Рух у наземно-повітряному середовищі. §43

Життя на суші залежить від стану повітря. Природна суміш газів, що склалася в процесі еволюції Землі, це і є повітря, яким ми дихаємо.

Повітря як середовище життя спрямовує еволюційний розвитокмешканців цього середовища. Так, високий вміст кисню визначає можливість формування високого рівня енергетичного метаболізму (обміну речовин між організмом та середовищем). Атмосферне повітря відрізняється низькою та мінливою вологістю, що обмежило можливості освоєння повітряного середовища, а у її мешканців зумовило еволюцію системи водно-сольового обміну та структуру органів дихання. Слід також відзначити низьку густину повітря в атмосфері, завдяки чому життя зосереджене поблизу поверхні Землі та проникає в товщу атмосфери на висоту не більше 50-70 м (крони дерев тропічних лісів).

Основними компонентами атмосферного повітря є азот (N2) - 78,08%, кисень (02) - 20,9%, аргон (Аr) - близько 1% і вуглекислий газ (С02) - 0,03% (табл. 1).

Кисень з'явився на Землі приблизно 2 млрд. років тому, коли відбувалося формоутворення поверхні під впливом активної вулканічної діяльності. Протягом останніх 20 млн. років частка кисню в повітрі поступово зростала (сьогодні вона становить 21%). Головну роль цьому грало розвиток рослинного світусуші та океану.

Таблиця 1. Газовий склад атмосфери Землі

Атмосфера оберігає Землю від метеоритного бомбардування. Близько 5 разів на рік в атмосфері згоряють уламки метеоритів, комет та астероїдів, потужність яких при зустрічі із Землею перевищила б потужність бомби, скинутої на Хіросіму. Більшість метеоритів ніколи не досягає земної поверхні, вони згоряють ще при вході з величезною швидкістю в атмосферу. Щороку на Землю випадає близько 6 млн. т космічного пилу.

Крім того, атмосфера сприяє збереженню тепла на планеті, яке інакше розсіювалося б у холоді космічного простору. Сама ж атмосфера завдяки силі тяжіння не випаровується.

На висоті 20-25 км від поверхні Землі знаходиться захисний (шар), що затримує згубну для живого ультрафіолетову радіацію. Якби не було, таке випромінювання могло б знищити життя на Землі. На жаль, починаючи з 80-90-х років. XX ст. спостерігається негативна тенденція до витончення та руйнування озонового екрану.

Загальна характеристика. У ході еволюції наземно-повітряне середовище було освоєно значно пізніше, ніж водне. Життя на суші зажадало таких пристосувань, які стали можливими лише за порівняно високому рівні організації як рослин, і тварин. Особливістю наземно-повітряного середовищажиття є те, що організми, які тут мешкають, оточені газоподібним середовищем, що характеризується низькими вологістю, щільністю та тиском, високим вмістом кисню. Як правило, тварини в цьому середовищі пересуваються грунтом (твердий субстрат), а рослині вкорінюються в ній.

У наземно-повітряному середовищі діючі екологічні фактори мають ряд характерних рис: більш висока інтенсивність світла в порівнянні з іншими середовищами, значні коливання температури, зміна вологості в залежності від географічного положення, сезону та часу.

У процесі еволюції у живих організмів наземно-повітряного середовища виробилися характерні анатомо-морфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші адаптації. Наприклад, з'явилися органи, які забезпечують безпосереднє засвоєння атмосферного кисню у процесі дихання (легкі та трахеї тварин, продихи рослин). Набули сильного розвитку скелетні утворення (скелет тварин, механічні та опорні тканини рослин), які підтримують тіло
в умовах незначної густини середовища. Виробилися пристосування для захисту від несприятливих факторів, таких, як періодичність і ритміка життєвих циклів, складна будова покривів, механізми терморегуляції та ін. насіння, плоди та пилок рослин, літаючих тварин.

Низька щільність повітрявизначає його малу підйомну силу та незначну опорність. Всі жителі повітряного середовища тісно пов'язані з поверхнею землі, яка служить їм для прикріплення та опори. Щільність повітряного середовища не чинить високого опору організмам при їх пересуванні поверхнею землі, проте ускладнює переміщення по вертикалі. Більшість організмів перебування у повітрі пов'язане лише з розселенням чи пошуком видобутку.

Мала підйомна сила повітря визначає граничну масу та розміри наземних організмів. Найбільші тварини, що мешкають на поверхні землі, менше, ніж гіганти водного середовища. Великі ссавці (розміром і масою сучасного кита) не могли б жити на суші, тому що були роздавлені власною вагою.

Мала щільність повітря створює незначну опірність пересування. 75% всіх видів наземних тварин здатні до активного польоту.

Вітри посилюють віддачу тваринами та рослинами вологи та тепла. При вітрі легше переноситься спека і важче за морози, швидше настає висушення та охолодження організмів. Вітер викликає зміну інтенсивності транспірації у рослин, відіграє роль в запиленні рослин-анемофілів.

Газовий склад повітря– кисень – 20,9%, азот – 78,1%, інертні гази – 1%, вуглекислий газ – 0,03% за обсягом. Кисень сприяє підвищенню обміну речовин у наземних організмів.

Світловий режим. Кількість досягає поверхні Землі радіації обумовлено географічною широтою місцевості, тривалістю дня, прозорістю атмосфери та кутом падіння сонячних променів. Освітленість на Землі варіює в широких межах.

Дерева, чагарники, посіви рослин затіняють місцевість, утворюють особливий мікроклімат, послаблюючи радіацію.

Таким чином, в різних місцеперебуваннях розрізняються не тільки інтенсивність радіації, але і її спектральний склад, тривалість освітлення рослин, просторовий і тимчасовий розподіл світла різної інтенсивності і т.д. . По відношенню до світла розрізняють три основні групи рослин: світлолюбні (геліофіти), тенелюбиві (сціофіти) і тіневитривалі.

У рослин наземно-повітряного середовища виробилися анатомо-морфологічні, фізіологічні та ін. пристосування до різних умов світлового режиму:

Прикладом анатомо-морфологічних пристроїв є зміна зовнішнього вигляду в різних світлових умовах, наприклад, неоднакова величина листових пластинок у рослин, споріднених за систематичним становищем, що живуть при різному освітленні (луговий дзвіночок Cumpanula patula і лісовий – С. trachelium, фіалка польова – Viola arven зростаюча на полях, луках, узліссях, і лісові фіалки – V. mirabilis).

У рослин-геліофітів листя орієнтоване на зменшення приходу радіації в «найнебезпечніші» денні години. Листові пластинки розташовані вертикально або під великим кутом до горизонтальної площини, тому вдень листя отримують здебільшого ковзні промені.

У тіневитривалих рослин листя розташоване так, щоб отримати максимальну кількість падаючої радіації.

Своєрідною формою фізіологічної адаптації при різкій нестачі світла служить втрата рослиною здатність до фотосинтезу, перехід до гетеротрофного харчування готовими неорганічними речовинами. Іноді такий перехід ставав безповоротним через втрату рослинами хлорофілу, наприклад, орхідеї тінистих ялинових лісів (Goodyera repens, Weottia nidus avis), вертляниця (Monotropa hypopitys).

Фізіологічні адаптації тварин. Для переважної більшості наземних тварин з денною та нічною активністю зір є одним із способів орієнтації, має важливе значеннядля пошуків видобутку. Багато видів тварин мають і кольорове бачення. У зв'язку з цим у тварин, особливо жертв, виникли пристосувальні осо6енності. До них відносяться захисне, маскувальне та попереджувальне забарвлення, заступницька подібність, мімікрія і т. п. Виникнення яскраво забарвлених квіток вищих рослин також пов'язане з особливостями зорового апарату запилювачів і, зрештою, зі світловим режимом середовища.

Водний режим. Дефіцит вологи – одна з найістотніших особливостей наземно-повітряного середовища життя. Еволюція наземних організмів проходила шляхом пристосування до добування та збереження вологи.

()садки (дощ, град, сніг), крім водозабезпечення та створення запасів вологи, часто відіграють і іншу екологічну роль. Наприклад, при зливових дощах грунт не встигає вбирати вологу, вода сильними потоками швидко стікає і найчастіше зносить в озера і річки рослини, що слабо вкоренилися, дрібних тварин і родючий шар грунту.

Негативну дію на рослини та тварин має і град. Посіви сільськогосподарських культур на окремих полях іноді бувають повністю знищені цим стихійним лихом.

Різноманітна екологічна роль снігового покриву, для рослин, нирки відновлення яких перебувають у грунті чи біля її поверхні, багатьох дрібних тварин сніг грає роль теплоізолюючого покриву, захищаючи від низьких зимових температур. Великим тваринам зимовий сніговий покрив нерідко заважає добувати корм, пересуватися, особливо у разі утворення на поверхні крижаної кірки. Часто при багатосніжних зимах спостерігається загибель козуль, диких кабанів.

Випадання великої кількості снігу негативно впливає і на рослини. Крім механічних пошкоджень у вигляді сніголомів або сніговалів, потужний шар снігу може призводити до випрівання рослин, а під час танення снігу, особливо у затяжну весну, до вимокання рослин.

Температурний режим. відмінною рисоюназемно-повітряного середовища є великий розмах температурних коливань. У більшості районів суші добові та річні амплітуди температур становлять десятки градусів.

Наземні рослини займають зону, що прилягає до поверхні ґрунту, тобто до «поверхні розділу», на якій відбувається перехід падаючих променів з одного середовища в інше, - з прозорого в непрозоре. На цій поверхні створюється особливий тепловий режим: вдень відбувається сильне нагрівання завдяки поглинанню теплових променів, вночі – сильне охолодження внаслідок променів. Тому приземний шар повітря відчуває найбільш різкі добові коливання температур, які найбільшою мірою виражені над оголеним грунтом.

У наземно-повітряному середовищі ускладнюються умови життя існуванням погодних змін. Погода - це стан атмосфери, що безперервно змінюється, біля земної поверхні, приблизно до висоти 20 км. Мінливість погоди проявляється у постійному варіюванні факторів середовища: температура, вологість повітря, хмарність, опади, сила, напрям вітру. Багаторічний режим погоди характеризує клімат місцевості. Клімат визначається географічними умовами району. Кожне місце проживання характеризується певним екологічним кліматом, тобто кліматом приземного шару повітря, або екокліматом.

Географічна поясність та зональність.Поширення живих організмів Землі тісно пов'язані з географічними поясами і зонами. На поверхні земної кулі виділяють 13 географічних поясів, які змінюються від екватора до полюсів і від океанів углиб континентів. Усередині поясів виділяють широтні та меридіальні або довготні природні зони. Перші тягнуться із заходу Схід, другі – з півночі на південь. Кожна кліматична зона характеризується своєрідною рослинністю та тваринним населенням. Найбільш багаті життям і продуктивні тропічні ліси, заплави річок, прерії та ліси субтропіків та перехідної зони. Менш продуктивні пустелі, луки та степи. Однією з важливих умов мінливості організмів та їх зонального розміщення землі служить мінливість хімічного складу середовища. Поряд із горизонтальною зональністю в наземному середовищі чітко проявляється висотна, або вертикальна поясність. Рослинність гірських країн багатша, ніж прилеглих рівнинах. Пристосування до життя в горах: у рослин переважає подушкоподібна життєва форма, багаторічники, у яких вироблена адаптація до сильної ультрафіолетової радіації та зниження транспірації. У тварин збільшується відносний обсяг серця, зростає вміст гемоглобіну у крові. Тварини: гірські індички, гірські в'юрки, жайворонки, грифи, барани, козли, сарни, яки, ведмеді, рисі.

Крокуючи лісом або лугом, ви навряд чи думаєте про те, що знаходитесь... в наземно-повітряному середовищі. Але саме так вчені називають той будинок для живих істот, який утворений поверхнею землі та повітрям. Плаваючи в річці, озері або морі, ви потрапляєте в водне середовище- Ще один багато населений природний будинок. А коли допомагаєте дорослим перекопувати ґрунт у городі, бачите під ногами ґрунтове середовище. Тут теж багато різноманітних мешканців. Так, навколо нас три чудові будинки - три довкілля, з якими нерозривно пов'язана доля більшості організмів, що населяють нашу планету.

Життя у кожному середовищі має свої особливості. У наземно-повітряному середовищідосить кисню, зате часто не вистачає вологи. Особливо мало її в степах та пустелях. Тому рослини та тварини посушливих місць мають спеціальні пристосування для добування, запасання та економного витрачання води. Згадайте хоча б кактус, що запасає вологу у своєму тілі. У наземно-повітряному середовищі бувають значні зміни температури, особливо у районах із холодною зимою. У цих районах протягом року помітно змінюється все життя організмів. Осінній листопад, відліт перелітних птахів у теплі краї, зміна вовни у звірів на густішу та теплішу – все це пристосування живих істот до сезонних змін у природі.

Для тварин, що мешкають у будь-якому середовищі, важлива проблема – пересування. У наземно-повітряному середовищі можна пересуватися землею і повітрям. І тварини користуються цим. Ноги одних пристосовані до бігу (страус, гепард, зебра), інших – до стрибків (кенгуру, тушканчик). З кожних ста видів тварин, що мешкають у цьому середовищі, 75 вміють літати. Це більшість комах, птахів та деякі звірі ( летючі миші).

У водному середовищічогось, а вже води завжди достатньо. Температура тут змінюється менше температури повітря. А ось кисню часто не вистачає. Одні організми, наприклад риба форель, можуть жити лише у багатій киснем воді. Інші (сазан, карась, лин) витримують нестачу кисню. Взимку, коли багато водоймищ скуті льодом, може настати замор риб - масова загибель їх від задухи. Щоб кисень проникав у воду, у льоду прорубують лунки.

У водному середовищі менше світла, ніж у наземно-повітряному. В океанах і морях на глибині нижче 200 м – царство сутінків, а ще нижче – вічна пітьма. Зрозуміло, що водні рослини трапляються лише там, де достатньо світла. Найглибше можуть жити тільки тварини. Вони харчуються «падаючими» з верхніх верств мертвими залишками різних морських жителів.

Найпомітніша особливість багатьох водних тварин – пристосування для плавання. У риб, дельфінів та китів – плавники. У моржів та тюленів – ласти. У бобрів, видр, водоплавних птахів, жаб – перетинки між пальцями. У жуків-плавунців – плавальні ніжки, схожі на весла.

Ґрунтове середовище- будинок для безлічі бактерій та найпростіших. Тут розташовуються грибниці грибів, коріння рослин. Заселили грунт і різні тварини - черв'яки, комахи, пристосовані до копання звірі, наприклад кроти. Мешканці грунту знаходять у цьому середовищі необхідні їм умови - повітря, воду, мінеральні солі. Щоправда, тут менше кисню та більше вуглекислого газу, ніж на свіжому повітрі. А води часом буває надто багато. Проте температура більш рівна, ніж на поверхні. А от світло в глибину ґрунту не проникає. Тому тварини, що її населяють, зазвичай мають дуже маленькі очі або зовсім позбавлені органів зору. Виручають їх нюх та дотик.

Наземно-повітряне середовище

На цих малюнках «зустрілися» представники різних довкілля. У природі вони не змогли б зібратися разом, тому що багато хто з них живе далеко один від одного, на різних материках, у морях, у прісній воді...

Чемпіон зі швидкістю польоту серед птахів - стриж. 120 км на годину – звичайна для нього швидкість.

Пташки колібрі змахують крилами до 70 разів на секунду, комарі - до 600 разів на секунду.

Швидкість польоту у різних комах така: у золотоокі - 2 км на годину, у кімнатної мухи - 7, у хруща - 11, у джмеля - 18, а у метелика-бражника - 54 км на годину. Великі бабки, за деякими спостереженнями, розвивають швидкість до 90 км на годину.

Наші кажани невеликі на зріст. Але у спекотних країнах живуть їхні родичі – крилани. Вони досягають у розмаху крил 170 см!

Великі кенгуру роблять стрибки до 9, а іноді і до 12 м. (Відміряйте цю відстань на підлозі в класі і уявіть собі стрибок кенгуру. Дуже захоплює!)

Гепард - найшвидший із звірів. Він розвиває швидкість до 110 км на годину. Страус може бігти зі швидкістю до 70 км на годину, роблячи кроки 4-5 м.

Водне середовище

Риби та раки дихають зябрами. Це спеціальні органи, які витягають із води розчинений у ній кисень. Жаба, перебуваючи під водою, дихає шкірою. А ось звірі, що освоїли водне середовище, дихають легкими, піднімаючись до поверхні води для вдиху. Подібним чином поводяться водні жуки. Тільки у них, як і в інших комах, не легкі, а особливі дихальні трубочки – трахеї.

Ґрунтове середовище

Будова тіла крота, цокора і сліпа говорить про те, що всі вони - мешканці ґрунтового середовища. Передні ноги у крота та цокора - головний інструментдля копання. Вони пласкі, як лопати, з дуже великими пазурами. А у сліпця ноги звичайні, він вгризається в ґрунт потужними передніми зубами (щоб земля не потрапляла в рот, губи закривають його за зубами!). Тіло у всіх цих тварин овальне, компактне. З таким тілом зручно пересуватися підземними ходами.

Перевірте свої знання

1. Перерахуйте довкілля, з якими ви познайомилися на уроці.
2. Які умови життя організмів у наземно-повітряному середовищі?
3. Дайте характеристику умов життя у водному середовищі.
4. Які особливості ґрунту як довкілля?
5. Наведіть приклади пристосованості організмів до життя у різних середовищах.

Подумайте!

1. Поясніть, що зображено на малюнку. У яких середовищах, на вашу думку, живуть тварини, частини тіла яких зображені малюнку? Чи можете ви назвати цих тварин?
2. Чому в океані на великих глибинах живуть лише тварини?

Розрізняють наземно-повітряне, водне і ґрунтове довкілля. Кожен організм пристосований до життя у певному середовищі.

У ході еволюції це середовище було освоєно пізніше, ніж водне. Її особливість полягає в тому, що вона газоподібна, тому характеризується низькими вологістю, щільністю та тиском, високим вмістом кисню. У ході еволюції у живих організмів виробилися необхідні анатомо-морфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші адаптації. Тварини в наземно-повітряному середовищі пересуваються грунтом чи повітрям (птиці, комахи), а рослини вкорінюються у грунті. У зв'язку з цим у тварин з'явилися легені і трахеї, а у рослин – устьичний апарат, тобто органи, якими сухопутні жителі планети засвоюють кисень прямо з повітря. Сильне розвиток отримали скелетні органи, які забезпечують автономність пересування суходолом і підтримують тіла з його органами за умов незначної щільності середовища, у тисячі разів меншою проти водою. Екологічні фактори в наземно-повітряному середовищі відрізняються від інших довкілля високою інтенсивністю світла, значними коливаннями температури і вологості повітря, кореляцією всіх факторів з географічним положенням, зміною сезонів року і часу доби. Впливи їх на організми нерозривно пов'язані з рухом повітря та становища щодо морів і океанів сильно відрізняються від впливу у водному середовищі (табл. 1).

Таблиця 1. Умови проживання організмів повітряного та водного середовища (за Д. Ф. Мордухай-Болтовським, 1974)

У тварин і рослин суші виробилися свої, не менш оригінальні адаптації на несприятливі фактори середовища: складна будова тіла і його покривів, періодичність і ритміка життєвих циклів, механізми терморегуляції та ін. Виробилася цілеспрямована рухливість тварин у пошуках їжі, з'явилися суперечки, насіння пилок рослин, і навіть рослини і тварини, життя яких пов'язані з повітряним середовищем. Сформувався виключно тісний функціональний, ресурсний та механічний взаємозв'язок із ґрунтом. Багато адаптацій були розглянуті нами вище, як приклади при характеристиці абіотичних факторівсередовища. Тому зараз повторюватися немає сенсу, тобто до них ми повернемося ще на практичних заняттях.

Грунт як місце існування

Земля - ​​єдина з планет має ґрунт (едасфера, педосфера) - особливу, верхню оболонку суші. Ця оболонка сформувалася в історично доступний для огляду час – вона ровесниця сухопутного життя на планеті. Вперше на питання про походження ґрунту відповів М. В. Ломоносов ("Про шари землі"): "... Ґрунт походить від згнічення тварин і рослинних тіл... довготою часу...". А великий російський вчений Вас. Вас. Докучаєв (1899: 16) вперше назвав ґрунт самостійним природним тілом і довів, що ґрунт є "...таке ж самостійне природно-історичне тіло, як будь-яка рослина, будь-яка тварина, будь-який мінерал... вона є результатом, функцією сукупної, взаємної діяльності клімату даної місцевості, її рослинних і тваринних організмів, рельєфу і віку країни…, нарешті, підґрунтя, т. е. ґрунтових материнських гірських порід. І вже сучасний відомий вчений ґрунтознавець Н. А. Качинський ("Грунт, його властивості і життя", 1975) дає наступне визначення ґрунту: "Під ґрунтом треба розуміти всі поверхневі шари гірських порід, перероблені та змінені спільним впливом клімату (світло, тепло, повітря, вода), рослинних та тваринних організмів".

Основними структурними елементами ґрунту є: мінеральна основа, органічна речовина, повітря та вода.

Мінеральна основа (скелет)(50-60% всього грунту) - це неорганічна речовина, що утворилася в результаті підстилаючої гірської (материнської, грунтоутворюючої) породи в результаті її вивітрювання. Розміри скелетних частинок: від валунів та каміння до дрібних піщинок і мулистих частинок. Фізико-хімічні властивостігрунтів обумовлені в основному складом грунтоутворювальних порід.

Від співвідношення в ґрунті глини та піску, розмірів фрагментів, залежать проникність та пористість ґрунту, що забезпечують циркуляцію, як води, так і повітря. В помірному кліматі ідеально, якщо грунт утворений рівними кількостями глини та піску, тобто представляє суглинок. В цьому випадку ґрунтам не загрожує ні перезволоження, не пересихання. І те й інше однаково згубно як рослин, так тварин.

Органічна речовина– до 10% ґрунту, утворюється з відмерлої біомаси (рослинна маса – опад листя, гілок і коренів, валежні стовбури, ганчір'я трави, організми загиблих тварин), подрібненого та переробленого у ґрунтовий гумус мікроорганізмами та певними групами тварин та рослин. Простіші елементи, що утворилися в результаті розкладання органіки, знову засвоюються рослинами і залучаються до біологічного кругообігу.

Повітря(15-25%) у ґрунті міститься у порожнинах – порах, між органічними та мінеральними частинками. За відсутності (важкі глинисті ґрунти) або заповнення пір водою (під час підтоплень, танення мерзлоти) у ґрунті погіршується аерація та складаються анаеробні умови. У таких умовах гальмуються фізіологічні процеси організмів, які споживають кисень – аеробів, розкладання органіки йде повільно. Поступово накопичуючись вони утворюють торф. Великі запаси торфу характерні для боліт, заболочених лісів, тундрових угруповань. Торфонакопичення особливо виражене в північних регіонах, де холодність та перезволоження грунтів взаємообумовлюють та доповнюють один одного.

Вода(25-30%) у ґрунті представлена ​​4 типами: гравітаційною, гігроскопічною (пов'язаною), капілярною та пароподібною.

Гравітаційна– рухлива вода, що займають широкі проміжки між частинками ґрунту, просочується вниз під власним вагою рівня грунтових вод. Легко засвоюється рослинами.

Гігроскопічна, або пов'язана– адсорбується навколо колоїдних частинок (глина, кварц) ґрунту та утримується у вигляді тонкої плівки за рахунок водневих зв'язків. Звільняється від них за високої температури (102-105°С). Рослин вона недоступна, не випаровується. У глинистих ґрунтах такої води до 15%, у піщаних – 5%.

Капілярна– утримується навколо ґрунтових частинок силою поверхневого натягу. По вузьких порах та каналах – капілярах, піднімається від рівня ґрунтових вод або розходиться від порожнин з гравітаційною водою. Краще утримується глинистими ґрунтами, легко випаровується. Рослини легко поглинають її.

Пароподібна- Займає всі вільні від води пори. Випаровується насамперед.

Здійснюється постійний обмін поверхневих ґрунтових та ґрунтових вод, як ланка загального кругообігу води в природі, що змінює швидкість та напрямок залежно від сезону року та погодних умов.

Будова ґрунтового профілю

Будова ґрунтів неоднорідна як по горизонталі, так і по вертикалі. Горизонтальна неоднорідність ґрунтів відображає неоднорідність розміщення ґрунтоутворюючих порід, положення в рельєфі, особливості клімату та узгоджується з розподілом по території рослинного покриву. Для кожної такої неоднорідності (типу ґрунтів) характерна своя вертикальна неоднорідність, або ґрунтовий профіль, що формується в результаті вертикальної міграції води, органічних та мінеральних речовин. Цей профіль є сукупністю шарів, або горизонтів. Усі процеси ґрунтоутворення протікають у профілі з обов'язковим урахуванням його розчленування на горизонти.

Незалежно від типу ґрунту в її профілі виділяють три основні горизонти, що відрізняються за морфологічними та хімічним властивостямміж собою та між аналогічними горизонтами в інших ґрунтах:

1. Перегнійно-акумулятивний горизонт А.У ньому накопичується та перетворюється органічна речовина. Після перетворення частина елементів з цього горизонту виноситься з водою на нижчележачі.

Цей горизонт найбільш складний і важливий із усього ґрунтового профілю за своєю біологічною роллю. Він складається з лісової підстилки - А0, утвореної наземним опадом (відмерла органіка слабкого ступеня розкладеності на поверхні ґрунту). За складом і потужністю підстилки можна судити про екологічні функції рослинної спільноти, її походження, стадії розвитку. Нижче підстилки розташовується темно-забарвлений гумусовий горизонт – А1, утворений подрібненими, різного ступеня розкладання залишками рослинної маси та маси тварин. У деструкції залишків беруть участь хребетні тварини (фітофаги, сапрофаги, копрофаги, хижаки, некрофаги). У міру подрібнення органічні частинки надходять у наступний нижній горизонт – елювіальний (А2). У ньому відбувається хімічне розкладання гумусу на прості елементи.

2. Ілювіальний, або горизонт вмивання В. У ньому осідають і перетворюються на ґрунтові розчини сполуки, винесені з горизонту А. Це гумінові кислоти та їх солі, що вступають у реакцію з корою вивітрювання та засвоюються корінням рослин.

3. Материнська (підстилаюча) порода (кора вивітрювання), або горизонт С.З цього горизонту – теж після перетворення – мінеральні речовини переходять у ґрунт.

Виходячи зі ступеня рухливості та розмірів, вся ґрунтова фауна згрупована в наступні три екологічні групи:

Мікробіотип, або мікробіота(не плутати з ендеміком Примор'я – рослиною мікробіотою перехреснопарної!): організми, що представляють проміжну ланку між рослинними та тваринними організмами (бактерії, зелені та синьо-зелені водорості, гриби, найпростіші одноклітинні). Це водні організми, але дрібніші у воді. Живуть у порах ґрунту, заповнених водою – мікроводоемах. Основна ланка детритна харчового ланцюга. Можуть висихати, а з поновленням достатньої вологості знову оживають.

Мезобіотип, або мезобіот– сукупність дрібних рухомих комах, що легко витягуються з ґрунту (нематоди, кліщі (Oribatei), дрібні личинки, ногохвостки (Collembola) та ін.) Дуже численні – до мільйонів особин на 1м 2. Харчуються детритом, бактеріями. не риють собі ходів.При зниженні вологості йдуть углиб.Пристосування від висихання: захисні лусочки, суцільний товстий панцир.

Макробіотип, або макробіота- великі комахи, дощові черв'яки, рухливі членистоногі, що живуть між підстилкою і грунтом, інші тварини, аж до ссавців, що риють (кроти, землерийки). Переважають дощові черв'яки (до 300 шт/м2).

Кожному типу ґрунтів та кожному горизонту відповідає свій комплекс живих організмів, що беруть участь у утилізації органіки – едафон. Найбільш численним і складним складом живих організмів мають верхні – органогенні шари-горизонти (рис. 4). В ілювіальному мешкають тільки бактерії (сіробактерії, азотфіксуючі), які не потребують кисню.

За рівнем зв'язку із середовищем проживання в едафоні виділяються три групи:

Геобіонти– постійні жителі ґрунту (дощові черв'яки (Lymbricidae), багато первиннобезкрилих комах (Apterigota)), з ссавців кроти, сліпи.

Геофіли– тварини, у яких частина циклу розвитку проходить в іншому середовищі, а частина – у ґрунті. Це більшість літаючих комах (саранчові, жуки, комарі-довгоніжки, капустянки, багато метеликів). Одні у ґрунті проходять фазу личинки, інші – фазу лялечки.

Геоксени– тварини, які іноді відвідують грунт як укриття або притулок. До них відносяться всі ссавці, що живуть в норах, багато комах (тарганові (Blattodea), напівжорстокрилі (Hemiptera), деякі види жуків).

Особлива група – псаммофіти та псаммофіли(мармурові хрущі, мурашині леви); адаптовані до сипучих пісків у пустелях. Пристосування до життя в рухомому, сухому середовищі у рослин (саксаул, піщана акація, вівсяниця піщана та ін.): придаткові корені, сплячі нирки на корінні. Перші починають рости при засинанні піском, другі при здуванні піску. Від занесення піском рятуються швидким зростанням, редукцією листя. Плодам властива леткість, пружність. Від посухи оберігають піщані чохли на коренях, пробковування кори, сильно розвинене коріння. Пристосування до життя в рухомому, сухому середовищі у тварин (вказані вище, де розглядався тепловий та вологий режими): мінують піски – розсувають їх тілом. У тварин, що риють, лапи-лижі - з наростами, з волосяним покривом.

Грунт – проміжне середовище між водою (температурний режим, низький вміст кисню, насиченість водяними парами, наявність води та солей у ній) та повітрям (повітряні порожнини, різкі зміни вологості та температури у верхніх шарах). Для багатьох членистоногих грунт був середовищем, через яке вони змогли перейти від водного до наземного способу життя. Основними показниками властивостей ґрунту, що відображають можливість її бути довкіллям для живих організмів, є гідротермічний режим і аерація. Або вологість, температура та структура ґрунту. Усі три показники тісно пов'язані між собою. З підвищенням вологості підвищується теплопровідність та погіршується аерація ґрунтів. Що температура, то сильніше йде випаровування. Безпосередньо з цими показниками пов'язані поняття фізичної та фізіологічної сухості ґрунтів.

Фізична сухість є звичайним місцем при атмосферних посухах, у зв'язку з різким скороченням надходження води через тривалу відсутність опадів.

У Примор'ї такі періоди характерні пізньої весни і особливо сильно виражені на схилах південних експозицій. Причому при однаковому положенні в рельєфі та інших подібних умовах зростання, чим краще розвинений рослинний покрив, тим швидше настає стан фізичної сухості. Фізіологічна сухість – складніше явище, воно зумовлено несприятливими умовами середовища. Полягає у фізіологічній недоступності води за достатньої, і навіть надмірної її кількості у грунті. Як правило, фізіологічно недоступною стає вода при низьких температурах, високих засоленості або кислотності ґрунтів, наявності токсичних речовин, нестачі кисню. Одночасно недоступними стають і розчинні у воді елементи живлення: фосфор, сірка, кальцій, калій та ін. Через холодність ґрунтів, і обумовлені нею перезволоження та високу кислотність, фізіологічно недоступні кореневласним рослинам великі запаси води та мінеральних солей у багатьох екосистемах тундри та північно -тайгових лісів. Цим пояснюється сильне пригнічення в них вищих рослин та широке поширення лишайників і мохів, особливо сфагнових. Одним із важливих пристосувань до суворих умов в едасфері є мікоризне харчування. Практично всі дерева мають зв'язок із грибами-мікоризоутворювачами. Кожному виду дерева відповідає свій вид гриба. За рахунок мікоризи збільшується активна поверхня кореневих систем, а виділення гриба корінням вищих рослин легко засвоюється.

Як сказав В. В. Докучаєв "Грунтові зони є і природоісторичними зонами: тут очевидний найтісніший зв'язок клімату, грунту, тварин і рослинних організмів ...". Це добре видно на прикладі ґрунтового покриву в лісових районах на півночі та півдні Далекого Сходу.

Характерною особливістю ґрунтів Далекого Сходу, що формуються в умовах мусонного, тобто дуже вологого клімату, є сильне вимивання елементів із елювіального горизонту. Але в північних і південних районах регіону цей процес неоднаковий через різну теплозабезпеченість місцеперебування. Ґрунтоутворення на Крайній Півночі відбувається в умовах короткого періоду вегетації (не більше 120 днів) та повсюдного поширення вічної мерзлоти. Недолік тепла, часто супроводжується перезволоженням ґрунтів, низькою хімічною активністю вивітрювання ґрунтоутворюючих порід та уповільненим розкладанням органіки. Життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів сильно пригнічена, а засвоєння поживних елементів корінням рослин – загальмовано. В результаті північні ценози відрізняються низькою продуктивністю - запаси деревини в основних типах модрини рідколіс не перевищують 150 м 2 /га. При цьому накопичення відмерлої органіки переважає її розкладання, внаслідок чого формуються потужні торф'янисті і гумусові горизонти, у профілі високо вміст гумусу. Так, у північних модринах потужність лісової підстилки досягає 10-12 см, а запаси недиференційованої маси у ґрунті – до 53% від загального запасу біомаси насадження. Одночасно йде винесення елементів межі профілю, а за близькому заляганні мерзлоти вони акумулюються в ілювіальному горизонті. У ґрунтоутворенні, як у всіх холодних областях північної півкулі, провідний процес – підзолоутворювальний. Зональними ґрунтами на північному узбережжі Охотського моря є Al-Fe-гумусові підзоли, у континентальних районах – підбури. У всіх районах Північного Сходу звичайні торф'яні ґрунти з багаторічною мерзлотою у профілі. Для зональних ґрунтів характерна різка диференціація горизонтів за кольором. У південних районах клімат має риси, подібні до клімату вологих субтропіків. Провідними факторами ґрунтоутворення в Примор'ї на тлі високої вологості повітря служать тимчасово-надлишкове (пульсуюче) зволоження та тривалий (200 дн) дуже теплий вегетаційний період. Ними зумовлюється прискорення делювіальних процесів (вивітрювання первинних мінералів) та дуже швидке розкладання відмерлої органіки на прості хімічні елементи. Останні не виносяться за межі системи, а перехоплюються рослинами та ґрунтовою фауною. У змішаних широколистяних лісах на півдні Примор'я за літо "переробляється" до 70% річного опаду, а потужність підстилки не перевищує 1,5-3 см. Між горизонтами ґрунтового профілю зональних бурих ґрунтів кордони виражені слабо. При достатній кількості тепла головну рольу ґрунтоутворенні грає гідрологічний режим. Всі ландшафти Приморського краю відомий далекосхідний вчений-ґрунтознавець Г. І. Іванов розділив на ландшафти швидкого, слабо стриманого і утрудненого водообміну. У ландшафтах швидкого водообміну провідним є буроземоосвітній процес. Ґрунти цих ландшафтів, вони ж і зональні – бурі лісові під хвойно-широколистяними та широколистяними лісами та буро-тайгові – під хвойними, відрізняються дуже високою продуктивністю. Так, запаси деревостанів у чорно-ялицево-широколистяних лісах, що займають нижні та середні частини північних схилів на слабоскелетних суглинках досягають 1000 м 3 /га. Бурі ґрунти відрізняються слабо вираженою диференціацією генетичного профілю.

У ландшафтах слабо стриманого водообміну буроземоутворення супроводжується опідзолюванням. У профілі ґрунтів, крім гумусового та ілювіального горизонтів, виділяється освітлений елювіальний та з'являються ознаки диференціації профілю. Їм притаманні слабокисла реакція середовища та високий вміст гумусу у верхній частині профілю. Продуктивність цих ґрунтів менша - запаси деревостанів на них знижуються до 500 м 3 /га.

У ландшафтах утрудненого водообміну через систематичне сильного перезволоження в грунтах створюються анаеробні умови, розвиваються процеси оглеіння і оторфованості гумусового шару. тайгові торф'янисті та торф'яно-підзолені – під модринами. Через слабку аерацію знижуються біологічна активність, збільшується потужність органогенних горизонтів. Профіль різко розмежований на гумусовий, елювіальний та ілювіальний горизонти. Оскільки кожному типу ґрунтів, кожній ґрунтовій зоні властиві свої особливості, то й організми відрізняються вибірковістю по відношенню до цих умов. По вигляду рослинного покриву можна судити про вологість, кислотність, теплозабезпеченість, засоленість, склад материнської породи та інші характеристики грунтового покриву.

Не тільки флора та структура рослинності, а й фауна, за винятком мікро- та мезофауни, специфічна для різних ґрунтів. Наприклад, близько 20 видів жуків – галофіли, мешкають лише у ґрунтах із підвищеною солоністю. Навіть дощові черв'яки найбільшої чисельності досягають у вологих, теплих, з потужним органогенним шаром ґрунтах.

Наземно-повітряне середовище характеризується особливостями екологічних умов, що сформували специфічні пристосування у сухопутних рослин та тварин, що виявилося у різноманітності морфологічних, анатомічних, фізіологічних, біохімічних та поведінкових адаптацій.

Низька щільність атмосферного повітря ускладнює підтримку форми тіла, тому рослин і тварин утворилася опорна система. У рослин це механічні тканини (луб'яні та дерев'яні волокна), які забезпечують опір статичним та динамічним навантаженням: вітру, дощу, сніговому покриву. Напружений стан клітинної стінки (тургор), спричинений накопиченням у вакуолях клітин рідини з високим осмотичним тиском, зумовлює пружність листя, стебел трав, квіток. У тварин опору тілу створює гідроскелет (у круглих черв'яків), зовнішній скелет (у комах), внутрішній (у ссавців).

Низька щільність середовища полегшує пересування тварин. Багато наземних видів здатні до польоту (активного або плануючого) - птиці та комахи, є і представники ссавців, амфібій та рептилій. Активний політ можливий за рахунок модифікованих передніх кінцівок, розвинених грудних м'язів. У плануючих тварин утворилися між передніми та задніми кінцівками сформувалися шкірні складки, які розтягуються та грають роль парашута.

Висока рухливість повітряних мас сформувала у рослин найдавніший спосіб запилення рослин вітром (анемофілія) характерну для багатьох рослин середньої смуги та розселення за допомогою вітру. Ця екологічна група організмів (аеропланктон) адаптувалася завдяки велику відносну площу поверхні за рахунок парашутиків, крил, виростів і навіть павутини, або за рахунок дуже дрібних розмірів.

Низький атмосферний тиск, який у нормі становить 760 мм ртутного стовпа (або 101 325 Па), малі перепади тиску, сформували майже у всіх мешканців суші чутливість до сильних перепадів тиску. Верхня межа життя більшості хребетних тварин - близько 6 000 м. Зниження атмосферного тиску з підвищенням висоти над рівнем моря зменшує розчинність кисню у крові. Це збільшує частоту дихання, а в результаті часто дихання призводить до зневоднення організму. Ця проста залежність не характерна лише для рідкісних видів птахів та деяких безхребетних.

Газовий склад наземно-повітряного середовища відрізняється високим вмістом кисню (більш ніж у 20 разів вищий, ніж у водному середовищі). Це дозволяє тваринам мати дуже високий рівеньобмін речовин. Тому лише суші могла виникнути гомойтермность (здатність підтримувати постійну температуру тіла, переважно, з допомогою внутрішньої енергії).

Значення температури у житті організмів визначається впливом на швидкість біохімічних реакцій. Підвищення температури (до 60°С) довкіллявикликає у організмів денатурацію білків. Сильне зниження температури призводить до зниження швидкості обміну речовин і як критичний стан - замерзання води в клітинах (кристали льоду в клітинах порушують цілісність внутрішньоклітинних структур). В основному на суші живі організми можуть існувати тільки в межах 0 - +50 °, т.к. ці температури сумісні з перебігом основних процесів життєдіяльності. Однак кожен вид має своє верхнє та нижнє летальне значення температури, значення температурного пригнічення та температурного оптимуму.

Організми, життєдіяльність та активність яких залежать від зовнішнього тепла (мікроорганізми, гриби, рослини, безхребетні, круглороті, риби, земноводні, плазуни) називаються пойкілотермами. Серед них є стенотерми (кріофіли – пристосовані невеликим перепадам низьких температур та термофіли – пристосовані невеликим перепадам високих температур) та евритерми, які можуть існувати при межах великої температурної амплітуди. Пристосування до перенесення низьких температур, що дозволяють регулювати обмін речовин протягом тривалого часу, здійснюється у організмів двома способами: а) здатність до біохімічних та фізіологічних перебудов - накопичення антифризів, які знижують точку замерзання рідин у клітинах та тканинах і, отже, перешкоджають утворенню льоду; зміна набору, концентрації та активності ферментів, зміна; б) витривалість до замерзання (холодостійкість) - це тимчасове припинення активного стану (гіпобіоз чи криптобіоз) чи накопичення у клітинах гліцерину, сорбіту, маніту, які перешкоджають кристалізації рідини.

У евритермів добре розвинена здатність переходу в латентний стан при значних відхиленнях температури від оптимального значення. Після холодового пригнічення організми за певної температури відновлюють нормальний обмін речовин, а це значення температури називається температурним порогом розвитку, або біологічним нулем розвитку.

У основі сезонних перебудов у видів – евритермів, мають поширення, лежить акліматація (зсув температурного оптимуму), коли відбувається інактивація одних генів і включення інших, відповідальних заміну одних ферментів іншими. Це явище виявляється в різних частинахареалу.

У рослин метаболічне тепло вкрай мізерно, тому їх існування визначається температурою повітря в межах місця проживання. Рослини адаптуються до перенесення досить високих коливань температури. Головним є транспірація, що охолоджує поверхню листя при перегріві; зменшення листової пластинки, рухливість листа, опушення, восковий наліт. До холодних умов рослини пристосовуються за допомогою форми росту (карликовість, подушкоподібне зростання, шпалерність), забарвлення. Все це відноситься до фізичної терморегуляції. Фізіологічна терморегуляція – це опад листя, відмирання наземної частини, переведення вільної води у зв'язаний стан, накопичення антифризів тощо).

Пойкілотермні тварини мають можливість випарної терморегуляції, пов'язаної з їх переміщенням у просторі (земноводні, рептилії). Вони вибирають найбільш оптимальні умови, виробляють багато внутрішнього (ендогенного) тепла в процесі скорочення мускулатури або м'язового тремтіння (розігрівають м'язи під час пересування). Тварини мають поведінкові адаптації (поза, укриття, нори, гнізда).

Гомойтермні тварини (птахи та ссавці) мають постійну температуру тіла та мало залежать від температури навколишнього середовища. Їх характерні адаптації, засновані на різкому підвищенні окисних процесів внаслідок досконалості нервової, кровоносної, дихальної та інших систем органів. У них існує біохімічна терморегуляція (при зниженні температури повітря посилюється обмін ліпідів; посилюються окислювальні процеси, особливо в скелетних м'язах; є спеціалізована бура жирова тканина, в якій вся хімічна енергія, що звільняється, йде на утворення АТФ, а на обігрів організму; збільшується обсяг споживання . Але така терморегуляція має кліматичні обмеження (невигідна взимку, у полярних умовах, влітку в тропічному та екваторіальному поясах).

Екологічно вигідна фізична терморегуляція (рефлекторне звуження та розширення кровоносних судин шкіри, теплоізоляційна дія хутра та пір'я, протиточний теплообмін), т.к. здійснюється за рахунок збереження тепла в тілі (Чорнова, Билова, 2004).

Поведінкова терморегуляція гомойтермів характеризується різноманітністю: зміна пози, пошуки укриттів, спорудження складних нір, гнізд, міграції, групова поведінка та ін.

Найважливішим екологічним чинником для організмів є світло. Процеси, які протікають під впливом світла - це фотосинтез (використовується 1-5% падаючого світла), транспірація (використовується 75% падаючого світла витрачається випаровування води), синхронізація життєдіяльності, рух, зір, синтез вітамінів.

Морфологія рослин та структура рослинних угруповань організовані для найбільш ефективного сприйняття сонячної енергії. Світлоприймальна поверхня рослин Земної кулі в 4 рази більша, ніж поверхня планети (Акімова, Хаскін, 2000). Для живих організмів має значення довжина хвиль, т.к. промені різної довжини мають різне біологічне значення: інфрачервоне випромінювання (780 – 400 нм) діє теплові центри нервової системи, регулюючи окислювальні процеси, рухові реакції та ін, ультрафіолетові промені (60 - 390 нм) діючи на покривні тканини, сприяють виробленню різних вітамінів, стимулюють ріст і розмноження клітин.

Особливого значення має видиме світло, т.к. для рослин важливим є якісний склад світла. У спектрі променів виділяють активну фотосинтетичну радіацію (ФАР). Довжина хвиль цього діапазону лежить не більше 380 – 710 (370- 720 нм).

Сезонна динаміка освітленості пов'язана із закономірностями астрономічного характеру, сезонною кліматичною ритмікою даної місцевості та на різних широтахвиражена по-різному. Для нижніх ярусів ці закономірності накладається і фенологічний стан рослинності. Велике значення має добовий ритм зміни освітленості. Хід радіації порушується змінами стану атмосфери, хмарності та інших. (Горишина, 1979).

Рослина є непрозорим тілом, яке частково відображає світло, поглинає і пропускає. У клітинах та тканинах листя є різні освітиякі забезпечують поглинання та пропускання світла Для підвищення продуктивності рослини збільшують загальну площу та кількість фотосинтезуючих елементів, що досягається багатоповерховим розташуванням листя на рослині; ярусним розташуванням рослин у співтоваристві.

По відношенню до сили освітлення виділяють три групи: світлолюбні, тенелюбні, тіньовитривалі, які відрізняються анатомо-морфологічними адаптаціями (у світлолюбних рослин листя - дрібніше, рухливі, опушені, мають восковий наліт, товсту кутикулу, кристалічні вимикання та ін. , хлоропласти великі та численні); фізіологічними адаптаціями (різні значення світлової компенсації).

Реакція на довжину світлового дня (тривалість висвітлення) називається фотоперіодизмом. У рослин такі важливі процеси як цвітіння, утворення насіння, зростання, перехід у стан спокою, листопад пов'язаний із сезонними змінами довжини дня та температурою. Для цвітіння одних рослин потрібна довжина дня понад 14 годин, інших достатньо 7 годин, треті цвітуть незалежно від довжини дня.

Для тварин є світло інформаційне значення. Насамперед по добової активності тварини поділяються на денних, сутінкових, нічних. Органом, що допомагає орієнтуватися у просторі, є очі. У різних організмів різний стереоскопічний зір – у людини загальний зір 180° – стереоскопічний-140°, у кролика – загальний 360°, стереоскопічний 20°. Бінокулярне зір переважно характерно для хижих тварин (котячих і птахів). Крім того, реакцією на світ визначається фототаксис (рух на світло),

розмноження, навігація (орієнтування на становище Сонця), біолюміненценція. Світло є сигналом для залучення особин іншої статі.

Найважливішим екологічним чинником у житті наземних організмів є вода. Вона необхідна підтримки структурної цілісності клітин, тканин, всього організму, т.к. є основною частиною протоплазми клітин, тканин, рослинних та тваринних соків. Завдяки воді здійснюються біохімічні реакції, надходження поживних речовин, газообмін, виділення та інше. у тілах комах – 46-92%, земноводних – до 93%, ссавців – 62-83%).

Існування в наземно-повітряному середовищі ставить перед організмами важливу проблему збереження води у тілі. Тому форма та функції рослин та тварин суші пристосовані до захисту від висушення. У житті рослин важливо надходження води, проведення її і транспірація, водний баланс (Вальтер, 1031, 1937, Шафер, 1956). Зміни водного балансу найкраще відбиває сисна сила коренів.

Рослина може всмоктувати воду з ґрунту до тих пір, поки сисальна сила коренів може конкурувати з сисною силою ґрунту. Сильно розгалужена коренева система забезпечує велику площу зіткнення поглинаючої частини кореня з ґрунтовими розчинами. Загальна довжина коренів може досягати 60 км. Смоктальна сила коренів змінюється в залежності від погоди, від екологічних властивостей. Чим більша всмоктувальна поверхня коренів, тим більше води поглинається.

За регуляцією водного балансу рослини поділяються на пойкілогідріческіе (водорості, мохи, папороті, деякі квіткові) і гомойгідрічніе (більшість вищих рослин).

По відношенню до водному режимувиділяють екологічні групи рослин.

1. Гігрофіти - наземні рослини, що мешкають у вологих місцях проживання з високою вологістю повітря і грунтовим водопостачанням. Характерними ознаками гігрофітів є товсте слаборозгалужене коріння, повітроносні порожнини в тканинах, відкриті продихи.

2. Мезофіти-рослини помірно зволожених місцепроживання. Здатність переносити ґрунтову та атмосферну посуху у них обмежені. Можуть зустрічатися в посушливих місцеперебуваннях - швидко розвиваючись за короткий період. Характерна добре розвинена коренева система з численними кореневими волосками, регулювання інтенсивності транспірації.

3. Ксерофіти – рослини сухих місцепроживання. Це посухостійкі рослини, сухотерпці. Степові ксерофіти можуть втрачати без шкоди до 25% води, пустельні - до 50% води, що міститься в них (для порівняння лісові мезофіти в'януть при втраті 1% води, що міститься в листі). За характером анатомо-морфологічних і фізіологічних адаптацій, що забезпечують активне життя цих рослин при дефіциті вологи, ксерофіти поділяються на сукуленти (мають м'ясисте і соковите листя і стебла, здатні накопичувати в тканинах велику кількість води, розвивають невелику сисну силу і вбирають в склерофіти (сухі на вигляд рослини, що інтенсивно випаровують вологу, мають вузьке і дрібне листя, яке іноді згортається в трубочку, здатне витримувати сильне зневоднення, смокчуча сила коренів може бути до декількох десятків атмосфер).

У різних груп тварин у процесі пристосування до умов наземного існування головним було запобігання втратам води. Тварини отримують воду різними способами– через питво, із соковитою їжею, внаслідок метаболізму (за рахунок окислення та розщеплення жирів, білків та вуглеводів). Деякі тварини можуть убирати воду через покриви з вологого субстрату або повітря. Втрати води відбуваються в результаті випаровування з покривів, випаровування зі слизових оболонок дихальних шляхів, виділення сечі та неперетравлених залишків їжі. Тварини, які отримують воду через питво, залежать від розташування водойм (великі ссавці, багато птахів).

Важливим чинником тварин є вологість повітря, т.к. цей показник визначає величину випаровування з поверхні тіла. Саме тому водного балансу організму тварин має значення будова покривів тіла. У комах зменшення випаровування води з поверхні тіла забезпечує майже непроникна кутикула та спеціалізовані органи виділення (мальпігієві трубочки), що виділяють майже нерозчинний продукт обміну, та дихальця, що зменшують втрати води через систему газообміну – через трахеї та трахеоли.

У амфібій переважна більшість води в організм надходить через проникну шкіру. Проникність шкіри регулюється гормоном, який виділяється задньою часткою гіпофіза. Амфібії виділяють дуже велику кількість розведеної сечі, гіпотонічної по відношенню до рідин тіла. У посушливих умовах амфібії можуть зменшувати втрати води із сечею. Крім того, ці тварини можуть накопичувати воду в сечовому міхурі та підшкірних лімфатичних просторах.

Рептилії мають безліч адаптацій різного рівня- морфологічних (втрата води перешкоджає ороговіла шкіра), фізіологічних (легкі, розташовані всередині тіла, що знижує втрати води), біохімічних (у тканинах утворюється сечова кислота, яка виводиться без великої втрати вологи, тканини здатні переносити підвищення концентрації солей на 50%).

У птахів швидкість випаровування невелика (шкіра відносно непроникна для води, відсутні потові залози та пір'я). Птахи втрачають воду (до 35% ваги тіла за добу) при диханні через високу вентиляцію в легенях та високу температуру тіла. У птахів є процес реабсорбції води із частини води із сечі та фекалій. У деяких морських птахів (пінгвіни, олуші, баклани, альбатроси), які харчуються рибою та п'ють морську воду, є сольові залози, розташовані в очницях, за допомогою яких виводиться надлишок солей з організму.

У ссавців органами виділення та осморегуляції служать парні складно влаштовані нирки, які постачаються кров'ю та регулюють склад крові. Це забезпечує постійний склад внутрішньоклітинної та внутрішньотканинної рідини. Відносно стабільний осмотичний тиск крові підтримується за рахунок балансу між надходженням води з питтям і втратою води з повітрям, що видихається, потім, що виділяються калом і сечею. Відповідальним за тонку регуляцію осмотичного тиску є антидіуретичний гормон (АДГ), що виділяється із задньої частки гіпофіза.

Серед тварин виділяють групи: гігрофілів, у яких механізми регуляції водного обміну слабо розвинені або взагалі відсутні (це вологолюбні тварини, які потребують високої вологості середовища - ногохвостки, мокриці, комарі, інші членистоногі, наземні молюски та амфібії); ксерофілів, які мають добре розвинені механізми регуляції водного обміну та пристосування до утримання води в тілі, що мешкають у посушливих умовах; мезофілів, що мешкають в умовах помірної вологості.

Непрямим екологічним фактором у наземно-повітряному середовищі є рельєф. Усі форми рельєфу впливають поширення рослин і тварин через зміна гідротермічного режиму чи грунтово-грунтового зволоження.

У горах різною висоті над рівнем моря змінюються кліматичні умови, наслідком є ​​висотна поясність. Географічна ізоляція в горах сприяє утворенню ендеміків, збереженню реліктових видів рослин та тварин. Річкові заплави сприяють просуванню північ більш південних угруповань рослин та тварин. Велике значення має експозиція схилів, яка створює умови для поширення на північ південними схилами теплолюбних спільнот, а північними схилами на південь холодолюбних спільнот («правило попередження», В.В. Альохіна).

Ґрунт існує тільки в наземно-повітряному середовищі та формується внаслідок взаємодії віку території, материнської породи, клімату, рельєфу, рослин та тварин, діяльності людини. Екологічне значення має механічний склад (розмір мінеральних частинок), хімічний склад (рН водного розчину), засолення ґрунтів, ґрунтове багатство. Характеристики ґрунтів також діють на живі організми як непрямі фактори, змінюючи термо-гідрологічний режим, викликаючи у рослин (насамперед) пристосування до динаміки цих умов та впливаючи на просторову диференціацію організмів.