FOREDRAG 4
LIVSMILJØER OG TILPASNING AV ORGANISMER TIL DEM.
Vannmiljø.
Dette er det eldste miljøet der liv oppsto og utviklet seg i lang tid selv før de første organismene dukket opp på land. I henhold til sammensetningen av det akvatiske levemiljøet er det to hovedalternativer: ferskvann og marine miljøer.
Mer enn 70 % av planetens overflate er dekket med vann. Men på grunn av den komparative ensartetheten av forholdene i dette miljøet ("vann er alltid vått"), er mangfoldet av organismer i vannmiljøet mye mindre enn på land. Bare hver tiende art i planteriket er knyttet til vannmiljøet, mangfoldet av vannlevende dyr er noe høyere. Det totale forholdet mellom antall land/vannarter er omtrent 1:5.
Vannets tetthet er 800 ganger høyere enn luftens tetthet. Og trykket på organismene som bor i det er også mye høyere enn under terrestriske forhold: for hver 10 m dybde øker det med 1 atm. En av hovedretningene for tilpasning av organismer til liv i et vannmiljø er å øke oppdriften ved å øke kroppens overflate og dannelsen av vev og organer som inneholder luft. Organismer kan flyte i vann (som representanter for plankton - alger, protozoer, bakterier) eller aktivt bevege seg, som fisk som dannes nekton. En betydelig del av organismer er festet til bunnoverflaten eller beveger seg langs den. Som allerede nevnt er en viktig faktor i vannmiljøet aktuell.
Tabell 1 - Sammenlignende egenskaper ved habitater og tilpasning av levende organismer til dem
Grunnlaget for produksjon av de fleste akvatiske økosystemer er autotrofer, som bruker sollys som bryter gjennom vannsøylen. Muligheten for å "bryte gjennom" denne tykkelsen bestemmes av vannets gjennomsiktighet. I klart havvann, avhengig av innfallsvinkelen for sollys, er autotrofisk liv mulig ned til en dybde på 200 m i tropene og 50 m i høye breddegrader (for eksempel i havet i Polhavet). I sterkt agiterte ferskvannsforekomster, et lag befolket av autotrofer (kalles det fotografisk), kan være bare noen få titalls centimeter.
Den røde delen av lysspekteret absorberes mest aktivt av vann, derfor, som nevnt, er dyphavet bebodd av røde alger, i stand til å absorbere grønt lys på grunn av ekstra pigmenter. Vannets gjennomsiktighet bestemmes av en enkel enhet - en Secchi-skive, som er en hvitmalt sirkel med en diameter på 20 cm. Graden av vanngjennomsiktighet bedømmes av dybden hvor disken blir umulig å skille.
Den viktigste egenskapen til vann er dens kjemiske sammensetning - innholdet av salter (inkludert næringsstoffer), gasser, hydrogenioner (pH). Basert på konsentrasjonen av næringsstoffer, spesielt fosfor og nitrogen, deles vannforekomster inn i oligotrofe, mesotrofe og eutrofe. Når innholdet av næringsstoffer øker, for eksempel når et reservoar er forurenset av avrenning, skjer prosessen med eutrofiering av akvatiske økosystemer.
Oksygeninnholdet i vann er omtrent 20 ganger lavere enn i atmosfæren og utgjør 6-8 ml/l. Den avtar med økende temperatur, så vel som i stillestående reservoarer om vinteren, når vannet er isolert fra atmosfæren av et islag. En nedgang i oksygenkonsentrasjonen kan føre til at mange innbyggere i akvatiske økosystemer dør, unntatt arter som er spesielt motstandsdyktige mot oksygenmangel, som karpe eller suter, som kan leve selv når oksygeninnholdet synker til 0,5 ml/l. Karbondioksidinnholdet i vann er tvert imot høyere enn i atmosfæren. Sjøvann kan inneholde opptil 40-50 ml/l, som er omtrent 150 ganger høyere enn i atmosfæren. Forbruket av karbondioksid av planteplankton under intensiv fotosyntese overstiger ikke 0,5 ml/l per dag.
Konsentrasjonen av hydrogenioner i vann (pH) kan variere mellom 3,7-7,8. Vann med pH fra 6,45 til 7,3 regnes som nøytrale. Som allerede nevnt, med en reduksjon i pH, reduseres det biologiske mangfoldet til organismer som bor i vannmiljøet raskt. Kreps og mange arter av bløtdyr dør ved pH under 6, abbor og gjedde tåler en pH på opptil 5, ål og røye overlever når pH synker til 5-4,4. I surere farvann er det bare noen arter av dyreplankton og planteplankton som overlever. Sur nedbør, assosiert med utslipp av store mengder svovel- og nitrogenoksider i atmosfæren fra industribedrifter, har forårsaket forsuring av vannet i innsjøer i Europa og USA og en kraftig utarming av deres biologiske mangfold. Oksygen er ofte den begrensende faktoren. Innholdet overstiger vanligvis ikke 1% av volumet. Med økende temperatur, anrikning med organisk materiale og svak blanding, synker oksygeninnholdet i vann. Den lave tilgjengeligheten av oksygen for organismer er også assosiert med dens svake diffusjon (i vann er den tusenvis av ganger mindre enn i luft). Den andre begrensende faktoren er lys. Belysningen avtar raskt med dybden. I helt rent vann kan lys trenge ned til en dybde på 50-60 m, i sterkt forurenset vann - bare noen få centimeter.
Dette miljøet er det mest homogene blant andre. Det varierer lite i rommet; det er ingen klare grenser mellom individuelle økosystemer. Amplitudene til faktorverdiene er også små. Forskjellen mellom maksimums- og minimumstemperaturverdiene her overstiger vanligvis ikke 50 °C (mens den i bakke-luft-miljøet er opptil 100 °C). Miljøet er preget av høy tetthet. For havvann er det lik 1,3 g/cm 3, for ferskvann er det nær enhet. Trykket endres kun avhengig av dybden: hvert 10-meters vannlag øker trykket med 1 atmosfære.
Det er få varmblodige dyr i vannet, el homeotermisk(gresk: homoi - samme, termo - varme), organismer. Dette er resultatet av to årsaker: små temperatursvingninger og mangel på oksygen. Hovedtilpasningsmekanismen til homeotermi er motstand mot ugunstige temperaturer. I vann er slike temperaturer lite sannsynlige, men i de dype lagene er temperaturen nesten konstant (+4°C). Å opprettholde en konstant kroppstemperatur er nødvendigvis forbundet med intense metabolske prosesser, som kun er mulig med god tilførsel av oksygen. Det er ingen slike forhold i vann. Varmblodige dyr i vannmiljøet (hval, sel, pelssel, etc.) er tidligere innbyggere på land. Deres eksistens er umulig uten periodisk kommunikasjon med luften.
Typiske innbyggere i vannmiljøet har variabel kroppstemperatur og tilhører gruppen poikotermisk(Gresk poikios - variert). De kompenserer til en viss grad for mangelen på oksygen ved å øke kontakten mellom luftveiene og vann. Mange vanninnbyggere (akvatiske organismer) forbruker oksygen gjennom alle integumenter i kroppen. Pust er ofte kombinert med en filtreringstype ernæring, der en stor mengde vann føres gjennom kroppen. Noen organismer, i perioder med akutt mangel på oksygen, er i stand til kraftig å bremse sine vitale funksjoner, til og med suspendert animasjon(nesten fullstendig stans av stoffskiftet).
Organismer tilpasser seg høy vanntetthet på hovedsakelig to måter. Noen bruker den som en støtte og er i en tilstand av frittflytende. Tettheten (spesifikk vekt) til slike organismer skiller seg vanligvis lite fra tettheten til vann. Dette forenkles av fullstendig eller nesten fullstendig fravær av skjelettet, tilstedeværelsen av utvekster, fettdråper i kroppen eller lufthuler. Slike organismer er gruppert sammen plankton(Gresk planktos - vandrende). Det er plante- (fyto-) og dyre- (zoo-) plankton. Planktoniske organismer er vanligvis små i størrelse. Men de står for hoveddelen av innbyggerne i vann.
Aktivt bevegelige organismer (svømmere) tilpasser seg for å overvinne den høye tettheten av vann. De er preget av en avlang kroppsform, velutviklede muskler og tilstedeværelsen av friksjonsreduserende strukturer (slim, skjell). Generelt resulterer den høye tettheten av vann i en reduksjon i skjelettets andel av den totale kroppsmassen til vannlevende organismer sammenlignet med landlevende organismer. Under forhold med lite eller ingen lys, bruker organismer lyd for orientering. Det sprer seg mye raskere i vann enn i luft. For å oppdage ulike hindringer brukes reflektert lyd, som ligner på ekkolokalisering. Lukter brukes også til orientering (lukter kjennes mye bedre i vann enn i luft). I vanndypet har mange organismer egenskapen til selv-luminescens (bioluminescens).
Planter som lever i vannsøylen bruker de blå, blå og blåfiolette strålene som trenger dypest ned i vannet under fotosyntesen. Følgelig endres fargen på planter med dybden fra grønn til brun og rød.
Følgende grupper av hydrobionter skilles tilstrekkelig ut for tilpasningsmekanismer: nevnt ovenfor plankton- frittflytende, nekton(gresk nektos - flytende) - beveger seg aktivt, bunndyr(gresk benthos - dybde) - innbyggere i bunnen, pelagos(greske pelagos - åpent hav) - innbyggere i vannsøylen, Neuston- innbyggere i den øvre vannfilmen (en del av kroppen kan være i vannet, en del i luften).
Menneskelig påvirkning på vannmiljøet manifesteres i en reduksjon i gjennomsiktighet, endringer i kjemisk sammensetning (forurensning) og temperatur (termisk forurensning). Konsekvensen av disse og andre påvirkninger er oksygenmangel, redusert produktivitet, endringer i artssammensetning og andre avvik fra normen.
Bakke-luft miljø.
Luft har en betydelig lavere tetthet sammenlignet med vann. Av denne grunn ble utviklingen av luftmiljøet, som skjedde mye senere enn livets opprinnelse og dets utvikling i vannmiljøet, ledsaget av økt utvikling av mekaniske vev, som gjorde det mulig for organismer å motstå virkningen av tyngdeloven og vind (skjelett hos virveldyr, kitinøse skjell hos insekter, sklerenkym hos planter). I et miljø med kun luft kan ingen organismer leve permanent, og derfor må selv de beste "flyene" (fugler og insekter) periodisk falle til bakken. Bevegelsen av organismer gjennom luften er mulig på grunn av spesielle enheter - vinger i fugler, insekter, noen arter av pattedyr og til og med fisk, fallskjermer og vinger i frø, luftsekker i nåletrær pollen, etc.
Luft er en dårlig varmeleder, og derfor var det i luftmiljøet på land at det oppsto endoterme (varmblodige) dyr, som er lettere å holde på varmen enn ektotermiske innbyggere i vannmiljøet. For varmblodige vannlevende dyr, inkludert gigantiske hvaler, er vannmiljøet sekundært; forfedrene til disse dyrene levde en gang på land.
Livet i luften krevde mer komplekse reproduksjonsmekanismer som ville eliminere risikoen for uttørking av kjønnsceller (multicellulære antheridia og archegonia, og deretter eggstokker og eggstokker i planter, indre befruktning hos dyr, egg med tett skall hos fugler, reptiler, amfibier, etc. ).
Generelt er det mange flere muligheter for dannelse av ulike kombinasjoner av faktorer i grunn-luftmiljøet enn i vannmiljøet. Det er i dette miljøet at klimaforskjellene mellom ulike regioner (og i ulike høyder over havet innenfor samme region) er spesielt uttalte. Derfor er mangfoldet av landlevende organismer mye høyere enn for vannlevende.
Dette miljøet er et av de mest komplekse både når det gjelder egenskaper og romlig mangfold. Den er preget av lav lufttetthet, store temperatursvingninger (årlige amplituder opp til 100°C) og høy atmosfærisk mobilitet. Begrensende faktorer er oftest mangel på eller overskudd av varme og fuktighet. I noen tilfeller, for eksempel under skogtak, er det mangel på lys.
Store svingninger i temperatur over tid og dens betydelige variasjon i rommet, samt god tilførsel av oksygen, var motivasjonen for fremveksten av organismer med konstant kroppstemperatur (homeotermisk). Homeothermi tillot landboere å utvide habitatet sitt (artspekter), men dette er uunngåelig forbundet med økt energiforbruk.
For organismer i jord-luftmiljøet er tre mekanismer for tilpasning til temperaturfaktoren typiske: fysisk, kjemisk, atferdsmessig. Fysisk utføres ved å regulere varmeoverføringen. Dens faktorer er hud, fettavleiringer, vannfordampning (svette hos dyr, transpirasjon hos planter). Denne banen er karakteristisk for poikiotermiske og homeotermiske organismer. Kjemiske tilpasninger er basert på å opprettholde en viss kroppstemperatur. Dette krever intens metabolisme. Slike tilpasninger er karakteristiske for homeotermiske og bare delvis poikiotermiske organismer. Atferdsvei utføres gjennom valg av foretrukne posisjoner av organismer (åpne for solen eller skyggefulle steder, forskjellige typer ly, etc.). Det er karakteristisk for begge gruppene av organismer, men i større grad i poikiotermer. Planter tilpasser seg temperaturfaktoren hovedsakelig gjennom fysiske mekanismer (dekker, vannfordampning) og bare delvis gjennom adferdsmekanismer (rotasjoner av blader i forhold til solens stråler, bruk av jordens varme og snødekkets isolerende rolle).
Tilpasninger til temperatur utføres også gjennom størrelsen og formen på kroppen til organismer. For varmeoverføring er større størrelser mer fordelaktige (enn Jo større legemet er, jo mindre overflateareal per masseenhet, og derfor varmeoverføring, og omvendt). Av denne grunn har de samme artene som lever i kaldere klima (i nord) en tendens til å være større enn de som lever i varmere klima. Dette mønsteret kalles Bergmans regel. Temperaturregulering utføres også gjennom utstående deler av kroppen (ører, lemmer, lukteorganer). I kalde områder har de en tendens til å være mindre i størrelse enn i varmere områder (Allens regel).
Avhengigheten av varmeoverføring av kroppsstørrelse kan bedømmes av mengden oksygen som forbrukes under respirasjon per masseenhet av ulike organismer. Jo mindre størrelsen på dyrene er, jo større er den. Dermed var oksygenforbruket (cm 3 / time) per 1 kg masse: hest - 220, kanin - 480, rotte -1800, mus - 4100.
©2015-2019 nettsted
Alle rettigheter tilhører deres forfattere. Dette nettstedet krever ikke forfatterskap, men tilbyr gratis bruk.
Opprettelsesdato for side: 2017-06-30
Og direkte eller indirekte påvirker dens vitale aktivitet, vekst, utvikling, reproduksjon.
Hver organisme lever i et bestemt habitat. Elementer eller egenskaper ved miljøet kalles miljøfaktorer. Det er fire livsmiljøer på planeten vår: jord-luft, vann, jord og andre organismer. Levende organismer er tilpasset til å eksistere under visse livsbetingelser og i et bestemt miljø.
Noen organismer lever på land, andre i jord og andre i vann. Noen valgte kroppen til andre organismer som oppholdssted. Dermed skilles fire livsmiljøer ut: grunn-luft, vann, jord, annen organisme (fig. 3). Hvert livsmiljø er preget av visse egenskaper som organismene som lever i det er tilpasset.
Bakke-luft miljø
Land-luft-miljøet er preget av lav lufttetthet, overflod av lys, raske temperaturendringer og variabel luftfuktighet. Derfor har organismer som lever i bakke-luft-miljøet velutviklede støttestrukturer - det ytre eller indre skjelettet hos dyr, spesielle strukturer i planter.
Mange dyr har bevegelsesorganer på bakken - lemmer eller vinger for flukt. Takket være deres utviklede visuelle organer ser de godt. Landorganismer har tilpasninger som beskytter dem mot svingninger i temperatur og fuktighet (for eksempel spesielle kroppsbelegg, bygging av reir, huler). Plantene har velutviklede røtter, stilker og blader.
Vannmiljø
Vannmiljøet er preget av høyere tetthet sammenlignet med luft, så vann har en flytende kraft. Mange organismer "flyter" i vannsøylen - små dyr, bakterier, protister. Andre beveger seg aktivt. For å gjøre dette har de bevegelsesorganer i form av finner eller svømmeføtter (fisk, hval, sel). Aktive svømmere har som regel en strømlinjeformet kroppsform.
Mange vannlevende organismer (kystplanter, alger, korallpolypper) fører en knyttet livsstil, andre er stillesittende (noen bløtdyr, sjøstjerner).
Vann samler seg og holder på varmen, så det er ikke så kraftige temperatursvingninger i vann som på land. Mengden lys i reservoarene varierer avhengig av dybden. Derfor befolker autotrofer bare den delen av reservoaret der lys trenger inn. Heterotrofe organismer har mestret hele vannsøylen.
Jordmiljø
Det er ikke noe lys i jordmiljøet, ingen plutselige temperaturendringer og høy tetthet. Jorden er bebodd av bakterier, protister, sopp og noen dyr (insekter og deres larver, ormer, føflekker, spissmus). Jorddyr har en kompakt kropp. Noen av dem har gravende lemmer, fraværende eller underutviklede synsorganer (føflekk).
Helheten av miljøelementer som er nødvendige for en organisme, uten hvilke den ikke kan eksistere, kalles eksistensbetingelser eller levekår.
På denne siden er det stoff om følgende emner:
organismer av andre organismer
habitat terrestriske luftbilder
eksempler på organismer kropper av levende organismer
hvordan påvirker miljøet kroppen?
egenskaper hos dyr som lever i kroppen
Spørsmål til denne artikkelen:
Hva er habitat og levekår?
Hva kalles miljøfaktorer?
Hvilke grupper av miljøfaktorer skilles?
Hvilke egenskaper er karakteristiske for bakke-luft-miljøet?
Hvorfor antas det at livets land-luft-miljø er mer komplekst enn vann- eller jordmiljøet?
Hva kjennetegner organismer som lever inne i andre organismer?
-
Et trekk ved land-luft-miljøet er at organismene som lever her er omgitt av luft, som er en blanding av gasser, snarere enn deres forbindelser. Luft som miljøfaktor er preget av en konstant sammensetning - den inneholder 78,08% nitrogen, ca. 20,9% oksygen, ca. 1% argon og 0,03% karbondioksid. På grunn av karbondioksid og vann syntetiseres organisk materiale og oksygen frigjøres. Under respirasjonen oppstår det en reaksjon som er det motsatte av fotosyntese – forbruket av oksygen. Oksygen dukket opp på jorden for omtrent 2 milliarder år siden, da dannelsen av overflaten på planeten vår fant sted under aktiv vulkansk aktivitet. En gradvis økning i oksygeninnholdet har skjedd i løpet av de siste 20 millioner årene. Hovedrollen i dette ble spilt av utviklingen av floraen av land og hav. Uten luft kan verken planter, dyr eller aerobe mikroorganismer eksistere. De fleste dyr i dette miljøet beveger seg på et solid underlag - jord. Luft som et gassformig livsmedium er preget av lav fuktighet, tetthet og trykk, samt et høyt oksygeninnhold. Miljøfaktorene som opererer i bakke-luft-miljøet er forskjellige i en rekke spesifikke funksjoner: lyset her er mer intenst sammenlignet med andre miljøer, temperaturen gjennomgår større svingninger, fuktigheten varierer betydelig avhengig av geografisk plassering, årstid og tid på dagen.
Tilpasninger til luftmiljøet.
De mest spesifikke blant luftens innbyggere er selvfølgelig flygende former. Allerede særegenhetene ved kroppens utseende gjør det mulig å legge merke til dens tilpasninger til flukt. Først av alt er dette bevist av formen på kroppen hans.
Kroppsfasong:
- · strømlinjeforming av kroppen (fugl),
- · tilstedeværelse av fly for støtte på luft (vinger, fallskjerm),
- · lett design (hule bein),
- · tilstedeværelsen av vinger og andre enheter for flyging (flyende membraner, for eksempel),
- · lette lemmer (forkorte, redusere muskelmasse).
Løpende dyr utvikler også karakteristiske trekk som gjør det lett å gjenkjenne en god løper, og hvis han beveger seg ved å hoppe, så en hopper:
- · kraftige, men lette lemmer (hest),
- reduksjon av tær (hest, antilope),
- · veldig kraftige baklemmer og forkortede forlemmer (hare, kenguru),
- · beskyttende kåte hover på tærne (hovdyr, hard hud).
Klatrende organismer har en rekke tilpasninger. De kan være felles for planter og dyr, eller de kan være forskjellige. En unik kroppsform kan også brukes til klatring:
- · en tynn lang kropp, hvis løkker kan tjene som støtte når du klatrer (slange, vinranker),
- · lange fleksible gripende eller klamrende lemmer, og muligens samme hale (aper);
- · kroppsutvekster - antenner, kroker, røtter (erter, bjørnebær, eføy);
- · skarpe klør på lemmene eller lange, buede klør eller sterke gripende fingre (ekorn, dovendyr, ape);
- · kraftige muskler i lemmene, som lar deg trekke opp kroppen og kaste den fra gren til gren (orangutang, gibbon).
Noen organismer har fått en særegen universalitet av tilpasning til to på en gang. I klatreformer er en kombinasjon av klatre- og flyegenskaper også mulig. Mange av dem kan klatre i et høyt tre og gjøre lange hopp og fly. Dette er lignende tilpasninger blant innbyggere i samme habitat. Det finnes ofte dyr som er i stand til å løpe og fly raskt som bærer begge settene med disse tilpasningene samtidig.
Det er kombinasjoner av adaptive egenskaper i en organisme til liv i ulike miljøer. Alle amfibier bærer slike parallelle sett med tilpasninger. Noen svømmende rent vannlevende organismer har også tilpasninger for flukt. La oss huske flyvefisk eller til og med blekksprut. For å løse ett miljøproblem kan ulike tilpasninger brukes. Dermed er middelet for termisk isolasjon hos bjørn og fjellrev tykk pels og beskyttende farge. Takket være den beskyttende fargen blir organismen vanskelig å skille og derfor beskyttet mot rovdyr. Fugleegg lagt på sand eller bakken er grå og brune med flekker, lik fargen på den omkringliggende jorda. I tilfeller hvor egg er utilgjengelige for rovdyr, er de vanligvis fargeløse. Sommerfugllarver er ofte grønne, fargen på bladene, eller mørke, fargen på barken eller jorden. Ørkendyr har som regel en gulbrun eller sandgul farge. En monokromatisk beskyttende farge er karakteristisk for både insekter (gresshopper) og små øgler, samt store hovdyr (antiloper) og rovdyr (løve). Demonterer beskyttende farge i form av vekslende lyse og mørke striper og flekker på kroppen. Sebraer og tigre er vanskelig å se selv i en avstand på 50 - 40 m på grunn av sammenfall av striper på kroppen med veksling av lys og skygge i området rundt. Diskriminerende farge forstyrrer ideen om kroppens konturer, mens skremmende (advarende) farge også gir beskyttelse for organismer fra fiender. Lyse farger er vanligvis karakteristiske for giftige dyr og advarer rovdyr om at gjenstanden for angrepet deres er uspiselig. Effektiviteten av advarselsfarging ga opphav til et veldig interessant fenomen med imitasjon - mimikk. Formasjoner i form av et hardt kitinøst dekke hos leddyr (biller, krabber), skjell hos bløtdyr, skjell hos krokodiller, skjell hos beltedyr og skilpadder beskytter dem godt mot mange fiender. Piggsvinene og pinnsvinene tjener samme formål. Forbedring av bevegelsesapparat, nervesystem, sanseorganer, utvikling av angrepsmidler hos rovdyr. De kjemiske sanseorganene til insekter er utrolig følsomme. Mannlige sigøynermøll tiltrekkes av duften av en kvinnes duftkjertel fra en avstand på 3 km. Hos noen sommerfugler er følsomheten til smaksreseptorer 1000 ganger større enn følsomheten til reseptorene på menneskets tunge. Nattlige rovdyr, som ugler, har utmerket syn i mørket. Noen slanger har velutviklede termolokaliseringsevner. De skiller objekter på avstand hvis temperaturforskjellen deres bare er 0,2 °C.
Bakke-luftmiljøet er preget av et stort utvalg av levekår, økologiske nisjer og organismer som bor i dem. Det skal bemerkes at organismer spiller en primær rolle i å forme forholdene til livets land-luftmiljø, og fremfor alt gasssammensetningen i atmosfæren. Nesten alt oksygenet i jordens atmosfære er av biogen opprinnelse.
Hovedtrekkene i bakke-luft-miljøet er den store amplituden av endringer i miljøfaktorer, heterogeniteten til miljøet, virkningen av gravitasjonskrefter og lav lufttetthet. Et kompleks av fysisk-geografiske og klimatiske faktorer som er karakteristiske for en viss naturlig sone, fører til den evolusjonære dannelsen av morfofysiologiske tilpasninger av organismer til livet under disse forholdene, et mangfold av livsformer.
Atmosfærisk luft er preget av lav og variabel luftfuktighet. Denne omstendigheten begrenset (begrenset) i stor grad mulighetene for å mestre bakke-luft-miljøet, og ledet også utviklingen av vann-saltmetabolismen og strukturen til luftveisorganene.
Luftsammensetning. En av de viktigste abiotiske faktorene i det terrestriske (luft)habitatet er sammensetningen av luften, en naturlig blanding av gasser som utviklet seg under jordens utvikling. Sammensetningen av luft i den moderne atmosfæren er i en tilstand av dynamisk likevekt, avhengig av den vitale aktiviteten til levende organismer og geokjemiske fenomener på global skala.
Luft, blottet for fuktighet og suspenderte partikler, har nesten samme sammensetning ved havnivå i alle områder av kloden, så vel som gjennom dagen og på forskjellige perioder av året. Imidlertid, i forskjellige epoker av planetens eksistens, var sammensetningen av luften annerledes. Det antas at innholdet av karbondioksid og oksygen endret seg mest (fig. 3.7). Rollen til oksygen og karbondioksid er vist i detalj i Sect. 2.2.
Nitrogen, tilstede i den atmosfæriske luften i størst mengde, i gassform, er nøytralt for de aller fleste organismer, spesielt dyr. Bare for en rekke mikroorganismer (knutebakterier, azotobacter, blågrønnalger osv.) fungerer luftnitrogen som en vital aktivitetsfaktor. Disse mikroorganismene assimilerer molekylært nitrogen, og etter død og mineralisering forsyner de høyere planter tilgjengelige former for dette kjemiske elementet.
Tilstedeværelsen i luften av andre gassformige stoffer eller aerosoler (faste eller flytende partikler suspendert i luften) i merkbare mengder endrer de vanlige miljøforholdene og påvirker levende organismer.
2.2. Tilpasninger av terrestriske organismer til miljøet
Aeroplankton (anemokori).
Planter: vindpollinering, stengelstruktur, former på bladblader, typer blomsterstander, farge, størrelse.
Dannelse av flaggformer av trær. Rotsystem.
Dyr: pust, kroppsform, integument, atferdsreaksjoner.
Jord som medium
Jord er et resultat av aktiviteten til levende organismer. Organismene som befolket jord-luft-miljøet førte til fremveksten av jord som et unikt habitat. Jord er et komplekst system som inkluderer en fast fase (mineralpartikler), en flytende fase (jordfuktighet) og en gassfase. Forholdet mellom disse tre fasene bestemmer egenskapene til jorda som livsmiljø.
Et viktig trekk ved jorda er også tilstedeværelsen av en viss mengde organisk materiale. Det dannes som et resultat av organismers død og er en del av deres ekskrementer (sekreter).
Forholdene til jordhabitatet bestemmer slike egenskaper til jorda som dens lufting (det vil si luftmetning), fuktighet (tilstedeværelse av fuktighet), varmekapasitet og termisk regime (daglige, sesongmessige, årlige temperaturvariasjoner). Det termiske regimet, sammenlignet med bakke-luft-miljøet, er mer konservativt, spesielt på store dyp. Generelt har jorda ganske stabile levekår.
Vertikale forskjeller er også karakteristiske for andre jordegenskaper, for eksempel avhenger lysinntrengning naturlig av dybden.
Mange forfattere noterer seg den mellomliggende posisjonen til livets jordmiljø mellom vann- og land-luftmiljøene. Jord kan huse organismer som har både akvatisk og luftbåren respirasjon. Den vertikale gradienten av lysinntrengning i jord er enda mer uttalt enn i vann. Mikroorganismer finnes i hele jordens tykkelse, og planter (først og fremst rotsystemer) er knyttet til ytre horisonter.
Jordorganismer er preget av spesifikke organer og typer bevegelse (gravende lemmer hos pattedyr; evnen til å endre kroppstykkelse; tilstedeværelsen av spesialiserte hodekapsler hos noen arter); kroppsform (rund, vulkansk, ormeformet); holdbare og fleksible deksler; reduksjon av øyne og forsvinning av pigmenter. Blant jordinnbyggere er saprofagi mye utviklet - å spise likene til andre dyr, råtnende rester, etc.
Jordsammensetning. Jord er et lag av stoffer som ligger på overflaten av jordskorpen. Det er et produkt av fysisk, kjemisk og biologisk transformasjon av bergarter (fig. 3.8) og er et trefaset medium, inkludert faste, flytende og gassformige komponenter i følgende forhold (i%):
mineralbase er vanligvis 50-60% av den totale sammensetningen
organisk materiale........................... opptil 10
vann................................................. ..... 25-35
luft................................................. .15-25
I dette tilfellet anses jord blant andre abiotiske faktorer, selv om det faktisk er den viktigste koblingen som forbinder abiotiske og biotiske faktorer i miljøet.
Mineral uorganisk sammensetning p.o. Bergarter blir gradvis ødelagt under påvirkning av kjemiske og fysiske faktorer i det naturlige miljøet. De resulterende delene varierer i størrelse - fra kampesteiner og steiner til store sandkorn og bittesmå partikler av leire. De mekaniske og kjemiske egenskapene til jord avhenger hovedsakelig av fin jord (partikler mindre enn 2 mm), som vanligvis deles avhengig av størrelse 8 (i mikron) i følgende systemer:
sand........................................ 5 = 60-2000
silt (noen ganger kalt "støv") 5 = 2-60
leire.. ".............................................. 8 mindre enn 2
Jordens struktur bestemmes av det relative innholdet av sand, silt og leire i den og er vanligvis illustrert med et diagram - "jordstrukturtrekanten" (fig. 3.9).
Betydningen av jordstruktur blir tydelig når man sammenligner egenskapene til ren sand og leire. En "ideell" jord anses å være en som inneholder like mengder leire og sand kombinert med partikler av middels størrelse. I dette tilfellet dannes en porøs, kornete struktur. De tilsvarende jordsmonnene kalles loams. De har fordelene til de to ekstreme jordtypene uten sine ulemper. De fleste mineralkomponentene er representert i jorda av krystallinske strukturer. Sand og silt består hovedsakelig av et inert mineral, kvarts (SiO2), kalt silika.
Leirmineraler finnes for det meste i form av små flate krystaller, ofte sekskantede i form, bestående av lag av aluminiumhydroksid eller alumina (Al 2 O 3) og lag av silikater (forbindelser av silikationer SiO^" med kationer, for eksempel, aluminium Al 3+ eller jern Fe 3+, Fe 2+). Krystallenes spesifikke overflate er svært stor og utgjør 5-800 m 2 per 1 g leire, noe som bidrar til å holde på vann og næringsstoffer i jorda.
Generelt antas det at over 50 % av mineralsammensetningen i jorda er silika (SiO 2), 1-25 % er alumina (A1 2 O 3), 1-10 % er jernoksider (Fe 3 O 4) , 0,1-5 % - oksider av magnesium, kalium, fosfor, kalsium (MgO, K 2 O, P 2 O 3, CaO). I landbruket er jord delt inn i tung (leire) og lett (sand), noe som gjenspeiler mengden innsats som kreves for å dyrke jorda med landbruksredskaper. En rekke tilleggsegenskaper ved mineralsammensetningen i jorda vil bli presentert i avsnitt. 7.2.4.
Den totale vannmengden som kan holdes tilbake av jorda består av gravitasjonsvann, fysisk bundet, kapillært, kjemisk bundet og dampvann (Figur 3.10).
Tyngdekraftsvann kan fritt sive ned gjennom jorda og nå grunnvannsnivået, noe som fører til utlekking av ulike næringsstoffer.
Fysisk bundet (hygroskopisk) vann adsorbert på jordpartikler i form av en tynn, tett bundet film. Mengden avhenger av innholdet av faste partikler. I leirjord er det mye mer slikt vann (ca. 15 % av jordvekten) enn i sandjord (ca. 0,5 %). Hygroskopisk vann er det minst tilgjengelige for planter. Kapillært vann holdt rundt jordpartikler av overflatespenningskrefter. I nærvær av trange porer eller kanaler kan kapillærvann stige opp fra grunnvannsnivået, og spille en sentral rolle i regelmessig tilførsel av fuktighet til planter. Leire holder på mer kapillært vann enn sand.
Kjemisk bundet vann og damp praktisk talt utilgjengelig for plantens rotsystem.
Sammenlignet med sammensetningen av atmosfærisk luft, på grunn av åndedrett av organismer med dybde, synker oksygeninnholdet (opptil 10%) og konsentrasjonen av karbondioksid øker (når 19%). I løpet av ett år og et døgn endrer sammensetningen av jordluft seg mye. Likevel fornyes jordluften stadig og etterfylles av atmosfærisk luft.
Vannlogging fører til at luft fortrenges av vann og forholdene blir anaerobe. Siden mikroorganismer og planterøtter fortsetter å frigjøre CO 2, som danner H 2 CO 3 med vann, bremses fornyelsen av humus og humussyrer akkumuleres. Alt dette øker surheten i jorda, som sammen med uttømming av oksygenreserver påvirker jordmikroorganismer negativt. Langvarige anaerobe forhold fører til plantedød.
Gråtonen som er karakteristisk for våtmarksjord er gitt av den reduserte formen av jern (Fe 2+), mens den oksiderte formen (Fe 3+) farger jorda gul, rød og brun.
Jordbiota.
Basert på graden av tilknytning til jorda som habitat, grupperes dyr i økologiske grupper:
Geobionter- innbyggere i jorda, som er delt inn i:
rhizobionts - dyr assosiert med røtter;
saprobionter - innbyggere av råtnende organisk materiale;
coprobionts – virvelløse dyr – innbyggere av gjødsel;
bothrobionts – borrow-innbyggere;
planofiler er dyr som beveger seg ofte.
Geofile- dyr, en del av utviklingssyklusen foregår nødvendigvis i jorda. (gresshopper, mygg, en rekke biller, hymenoptera)
Geoksener– Dyr som besøker jord for midlertidig ly, ly.
Dyr som lever i jord bruker det på forskjellige måter. Små - protozoer, hjuldyr, gastrociliformes - lever i en vannfilm som omslutter jordpartikler. Dette geohydrobionter. De er små, flate eller langstrakte. De puster oksygen oppløst i vann; med mangel på fuktighet er de preget av torpor, encystment og dannelse av kokonger. De resterende innbyggerne puster oksygen fra luften - dette er geoatmobionts.
Jorddyr er delt inn i grupper etter størrelse:
nannofauna - dyr opptil 0,2 mm i størrelse; mikrofauna - dyr 0,1-1,0 mm i størrelse, jordmikroorganismer, bakterier, sopp, protozoer (mikro-reservoarer)
mesofauna - større enn 1,0 mm; ; nematoder, små insektlarver, midd, spretthaler.
Makrofauna - fra 2 til 20 mm insektlarver, tusenbein, enchytraeider, meitemark.
megafauna – virveldyr: spissmus.
Dyr graver seg ned.
De mest typiske innbyggerne i jordsmonnet er: protozoer, nematoder, meitemark, enchytraeider, nakne snegler og andre gastropoder, midd og edderkopper, tusenbein (bipopoder og labiopoder), insekter - voksne og deres larver (ordener spretthaler, to-hale, busthaler dipteraer, coleopterans, Hymenoptera, etc.). Pedobionts har utviklet en rekke tilpasninger til å leve i jorda, både eksternt og internt.
Bevegelse. Geohydrobionter har de samme tilpasningene for bevegelse som akvatiske innbyggere. Geoatmobionter beveger seg langs naturlige brønner og lager passasjer selv. Bevegelsen av små dyr i brønner skiller seg ikke fra bevegelse på overflaten av underlaget. Ulempen med borebrønnlivsstilen er deres høye følsomhet for uttørking av underlaget og avhengighet av jordens fysiske egenskaper. I tett og steinete jord er antallet små. Denne bevegelsesmetoden er typisk for små leddyr. Passasjene lages av dyr enten ved å skyve fra hverandre jordpartikler (ormer, dipteranlarver) eller ved å male jorda (typisk for larvene til mange insektarter). Dyr i den andre gruppen har ofte enheter for å skrape jord.
Morfofysiologiske tilpasninger til å leve i jord er: tap av pigment og syn hos innbyggere i dyp jord; fravær av epikutikk eller dens tilstedeværelse i visse områder av kroppen; for mange (meitemark, enchytraeider) et uøkonomisk system for å fjerne metabolske produkter fra kroppen; ulike alternativer for ekstern-intern befruktning hos en rekke innbyggere; for ormer - puste gjennom hele overflaten av kroppen.
Økologiske tilpasninger manifesteres i valg av de best egnede levekårene. Valg av naturtyper gjennomføres gjennom vertikale vandringer langs jordprofilen, skiftende naturtyper.
Livet på land avhenger i stor grad av luftens tilstand. Den naturlige blandingen av gasser som utviklet seg under jordens utvikling, er luften vi puster inn.
Luft som livsmiljø styrer den evolusjonære utviklingen til innbyggerne i dette miljøet. Et høyt oksygeninnhold bestemmer således muligheten for å danne et høyt nivå av energiomsetning (metabolisme mellom kropp og miljø). Atmosfærisk luft er preget av lav og variabel luftfuktighet, noe som begrenset mulighetene for å utvikle luftmiljøet, og blant innbyggerne bestemte utviklingen av vann-saltmetabolismesystemet og strukturen til åndedrettsorganene. Det bør også bemerkes at lufttettheten i atmosfæren er lav, på grunn av hvilken liv er konsentrert nær jordoverflaten og trenger inn i atmosfæren til en høyde på ikke mer enn 50-70 m (trekroner av tropiske skoger) .
Hovedkomponentene i atmosfærisk luft er nitrogen (N2) - 78,08 %, oksygen (02) - 20,9 %, argon (Ar) - ca. 1 % og karbondioksid (CO2) - 0,03 % (tabell 1).
Oksygen dukket opp på jorden for omtrent 2 milliarder år siden, da overflaten ble dannet under påvirkning av aktiv vulkansk aktivitet. I løpet av de siste 20 millioner årene har andelen oksygen i luften gradvis økt (i dag er den 21 %). Hovedrollen i dette ble spilt av utviklingen av floraen av land og hav.
Tabell 1. Gasssammensetning i jordens atmosfære
Atmosfæren beskytter jorden mot meteorittbombardement. Omtrent 5 ganger i året brenner fragmenter av meteoritter, kometer og asteroider opp i atmosfæren, hvis kraft, ved møte med jorden, ville overstige kraften til bomben som ble sluppet på Hiroshima. De fleste meteoritter når aldri jordoverflaten, de brenner opp når de kommer inn i atmosfæren i høy hastighet. Omtrent 6 millioner tonn kosmisk støv faller på jorden hvert år.
I tillegg bidrar atmosfæren til å holde på varmen på planeten, som ellers ville blitt spredt i kulden i verdensrommet. Atmosfæren i seg selv fordamper ikke på grunn av tyngdekraften.
I en høyde på 20-25 km fra jordens overflate er det et beskyttende lag som blokkerer ultrafiolett stråling, som er ødeleggende for alle levende ting. Uten den kan slik stråling ødelegge livet på jorden. Dessverre fra 80-90-tallet. XX århundre Det er en negativ trend mot tynning og ødeleggelse av ozonskjermen.
Laster inn...
