Головна

Екологічні особливості наземно-повітряного середовища проживання

  1.  I. Аналіз виховних можливостей середовища
  2.  II. БІОЛОГО - ЕКОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКРЕМИХ
  3.  IV. ГЛОБАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
  4.  SWOT- аналіз внутрішнього і зовнішнього середовища фірми
  5.  V1: Тема 4. Християнство: основні причини виникнення, особливості, напрямки, сучасний стан
  6.  Агропромисловий комплекс Росії. Структура, особливості сучасного розміщення, проблеми та перспективи розвитку. АПК Росії в контексті її вступу в СОТ.
  7.  Адаптивні перетворення генома в відповідь на виклик середовища

Наземно-повітряне середовище проживання є значно складнішою за своїми екологічними умовами, ніж водне середовище. Для життя на суші, як рослинам, так і тваринам, треба було виробити цілий комплекс принципово нових адаптаційних пристосувань.

Щільність повітря в 800 разів менше ніж щільність води, тому життя в підвішеному стані в повітрі практично неможлива. Тільки бактерії, спори грибів і пилок рослин регулярно присутні в повітрі, і здатні переноситься на значні відстані повітряними течіями, однак у всіх головна функція життєвого циклу - розмноження здійснюється на поверхні землі, де є живильні речовини. Мешканці суші змушені мати розвиненою опорною системою,

підтримуючої тіло. У рослин це різноманітні механічні тканини, тварини мають складний кістковим скелетом. Мала щільність повітря визначає низьку опірність пересуванню. Тому багато наземні тварини змогли використовувати в ході своєї еволюції екологічні вигоди даної особливості повітряного середовища і придбали здатність до короткочасного або тривалого польоту. Можливістю переміщатися в повітрі володіють не тільки птахи і комахи, але навіть окремі ссавці і рептилії. В цілому, активно літати або планувати за рахунок повітряних течій можуть не менше 60% видів наземних тварин.

Життя багатьох рослин багато в чому залежить від руху повітряних потоків, так як саме вітром розноситься їх пилок і відбувається запилення. Такий спосіб запилення називається анемофілія. Анемофілія властива для всіх голонасінних рослин, а серед покритонасінних, вітрозапилювані складають не менше 10% від загальної кількості видів. Для багатьох видів властива анемохорія - Розселення за допомогою повітряних потоків. При цьому переміщуються не статеві клітини, а зародки організмів і молоді особини - насіння і дрібні плоди рослин, личинки комах, дрібні павуки та ін. Анемохорние насіння і плоди рослин володіють або дуже маленькими розмірами (наприклад насіння орхідей), або різними крилоподібними і парашютовіднимі придатками , завдяки яким зростає здатність до планування. Пасивно переносяться вітром організми отримали збірна назва аеропланктон за аналогією з планктонними мешканцями водного середовища.

Мала щільність повітря обумовлює дуже низький тиск на суші, в порівнянні з водним середовищем. На рівні моря воно становить 760 мм рт. ст. У міру зростання висоти, тиск зменшується і на висоті приблизно 6000 м складає лише половину від тієї величини, яка зазвичай спостерігається у поверхні Землі. Для більшості хребетних тварин і рослин це верхня межа поширення. Низький тиск в горах призводить до зменшення забезпеченості киснем і зневоднення тварин за рахунок збільшення частоти дихання. В цілому, переважна більшість наземних організмів в набагато більшому ступені чутливі до зміни тиску, ніж водні мешканці, так як зазвичай коливання тиску в наземній середовищі не перевищують десяті частки атмосфери. Навіть великі птахи, здатні підніматися на висоти понад 2 км потрапляють в умови, в яких тиск не більше ніж на 30% відрізняється від приземного.

Крім фізичних властивостей повітряного середовища, для життя наземних організмів дуже важливі також її хімічні особливості. Газовий склад повітря в приземному шарі атмосфери повсюдно однорідний, за рахунок постійного перемішування повітряних мас конвекційними і вітровими потоками. На сучасному етапі еволюції атмосфери Землі, в складі повітря переважає азот (78%) і кисень (21%), далі йдуть інертний газ аргон (0.9%) і вуглекислий газ (0.035%). Більш високий вміст кисню в наземно-повітряному середовищі проживання, в порівнянні з водним середовищем, сприяє зростанню у наземних тварин рівня обміну речовин. Саме в наземної середовищі виникли фізіологічні механізми, на основі високої енергетичної ефективності окислювальних процесів в організмі, які забезпечують ссавців і птахів можливість підтримувати на постійному рівні температуру свого тіла і рухову активність, що дало їм можливість жити ті тільки в теплих, але і в холодних регіонах Землі . В даний час кисень, через свого високого вмісту в атмосфері, не належить до числа факторів обмежують життя в наземній середовищі. Однак в грунті при певних умовах може виникнути його дефіцит.

Концентрація вуглекислого газу може змінюватися в приземному шарі в досить значних межах. Наприклад, при відсутності вітру в великих містах і промислових центрах утримання цього газу може в десятки разів перевищувати концентрацію в природних непорушених біоценозах, за рахунок його інтенсивно виділення при спалюванні органічного палива. Підвищені концентрації вуглекислого газу можуть виникати також в зонах вулканічної активності. Високі концентрації СО2 (Більше 1%) токсичні для тварин і рослин, проте низький вміст цього газу (менше 0.03%) гальмує процес фотосинтезу. Основним природним джерелом СО2 є дихання ґрунтових організмів. Вуглекислий газ надходить з грунту в атмосферу, причому особливо інтенсивно його виділяють помірно вологі, добре прогріваються зі значною кількістю органічного матеріалу. Наприклад, грунту букового широколистяні ліси виділяють від 15 до 22 кг / га вуглекислоти на годину, пісні піщані ґрунти - не більше 2 кг / га. Спостерігаються добові зміни в змісті вуглекислого газу і кисню в приземних шарах повітря, обумовлені ритмом дихання тварин і фотосинтезу рослин.

Азот, що представляє собою основний компонент повітряної суміші, для більшості мешканців наземно-повітряного середовища є недоступним до безпосереднього засвоєння в силу своїх інертних властивостей. Тільки деякі прокаріотів, серед яких бульбочкові бактерії та синьо-зелені водорості мають здатність поглинати азот з повітря і залучати його в біологічний круговорот речовин.

Найважливішим екологічним фактором в наземних місцепроживання є сонячне світло. Всім живим організмам для свого існування необхідна енергія, яка надходить із зовні. Основним її джерелом є сонячне світло, на частку якого припадає 99,9% в загальному балансі енергії на поверхні Землі, а 0.1% - це енергія глибинних шарів нашої планети, роль якої достатня висока тільки в окремих районах інтенсивної вулканічної діяльності, наприклад в Ісландії або на Камчатці в Долині гейзерів. Якщо прийняти сонячну енергію досягає поверхні атмосфери Землі за 100%, то близько 34% відбивається назад в Космічний простір, 19% поглинається при проходженні через атмосферу, і лише 47% сягає наземно-повітряних і водних екосистем у вигляді прямої і розсіяної променевої енергії. Пряма сонячна радіація - це електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль від 0.1 до 30.000 нм. Частка розсіяною радіації у вигляді відбитих від хмар і поверхні Землі променів зростає зі зменшенням висоти стояння Сонця над горизонтом і при зростанні вмісту в атмосфері частинок пилу. Характер впливу сонячних променів на живі організми залежить від їх спектрального складу.

Ультрафіолетові короткохвильові промені з довжинами хвиль менше 290 нм згубні для всього живого, т. К. Мають здатність іонізувати, розщеплювати цитоплазму живих клітин. Ці небезпечні промені на 80 - 90% поглинаються озоновим шаром, розташованим на висотах від 20 до 25 км. Озоновий шар, що представляє собою сукупність молекул Про3, Утворюється в результаті іонізації молекул кисню і є, таким чином, продуктом фотосинтетичної діяльності рослин в глобальному масштабі. Це своєрідний '' парасольку '' прикриває наземні співтовариства від згубного ультрафіолету. Передбачається, що він виник близько 400 млн. Років тому, за рахунок виділення кисню при фотосинтезі океанічних водоростей, що дало можливість розвиватися життя на суші. Довгохвильові ультрафіолетові промені з довжиною хвиль від 290 до 380 нм також мають високу хімічну активність. Тривале та інтенсивне їх вплив завдає шкоди організмам, але малі дози багатьом з них необхідні. Промені з довжинами хвиль близько 300 нм викликають утворення вітаміну D у тварин, з довжинами від 380 до 400 нм - призводять до появи засмаги як захисної реакції шкіри. В область видимих ??сонячних променів, т. Е. Що сприймаються людським оком, входять промені з довжинами хвиль від 320 до 760 нм. У межах видимої частини спектра знаходиться зона фотосинтетичний активних променів - від 380 до 710 нм. Саме в цих положеннях світлових хвиль здійснюється процес фотосинтезу.

Світло і його енергія, багато в чому визначає температуру середовища конкретного місця проживання, впливають на газообмін і випаровування води листям рослин, стимулює роботу ферментів синтезу білків і нуклеїнових кислот. Рослинам світло необхідне для утворення пігменту хлорофілу, формування структури хлоропластів, т. Е. Структур відповідальних за фотосинтез. Під впливом світла відбувається розподіл і ріст клітин рослин, їх цвітіння і плодоношення. Нарешті, від інтенсивності світла в конкретному местообитании залежить поширення і чисельність певних видів рослин, а, отже, і структура біоценозу. При низькій освітленості, наприклад під пологом широколиственного або ялинового лісу, або в ранкові та вечірні години, світло стає важливим лімітуючим фактором, здатним обмежувати фотосинтез. У ясний літній день на відкритому местообитании або у верхній частині крони дерев в помірних і низьких широтах освітленість може досягати 100.000 люкс, тоді як для успіху протікання фотосинтезу достатньо і 10.000 люкс. При дуже великий освітленості починається процес знебарвлення і руйнування хлорофілу, що істотно сповільнює вироблення первинного органічної речовини в процесі фотосинтезу.

Як відомо, в результаті фотосинтезу поглинається вуглекислий газ і виділяється кисень. Однак в процесі дихання рослини днем, і особливо вночі, кисень поглинається, а CO2, Навпаки, виділяється. Якщо поступово збільшувати інтенсивність світла, то відповідно буде зростати і швидкість фотосинтезу. Згодом настане такий момент, коли фотосинтез і дихання рослини будуть точно врівноважувати один одного і вироблення чистого біологічного речовини, т. Е. Спожитого самим рослиною в процесі окислення і дихання для своїх потреб, припинитися. Даний стан, при якому сумарний газообмін CO2 і O2 дорівнює 0 називається точкою компенсації.

Вода - це одне з абсолютно необхідних речовин для успішного перебігу процесу фотосинтезу і її недолік негативно позначається на перебігу безлічі клітинних процесів. Навіть нестача вологи в грунті протягом декількох днів може призвести до серйозних потер в урожаї, т. К. В листі рослин починає накопичуватися речовина перешкоджає росту тканин - абсцизовая кислота.

Оптимальною для фотосинтезу більшості рослин помірного поясу є температура повітря близько 25 ?С. При більш високих температурах швидкість фотосинтезу сповільнюється у зв'язку з ростом витрат на дихання, втратою вологи в процесі випаровування для охолодження рослини і зменшенням споживання CO2 в зв'язку зі зниженням газообміну.

У рослин виникають різні морфологічні і фізіологічні адаптації до світлового режиму наземно-повітряного середовища проживання. За вимогами до рівня освітлення все рослини прийнято ділити на наступні екологічні групи.

світлолюбні або геліофітів - Рослини відкритих, постійно добре освітлюваних місць існування. Листя геліофітов зазвичай дрібні або з розсіченою листковою пластинкою, з товстою зовнішньою стінкою клітин епідермісу, нерідко з восковим нальотом для часткового відображення надлишкової світлової енергії або з густим опушенням дозволяє ефективно розсіювати тепло, з великою кількістю мікроскопічних отворів - устьиц, за допомогою яких відбувається газо- і вологообмін з середовищем, з добре розвинені механічними тканинами і тканинами здатними запасати воду. Листя деяких рослин з цієї групи мають фотометрічностью, т. Е. Здатні змінювати своє положення в залежності від висоти Сонця. Опівдні листя розташовуються ребром до світила, а вранці і ввечері - параллейно до його променів, що оберігає їх від перегріву і дозволяє використовувати світло і сонячну енергію в необхідній мірі. Геліофітів входять до складу співтовариств практично всіх природних зон, але найбільша їх кількість зустрічається в екваторіальній і тропічній зоні. Це рослини дощових тропічних лісів верхнього ярусу, рослини саван Західної Африки, степів Ставропілля і Казахстану. Наприклад, до них належать кукурудза, просо, сорго, пшениця, гвоздичні, молочайні.

тіньолюбні або сциофіти - Рослини нижніх ярусів лісу, глибоких ярів. Вони здатні жити в умовах значного затінення, яке для них є нормою. Листя сциофіти розташовуються горизонтально, зазвичай вони мають темно-зелений колір і більші розміри, у порівнянні з геліофітов. Клітини епідермісу великі, але з більш тонкими зовнішніми стінами. Хлоропласти великі, але число їх в клітинах невелика. Число продихів на одиницю площі менше ніж у геліофітов. До тіньолюбних рослинам помірної кліматичного поясу належать мохи, плауни, трави з сімейства імбирні, кислиця звичайна, майнік дволиста та ін. Також до них відносяться багато рослин нижнього ярусу тропічної зони. Мохи як рослини найнижчого лісового ярусу, можуть жити при освітленості до 0.2% від загальної на поверхні лісового біоценозу, плавуни - до 0.5%, а квіткові можуть нормально розвиватися тільки при освітленості не менше 1% від загальної. У сциофіти з меншою інтенсивністю протікають процеси дихання і влагообмена. Інтенсивність фотосинтезу швидко досягає максимуму, але при значному освітленні починає знижуватися. Компенсаційна точка розташовується в умовах зниженої освітленості.

Тіньовитривалі рослини можуть переносити значне затінення, але добре ростуть і на світлі, адаптовані до значної сезонної динаміці освітленості. До цієї групи належать лугові рослини, лісові трави і чагарники, що ростуть в затінених ділянках. На інтенсивно освітлюваних ділянках вони ростуть швидше, але цілком нормально розвиваються і при помірному освітленні.

Ставлення до світлового режиму змінюється у рослин на протязі їх індивідуального розвитку - онтогенезу. Проростки і молоді рослини багатьох лугових трав і дерев є більш тіньовитривалими, ніж дорослі особини.

У житті тварин видима частина світлового спектру також грає досить важливу роль. Світло для тварин - це необхідна умова зорової орієнтації в просторі. Примітивні очі багатьох безхребетних є просто окремі світлочутливі клітини, що дозволяють сприймати деякі коливання освітленості, чергування світла і тіні. Павуки можуть розрізняти контури рухомих предметів на відстані не більше 2 см. Гримучі змії здатні бачити інфрачервону частину спектру і в стані полювати в повній темряві, орієнтуючись на теплові промені жертви. У бджіл видима частина спектра зрушена в більш короткохвильову область. Вони сприймають як кольорові значну частину ультрафіолетових променів, але не розрізняють червоних. Здатність до сприйняття колірної гами залежить від того, при якому спектральному складі активний даний вид. Більшість ссавців провідних сутінковий або нічний спосіб життя погано розрізняють кольори і бачать світ в чорно-білих тонах (представники сімейств собачі і котячі, хом'яки та ін.). Життя в сутінках призводить до збільшення розмірів очей. Величезні очі, здатні вловлювати незначні частки світла, властиві провідним нічний спосіб життя лемурів, долгопятами, совам. Найбільш досконалими органами зору мають головоногі молюски та вищі хребетні. Вони можуть адекватно сприймати форму і розміри предметів, їх колір, визначати відстань до об'єктів. Найдосконаліше об'ємне бінокулярний зір характерно для людини, приматів, хижих птахів - сов, соколів, орлів, грифів.

Положення Сонця є важливим фактором навігації різних тварин в період далеких міграцій.

Умови проживання в наземно-повітряному середовищі ускладнені погодними і кліматичними змінами. Погода - це безупинно мінливий стан атмосфери близько земної поверхні до висоти приблизно 20 км (верхня межа тропосфери). Мінливість погоди проявляється в постійних коливаннях значень найважливіших факторів середовища, таких як температура і вологість повітря, кількість рідкої води випадає на поверхню ґрунту за рахунок атмосферних опадів, ступінь освітленості, швидкість вітрового потоку та ін. Для погодних характеристик властиві не тільки досить очевидні сезонні зміни, але і неперіодичні випадкові коливання протягом щодо коротких проміжків часу, а також і в добовому циклі, що особливо негативно позначаються на житті мешканців суші, так як до цих коливань надзвичайно важко виробити ефективні адаптації. На життя мешканців великих водойм суші і морів погода впливає в значно меншому ступені, зачіпаючи тільки поверхневі біоценози.

Багаторічний режим погоди характеризує клімат місцевості. У поняття клімату входять не тільки осредненним за тривалий часовий інтервал значення найважливіших метеорологічних характеристик і явищ, а й їх річний хід, а також ймовірність відхилення від норми. Клімат залежить, перш за все, від географічних умов регіону - широти місцевості, висоти над рівнем моря, близькістю до Океану і ін. Зональний різноманітність кліматів залежить також від впливу мусонних вітрів, що несуть теплі вологі повітряні маси з тропічних морів на континенти, від траєкторій руху циклонів і антициклонів, від впливу гірських масивів на рух повітряних мас, і від багатьох інших причин, що створюють надзвичайну різноманітність умов життя на суші. Для більшості наземних організмів, особливо для рослин і дрібних осілих тварин, важливі не стільки великомасштабні особливості клімату тієї природної зони, в якій вони живуть, а ті умови, які створюються в їх безпосередньому местообитании. Такі локальні модифікації клімату, що створюються під впливом численних явищ мають локальне поширення, називають мікрокліматом. Широко відомі відмінності між температурою і вологістю лісових і лугових місць існування, на північних і південних схилах пагорбів. Стійкий мікроклімат виникає в гніздах, дуплах, печерах і норах. Наприклад в сніговій барлозі білого ведмедя, до моменту появи дитинчати, температура повітря може на 50 ° С перевищувати температуру навколишнього середовища.

Для наземно-повітряного середовища, властиві значно більші коливання температури в добовому і сезонному циклі, ніж для водної. На великих просторах помірних широт Євразії та Північної Америки, що знаходяться на значній віддаленості від Океану, амплітуда температури в річному ході може досягати 60 і навіть 100 ° С, за рахунок дуже холодної зими і жаркого літа. Тому основу флори і фауни в більшості континентальних районів складають евритермні організми.

література

Основна [4] - Т.1 - с. 268 - 299; [5] - c. 111 - 121; Додаткова [10]; [11].

Питання для самоперевірки:

1. У чому полягають основні фізичні відмінності наземно-повітряного середовища проживання

від водної?

2. Від яких процесів залежить вміст вуглекислого газу в приземному шарі атмосфери

і в чому полягає його роль в житті рослин?

3. У якому діапазоні променів світлового спектру здійснюється фотосинтез?

4. Яке значення озонового шару для мешканців суші, як він виник?

5. Від яких факторів залежить інтенсивність фотосинтезу рослин?

6. Що таке точка компенсації?

7. У чому полягають характерні особливості рослин-геліофітов?

8. У чому полягають характерні особливості рослин-сциофіти?

9. Яка роль сонячного світла в житті тварин?

10. Що таке мікроклімат і як він формується?




 Державна освітня установа вищої |  професійної освіти |  Вступ |  Історія розвитку екології |  Завдання і методи сучасної екології |  Екологічні фактори та їх класифікації |  Живі організми як середовище існування |  популяції |  біоценози |  екосистеми |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати