند از دست دادن آب در ادرار را کاهش دهند. علاوه بر این، این حیوانات می توانند آب را در مثانه و فضاهای لنفاوی زیر جلدی جمع کنند.

خزندگان سازگاری های زیادی دارند. سطوح مختلف- مورفولوژیک (از دست دادن آب توسط پوست کراتینه شده جلوگیری می شود)، فیزیولوژیک (ریه های واقع در داخل بدن که از دست دادن آب را کاهش می دهد)، بیوشیمیایی (اسید اوریک در بافت ها تشکیل می شود که بدون از دست دادن رطوبت زیاد دفع می شود، بافت ها قادر به تحمل یک افزایش غلظت نمک تا 50 درصد.

در پرندگان، میزان تبخیر کم است (پوست نسبتاً در برابر آب نفوذ ناپذیر است، غدد عرق و پر وجود ندارد). پرندگان هنگام تنفس به دلیل تهویه زیاد در ریه ها و دمای بالای بدن، آب خود را از دست می دهند (تا 35 درصد وزن بدن در روز). پرندگان فرآیندی برای بازجذب آب از مقداری آب موجود در ادرار و مدفوع خود دارند. برخی از پرندگان دریایی (پنگوئن‌ها، باکلان‌ها، باکلان‌ها، آلباتروس‌ها) که ماهی می‌خورند و آب دریا می‌نوشند، غدد نمکی در حدقه چشم خود دارند که به کمک آن‌ها نمک‌های اضافی از بدن دفع می‌شود.

در پستانداران، اندام‌های دفع و تنظیم اسمزی کلیه‌های جفتی و پیچیده هستند که با خون تامین می‌شوند و ترکیب خون را تنظیم می‌کنند. این امر ترکیب ثابت مایع درون سلولی و بینابینی را تضمین می کند. فشار اسمزی نسبتاً پایدار خون با تعادل بین مصرف آب با نوشیدن و از دست دادن آب با هوای بازدمی، عرق، مدفوع و ادرار حفظ می‌شود. مسئول تنظیم دقیق فشار اسمزی، هورمون آنتی دیورتیک (ADH) است که از غده هیپوفیز خلفی ترشح می شود.

در میان حیوانات، گروه ها متمایز می شوند: هیگروفیل ها، که در آنها مکانیسم های تنظیم متابولیسم آب ضعیف است یا اصلاً وجود ندارد (اینها حیوانات رطوبت دوست هستند که به رطوبت بالا نیاز دارند - دم بهار، شپش چوب، پشه، سایر بندپایان، نرم تنان زمینی و دوزیستان. ) گزروفیل ها که مکانیسم های خوبی برای تنظیم متابولیسم آب و سازگاری با احتباس آب در بدن دارند و در شرایط خشک زندگی می کنند. مزوفیل هایی که در شرایط رطوبت متوسط ​​زندگی می کنند.

امداد یک عامل اکولوژیکی غیرمستقیم در محیط زمین-هوا است. همه اشکال زمین از طریق تغییر در رژیم گرمابی یا رطوبت خاک بر توزیع گیاهان و جانوران تأثیر می گذارند.

در کوه ها در ارتفاعات مختلف از سطح دریا، شرایط آب و هوایی تغییر می کند و در نتیجه پهنه بندی ارتفاعی ایجاد می شود. انزوای جغرافیایی در کوه ها به شکل گیری اندمیک ها، حفظ گونه های باقی مانده از گیاهان و جانوران کمک می کند. دشت های سیلابی رودخانه به حرکت به سمت شمال گروه های جنوبی گیاهان و جانوران کمک می کند. قرار گرفتن در معرض دامنه ها از اهمیت زیادی برخوردار است که شرایطی را برای گسترش جوامع گرما دوست به سمت شمال در امتداد دامنه های جنوبی و جوامع سرد دوست در جنوب در امتداد دامنه های شمالی ("قاعده پیشروی" ، V.V. Alyokhina ایجاد می کند. ).

خاک فقط در محیط زمین-هوا وجود دارد و در نتیجه تعامل سن قلمرو، سنگ مادر، آب و هوا، توپوگرافی، گیاهان و جانوران و فعالیت های انسانی تشکیل می شود. از اهمیت اکولوژیکی ترکیب مکانیکی (اندازه ذرات معدنی)، ترکیب شیمیایی (PH محلول آبی)، شوری خاک، غنای خاک است. ویژگی های خاک نیز بر روی موجودات زنده به عنوان عوامل غیرمستقیم عمل می کند، رژیم حرارتی-هیدروولوژیکی را تغییر می دهد، باعث می شود گیاهان (در درجه اول) با پویایی این شرایط سازگار شوند و بر تمایز فضایی موجودات تأثیر بگذارند.