الخصائص العامة.في سياق التطور ، تم إتقان بيئة الأرض والجو في وقت متأخر جدًا عن الماء. تطلبت الحياة على الأرض مثل هذه التعديلات التي لم تكن ممكنة إلا بمستوى عالٍ نسبيًا من التنظيم لكل من النباتات والحيوانات. من سمات بيئة الحياة الأرضية والجوية أن الكائنات الحية التي تعيش هنا محاطة بالهواء وبيئة غازية تتميز بانخفاض الرطوبة والكثافة والضغط ومحتوى الأكسجين العالي. كقاعدة عامة ، تتحرك الحيوانات في هذه البيئة على طول التربة (الركيزة الصلبة) ، وتتأصل النباتات فيها.

في البيئة الأرضية والجوية ، تتمتع العوامل البيئية التشغيلية بعدد من السمات المميزة: كثافة إضاءة أعلى مقارنة بالوسائط الأخرى ، وتقلبات كبيرة في درجات الحرارة ، وتغيرات في الرطوبة حسب الموقع الجغرافي ، والموسم ، والوقت من اليوم (الجدول 3) ).

الجدول 3

ظروف الموائل للكائنات الحية في الهواء والماء (وفقًا لـ DF Mordukhai-Boltovsky ، 1974)

الظروف المعيشية	أهمية شروط الكائنات الحية
بيئة الهواء	البيئة المائية
رطوبة	مهم جدًا (غالبًا ما يكون قليل العرض)	لا يوجد (دائما في الزائدة)
كثافة متوسطة	طفيفة (باستثناء التربة)	كبير بالمقارنة مع دوره لسكان الهواء
ضغط	تقريبا لا	كبير (يمكن أن يصل إلى 1000 الغلاف الجوي)
درجة الحرارة	كبير (يتقلب ضمن حدود واسعة جدًا (من -80 إلى +100 درجة مئوية وأكثر)	أقل من القيمة بالنسبة لسكان الهواء (تتقلب أقل بكثير ، عادة من -2 إلى + 40 درجة مئوية)
الأكسجين	طفيفة (في الغالب زائدة)	أساسي (غالبًا ما يكون قليل العرض)
المواد الصلبة العالقة	غير مهم؛ لا يستخدم للطعام (المعدني بشكل رئيسي)	هام (مصدر غذائي ، خاصة المواد العضوية)
يذوب في البيئة	إلى حد ما (ذات صلة فقط بمحاليل التربة)	هام (مطلوب بكمية معينة)

يرتبط تأثير العوامل المذكورة أعلاه ارتباطًا وثيقًا بحركة الكتل الهوائية - الرياح. في عملية التطور ، طورت الكائنات الحية في البيئة الأرضية والجوية تكيفات تشريحية وصرفية وفسيولوجية وسلوكية مميزة وغيرها. على سبيل المثال ، ظهرت أعضاء توفر الامتصاص المباشر للأكسجين الجوي في عملية التنفس (الرئتين والقصبة الهوائية للحيوانات ، وثغور النباتات). شهدت التكوينات الهيكلية (الهيكل العظمي للحيوانات والأنسجة الميكانيكية والداعمة للنباتات) التي تدعم الجسم في ظل ظروف كثافة منخفضة من الوسط تطوراً قوياً. تم تطوير تكيفات للحماية من العوامل الضارة ، مثل تواتر وإيقاع دورات الحياة ، والبنية المعقدة للتكامل ، وآليات التنظيم الحراري ، وما إلى ذلك ، البذور ، والفواكه وحبوب اللقاح للنباتات ، والحيوانات الطائرة.

دعونا ننظر في سمات تأثير العوامل البيئية الرئيسية على النباتات والحيوانات في بيئة الحياة الأرضية والجوية.

كثافة هواء منخفضةيحدد الرفع المنخفض والقابلية التافهة. يرتبط جميع سكان البيئة الهوائية ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض ، مما يخدمهم في التعلق والدعم. لا توفر كثافة بيئة الهواء مقاومة عالية للجسم عندما تتحرك على طول سطح الأرض ، ومع ذلك ، فإنها تجعل من الصعب التحرك عموديًا. بالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، يرتبط البقاء في الهواء فقط بالتشتت أو البحث عن الفريسة.

تحدد قوة الرفع الصغيرة للهواء كتلة وحجم الكائنات الأرضية. أكبر الحيوانات على سطح الأرض أصغر من عمالقة البيئة المائية. لا تستطيع الثدييات الكبيرة (بحجم ووزن الحوت الحديث) أن تعيش على الأرض ، لأنها سوف تسحق بوزنها. قادت السحالي العملاقة في حقبة الحياة الوسطى أسلوب حياة شبه مائي. مثال آخر: نباتات السيكويا عالية الارتفاع (Sequoja sempervirens) ، التي تصل إلى 100 متر ، لها خشب داعم قوي ، بينما في ثالي الطحالب البنية العملاقة Macrocystis ، التي تنمو حتى 50 مترًا ، تكون العناصر الميكانيكية معزولة بشكل ضعيف جدًا في القلب جزء من القبة.

تخلق كثافة الهواء المنخفضة مقاومة طفيفة للحركة. تم استخدام الفوائد البيئية لهذه الخاصية لبيئة الهواء من قبل العديد من الحيوانات الأرضية أثناء التطور ، واكتسبت القدرة على الطيران. 75٪ من جميع أنواع الحيوانات البرية قادرة على الطيران النشط. هذه في الغالب حشرات وطيور ، ولكن هناك أيضًا ثدييات وزواحف. تطير الحيوانات البرية بشكل أساسي بمساعدة الجهد العضلي. يمكن لبعض الحيوانات أيضًا أن تنزلق باستخدام التيارات الهوائية.

نظرًا لحركة الهواء الموجودة في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي ، فإن الحركة الرأسية والأفقية للكتل الهوائية ، والتحليق السلبي لأنواع معينة من الكائنات الحية ممكنة ، ومتطورة anemochoria -التسوية عن طريق التيارات الهوائية. الكائنات الحية التي تحملها التيارات الهوائية بشكل سلبي تسمى بشكل جماعي العوالق الهوائيةعن طريق القياس مع سكان العوالق للبيئة المائية. للرحلة السلبية على طول N.M. تشيرنوفا ، أ.م. تمتلك كائنات Bylovoy (1988) تكيفات خاصة - أحجام أجسام صغيرة ، وزيادة في مساحتها بسبب النواتج ، والتشريح القوي ، والسطح النسبي الكبير للأجنحة ، واستخدام خيوط العنكبوت ، إلخ.

تحتوي بذور وثمار نباتات Anemochore أيضًا على أحجام صغيرة جدًا (على سبيل المثال ، بذور الأعشاب النارية) أو ملاحق مختلفة على شكل جناح (Acer pseudoplatanum maple) وشبيهة بالمظلة (Taraxacum officinale dandelion).

تحتوي النباتات الملقحة بالرياح على عدد من التعديلات التي تعمل على تحسين الخصائص الديناميكية الهوائية لحبوب اللقاح. عادة ما يتم تقليل أغطية أزهارهم ولا يتم حماية الأنثرات من الرياح.

في استقرار النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة ، تلعب التيارات الهوائية التقليدية العمودية والرياح الضعيفة الدور الرئيسي. للعواصف والأعاصير أيضًا تأثير بيئي كبير على الكائنات الحية الأرضية. في كثير من الأحيان ، تؤدي الرياح القوية ، خاصة تلك التي تهب في اتجاه واحد ، إلى ثني أغصان الأشجار والجذوع إلى الجانب المواجه للريح وتتسبب في تكوين أشكال تاج تشبه العلم.

في المناطق التي تهب فيها الرياح القوية باستمرار ، كقاعدة عامة ، يكون تكوين أنواع الحيوانات الصغيرة الطائرة ضعيفًا ، لأنها غير قادرة على مقاومة التيارات الهوائية القوية. لذلك ، يطير نحل العسل فقط عندما تصل قوة الرياح إلى 7-8 م / ث ، وحشرات المن - عندما تكون الرياح ضعيفة جدًا ، لا تتجاوز 2.2 م / ث. تقوم الحيوانات في هذه الأماكن بتطوير أغطية كثيفة تحمي الجسم من التبريد وفقدان الرطوبة. في الجزر المحيطية ذات الرياح القوية المستمرة ، تهيمن الطيور وخاصة الحشرات التي فقدت القدرة على الطيران ، فهي تفتقر إلى الأجنحة ، لأن أولئك القادرين على الطيران في الهواء ينفجرون في البحر بفعل الرياح ويموتون.

تسبب الرياح تغيرًا في شدة النتح في النباتات وتظهر بشكل خاص أثناء الرياح الجافة التي تجفف الهواء ويمكن أن تؤدي إلى موت النباتات. الدور البيئي الرئيسي لحركات الهواء الأفقية (الرياح) هو دور غير مباشر ويتمثل في تقوية أو إضعاف التأثير على الكائنات الأرضية لعوامل بيئية مهمة مثل درجة الحرارة والرطوبة. تزيد الرياح من عودة الرطوبة والحرارة للحيوانات والنباتات.

مع الرياح ، يمكن تحمل الحرارة بسهولة أكبر ويكون الصقيع أكثر صعوبة ، كما يحدث جفاف وتبريد الكائنات الحية بشكل أسرع.

توجد الكائنات الحية الأرضية في ظل ظروف ضغط منخفض نسبيًا ، وهو ما يرجع إلى انخفاض كثافة الهواء. بشكل عام ، الكائنات الأرضية أكثر شدة من الكائنات المائية ، لأن تقلبات الضغط المعتادة في بيئتها هي أجزاء من الغلاف الجوي ، وبالنسبة لأولئك الذين يرتفعون إلى ارتفاعات كبيرة ، على سبيل المثال ، الطيور ، لا تتجاوز ثلث المستوى الطبيعي.

تكوين الغاز في الهواء، كما سبق أن ناقشنا سابقًا ، في الطبقة السطحية للغلاف الجوي تكون متجانسة نوعًا ما (أكسجين - 20.9٪ ، نيتروجين - 78.1٪ ، غازات ملغ - 1٪ ، ثاني أكسيد الكربون - 0.03٪ من حيث الحجم) نظرًا لقدرتها العالية على الانتشار وثباتها الاختلاط بالحمل الحراري وتيارات الرياح. في الوقت نفسه ، غالبًا ما يكون للشوائب المختلفة للجزيئات الغازية والقطيرة والسائلة والغبار (الصلبة) التي تدخل الغلاف الجوي من مصادر محلية أهمية بيئية كبيرة.

الأكسجين ، بسبب محتواه العالي باستمرار في الهواء ، ليس عاملاً يحد من الحياة في البيئة الأرضية. ساهم محتوى الأكسجين العالي في زيادة التمثيل الغذائي للكائنات الأرضية ، وعلى أساس الكفاءة العالية للعمليات المؤكسدة ، نشأت الحرارة المتجانسة للحيوانات. فقط في الأماكن ، في ظل ظروف محددة ، يحدث نقص مؤقت في الأكسجين ، على سبيل المثال ، في بقايا النباتات المتحللة ، ومخزونات الحبوب ، والدقيق ، إلخ.

في بعض مناطق الطبقة السطحية من الهواء ، يمكن أن يختلف محتوى ثاني أكسيد الكربون في حدود كبيرة إلى حد ما. لذلك ، في حالة عدم وجود الرياح في المراكز الصناعية والمدن الكبيرة ، يمكن أن يزيد تركيزها عشرة أضعاف.

التغييرات اليومية في محتوى حمض الكربونيك في الطبقات السطحية منتظمة ، بسبب إيقاع التمثيل الضوئي للنبات (الشكل 17).

أرز. 17. التغيرات اليومية في المظهر الرأسي لتركيز ثاني أكسيد الكربون في هواء الغابات (من W. Larcher ، 1978)

باستخدام مثال التغييرات اليومية في المظهر الجانبي الرأسي لتركيز ثاني أكسيد الكربون في هواء الغابة ، يتضح أنه في النهار ، على مستوى تيجان الأشجار ، يتم استهلاك ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي ، وفي حالة عدم وجود الرياح ، تكون المنطقة فقيرة في ثاني أكسيد الكربون (305 جزء في المليون) يتشكل هنا ، حيث يدخل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي والتربة (تنفس التربة). في الليل ، يتم إنشاء طبقات هواء مستقرة مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في طبقة التربة التحتية. ترتبط التقلبات الموسمية في ثاني أكسيد الكربون بالتغيرات في شدة تنفس الكائنات الحية ، ومعظمها كائنات التربة الدقيقة.

يعتبر ثاني أكسيد الكربون سامًا بتركيزات عالية ، لكن هذه التركيزات نادرة في الطبيعة. يمنع المحتوى المنخفض من ثاني أكسيد الكربون عملية التمثيل الضوئي. لزيادة معدل التمثيل الضوئي في ممارسة البيوت البلاستيكية والدفيئات (تحت ظروف الأرض المغلقة) ، غالبًا ما يتم زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون بشكل مصطنع.

بالنسبة لمعظم سكان البيئة الأرضية ، يعتبر نيتروجين الهواء غازًا خاملًا ، لكن الكائنات الحية الدقيقة مثل بكتيريا العقيدات والبكتيريا الأزوتوبكتريا والمطثيات لديها القدرة على ربطها وإشراكها في الدورة البيولوجية.

المصدر الرئيسي الحديث للتلوث الفيزيائي والكيميائي للغلاف الجوي هو من صنع الإنسان: المنشآت الصناعية والنقل ، وتآكل التربة ، وما إلى ذلك ، وبالتالي ، فإن ثاني أكسيد الكبريت سام للنباتات بتركيزات تتراوح من واحد إلى خمسين ألفًا إلى واحد في المليون من حجم الهواء. تموت الأشنات بالفعل بسبب آثار ثاني أكسيد الكبريت في البيئة. لذلك ، غالبًا ما تستخدم النباتات الحساسة بشكل خاص لـ SO 2 كمؤشرات على محتواها في الهواء. شجرة التنوب والصنوبر والقيقب والزيزفون والبتولا حساسة للدخان.

وضع الضوء.يتم تحديد كمية الإشعاع التي تصل إلى سطح الأرض من خلال خط العرض الجغرافي للمنطقة وطول اليوم وشفافية الغلاف الجوي وزاوية حدوث أشعة الشمس. في ظل ظروف جوية مختلفة ، يصل 42-70٪ من الثابت الشمسي إلى سطح الأرض. يمر الإشعاع الشمسي عبر الغلاف الجوي بعدد من التغييرات ليس فقط من الناحية الكمية ، ولكن أيضًا في التركيب. يتم امتصاص إشعاع الموجات القصيرة بواسطة شاشة الأوزون والأكسجين الجوي. يتم امتصاص الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي بواسطة بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. يصل الباقي في شكل إشعاع مباشر أو متناثر إلى سطح الأرض.

يتراوح إجمالي الإشعاع الشمسي المباشر والمتناثر من 7 إلى 7 ن من إجمالي الإشعاع ، بينما في الأيام الملبدة بالغيوم يكون الإشعاع المتناثر 100٪. في خطوط العرض العالية ، يسود الإشعاع المنتشر ، في المناطق المدارية - الإشعاع المباشر. يحتوي الإشعاع المتناثر عند الظهيرة على أشعة صفراء حمراء تصل إلى 80٪ ، مباشرة - من 30 إلى 40٪. في الأيام المشمسة الصافية ، يصل الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض بنسبة 45٪ من الضوء المرئي (380-720 نانومتر) و 45٪ من الأشعة تحت الحمراء. 10٪ فقط هي المسؤولة عن الأشعة فوق البنفسجية. محتوى الغبار في الغلاف الجوي له تأثير كبير على نظام الإشعاع. بسبب تلوثها ، يمكن أن تكون الإضاءة في بعض المدن 15٪ أو أقل من الإضاءة خارج المدينة.

تختلف الإضاءة على سطح الأرض على نطاق واسع. كل هذا يتوقف على ارتفاع الشمس فوق الأفق أو زاوية سقوط أشعة الشمس ، وطول النهار والظروف الجوية ، وشفافية الغلاف الجوي (الشكل 18).

أرز. الثامنة عشر. توزيع الإشعاع الشمسي حسب ارتفاع الشمس فوق الأفق (أ 1 - مرتفع ، أ 2 - منخفض)

تتقلب شدة الضوء أيضًا تبعًا للوقت من السنة والوقت من اليوم. في بعض مناطق الأرض ، تكون جودة الضوء أيضًا غير متكافئة ، على سبيل المثال ، نسبة أشعة الموجة الطويلة (الحمراء) والموجة القصيرة (الزرقاء والأشعة فوق البنفسجية). كما هو معروف ، فإن أشعة الموجة القصيرة يمتصها الغلاف الجوي ويتناثرها أكثر من الموجات الطويلة. لذلك ، في المناطق الجبلية ، يوجد دائمًا المزيد من الإشعاع الشمسي قصير الموجة.

تعمل الأشجار والشجيرات والمحاصيل النباتية على تظليل المنطقة ، وتخلق مناخًا خاصًا ، مما يضعف الإشعاع (الشكل 19).

أرز. 19.

أ - في غابة صنوبر نادرة ؛ ب- في محاصيل الذرة الواردة من الإشعاع النشط ضوئيًا واردًا. 6-12٪ ينعكس (R) من سطح الزراعة

وهكذا ، في الموائل المختلفة ، ليس فقط شدة الإشعاع ، ولكن أيضًا تكوينه الطيفي ، ومدة إضاءة النباتات ، والتوزيع المكاني والزماني للضوء بكثافة مختلفة ، وما إلى ذلك. كما أشرنا سابقًا ، فيما يتعلق بالضوء ، تتميز ثلاث مجموعات رئيسية من النباتات: محبة للضوء(نباتات شمسية) ، محبة الظل(Sciophytes) و متسامح مع الظل.النباتات المحبة للضوء والمحبة للظل تختلف في وضع البيئة الأمثل.

في النباتات المحبة للضوء ، يكون في منطقة ضوء الشمس الكامل. التظليل القوي له تأثير محبط عليهم. هذه نباتات من مناطق مفتوحة من الأرض أو سهوب مضاءة جيدًا وأعشاب مرج (الطبقة العليا من الأعشاب) ، وأشنات صخرية ، ونباتات عشبية أوائل الربيع للغابات المتساقطة الأوراق ، ومعظم النباتات المزروعة في الأرض المفتوحة والأعشاب ، وما إلى ذلك. مثالي في الإضاءة المنخفضة ولا يمكنه تحمل الضوء القوي. هذه هي بشكل أساسي الطبقات المظللة السفلية للمجتمعات النباتية المعقدة ، حيث يكون التظليل نتيجة "اعتراض" الضوء من قبل النباتات الطويلة والمتعايشين. وهذا يشمل العديد من النباتات الداخلية والدفيئة. بالنسبة للجزء الأكبر ، هؤلاء هم السكان الأصليون للغطاء العشبي أو نباتات الغابات الاستوائية.

كما أن المنحنى البيئي المتعلق بالضوء غير متماثل إلى حد ما في تلك التي تتحمل الظل ، نظرًا لأنها تنمو وتتطور بشكل أفضل في الإضاءة الكاملة ، ولكنها أيضًا تتكيف بشكل جيد مع الإضاءة المنخفضة. إنها مجموعة نباتات شائعة ومرنة للغاية في البيئات الأرضية.

طورت نباتات البيئة الأرضية والجوية تكيفات مع ظروف مختلفة لنظام الضوء: تشريحي - مورفولوجي ، فسيولوجي ، إلخ.

من الأمثلة الجيدة على التكيفات التشريحية والمورفولوجية التغيير في المظهر في ظروف الإضاءة المختلفة ، على سبيل المثال ، الحجم غير المتكافئ لشفرات الأوراق في النباتات ذات الصلة في وضع منهجي ، ولكنها تعيش في ظروف إضاءة مختلفة (جرس مرج - كامبانولا وغابة - C . trachelium ، والبنفسج الحقلية - Viola arvensis ، تنمو في الحقول ، والمروج ، وحواف الغابات ، وبنفسج الغابات - V. mirabilis) ، شكل. عشرين.

أرز. عشرين. توزيع أحجام الأوراق حسب ظروف الموائل النباتية: من الرطب إلى الجاف ومن المظلل إلى المشمس

ملحوظة.المنطقة المظللة تتوافق مع الظروف السائدة في الطبيعة.

في ظل ظروف الزيادة ونقص الضوء ، يختلف ترتيب شفرات الأوراق في النباتات في الفضاء بشكل كبير. في نباتات نبات الشمس ، يتم توجيه الأوراق نحو تقليل وصول الإشعاع خلال ساعات النهار الأكثر "خطورة". توجد شفرات الأوراق عموديًا أو بزاوية كبيرة على المستوى الأفقي ، لذلك خلال النهار تتلقى الأوراق في الغالب أشعة مزلقة (الشكل 21).

هذا واضح بشكل خاص في العديد من نباتات السهوب. تكيف مثير للاهتمام لضعف الإشعاع المتلقاة فيما يسمى بالنباتات "البوصلة" (الخس البري - Lactuca serriola ، إلخ). توجد أوراق الخس البري في نفس المستوى ، وتتجه من الشمال إلى الجنوب ، وعند الظهيرة يكون وصول الإشعاع إلى سطح الورقة ضئيلًا.

في النباتات التي تتحمل الظل ، يتم ترتيب الأوراق بحيث تتلقى أكبر قدر من الإشعاع الساقط.

أرز. 21.

1،2 - أوراق بزوايا ميل مختلفة ؛ S 1 ، S 2 - تدفق الإشعاع المباشر إليهم ؛ إجمالي S - إجمالي مدخولها إلى النبات

غالبًا ما تكون النباتات التي تتحمل الظل قادرة على القيام بحركات وقائية: تغيير موضع شفرات الأوراق عندما يضربها ضوء قوي. تتطابق قطع الغطاء العشبي مع أوراق الأكسالي المطوية نسبيًا تمامًا مع موقع بقع الضوء الشمسية الكبيرة. يمكن ملاحظة عدد من الميزات التكيفية في هيكل الورقة كمستقبل رئيسي للإشعاع الشمسي. على سبيل المثال ، في العديد من نباتات الشمس ، يساهم سطح الورقة في انعكاس ضوء الشمس (لامع - في الغار ، مغطى بطبقة خفيفة من الشعر - في الصبار ، وعشب الصقلاب) أو إضعاف تأثيرها (بشرة كثيفة ، وحمة كثيفة). يتميز الهيكل الداخلي للورقة بتطور قوي لأنسجة الحاجز ، ووجود عدد كبير من البلاستيدات الخضراء الصغيرة والخفيفة (الشكل 22).

تتمثل إحدى التفاعلات الوقائية للبلاستيدات الخضراء في الضوء الزائد في قدرتها على تغيير الاتجاه والتحرك في الخلية ، وهو ما يظهر في النباتات الخفيفة.

في الضوء الساطع ، تحتل البلاستيدات الخضراء موقعًا مهيبًا في الخلية وتصبح "حافة" لاتجاه الأشعة. في الإضاءة المنخفضة ، يتم توزيعها بشكل منتشر في الخلية أو تتراكم في الجزء السفلي منها.

أرز. 22.

1 - الطقسوس 2 - الصنوبر 3 - حافر 4 - الربيع chistyak (حسب T.K. Goryshina ، E.G. Springs ، 1978)

التكيفات الفسيولوجيةالنباتات لظروف ضوء البيئة الأرضية والجوية تغطي وظائف حيوية مختلفة. لقد ثبت أن عمليات النمو في النباتات المحبة للضوء تتفاعل بشكل أكثر حساسية مع نقص الضوء مقارنة بنقص الظل. نتيجة لذلك ، لوحظ استطالة متزايدة للسيقان ، مما يساعد النباتات على اختراق الضوء ، إلى الطبقات العليا من المجتمعات النباتية.

تكمن التعديلات الفسيولوجية الرئيسية للضوء في مجال التمثيل الضوئي. في الشكل العام ، يتم التعبير عن التغيير في عملية التمثيل الضوئي اعتمادًا على شدة الضوء من خلال "منحنى ضوء التمثيل الضوئي". المعلمات التالية ذات أهمية بيئية (الشكل 23).

• 1. نقطة تقاطع المنحنى مع المحور y (الشكل 23 ، أ)يتوافق مع حجم واتجاه تبادل الغازات النباتية في ظلام تام: لا يوجد التمثيل الضوئي ، يحدث التنفس (ليس الامتصاص ، ولكن إطلاق ثاني أكسيد الكربون) ، لذلك أشر إلى يقع أسفل محور الإحداثي.
• 2. نقطة تقاطع منحنى الضوء مع محور الإحداثية (الشكل 23 ، ب)يميز "نقطة التعويض" ، أي شدة الضوء التي يوازن فيها التمثيل الضوئي (امتصاص ثاني أكسيد الكربون) التنفس (إطلاق ثاني أكسيد الكربون).
• 3. تزداد شدة التمثيل الضوئي مع زيادة الضوء فقط إلى حد معين ، ثم تظل ثابتة - يصل منحنى الضوء لعملية التمثيل الضوئي إلى "هضبة التشبع".

أرز. 23.

أ - مخطط عام ؛ ب - منحنيات للنباتات المحبة للضوء (1) والنباتات التي تتحمل الظل (2)

على التين. في الشكل 23 ، تتم الإشارة إلى منطقة الانعطاف بشكل مشروط من خلال منحنى سلس ، حيث يتوافق كسره مع النقطة في.يميز إسقاط النقطة عند محور الإحداثي (النقطة د) شدة الضوء "المشبعة" ، أي هذه القيمة التي لم يعد الضوء فوقها يزيد من شدة التمثيل الضوئي. الإسقاط على المحور ص (نقطة ه)يتوافق مع أعلى كثافة لعملية التمثيل الضوئي لنوع معين في بيئة أرضية وجوية معينة.

4. من الخصائص المهمة لمنحنى الضوء زاوية الميل (أ) إلى الحد الأقصى ، والتي تعكس درجة الزيادة في التمثيل الضوئي مع زيادة الإشعاع (في منطقة شدة الضوء المنخفضة نسبيًا).

تُظهر النباتات ديناميكيات موسمية في تفاعلها مع الضوء. وهكذا ، في أوائل الربيع في الغابة ، ظهرت أوراق البردي المشعر حديثًا (Carex pilosa) في الغابة بهضبة من التشبع الخفيف في التمثيل الضوئي لـ 20-25 ألف لوكس ، أثناء التظليل الصيفي في هذه الأنواع ، منحنيات التبعية من التمثيل الضوئي على الضوء ، أي أن الأوراق تكتسب القدرة على استخدام الضوء الضعيف بشكل أكثر كفاءة ؛ هذه الأوراق نفسها ، بعد تجاوز الشتاء تحت مظلة غابة ربيعية بلا أوراق ، تكشف مرة أخرى عن ميزات "الضوء" لعملية التمثيل الضوئي.

شكل غريب من التكيف الفسيولوجي مع نقص حاد في الضوء هو فقدان قدرة النبات على التمثيل الضوئي ، والانتقال إلى التغذية غيرية التغذية باستخدام المواد العضوية الجاهزة. في بعض الأحيان ، يصبح هذا الانتقال لا رجوع فيه بسبب فقدان الكلوروفيل بواسطة النباتات ، على سبيل المثال ، بساتين الفاكهة في غابات التنوب الظليلة (Goodyera repens ، Weottia nidus avis) ، والديدان المائية (Monotropa hypopitys). إنهم يعيشون على المواد العضوية الميتة التي تم الحصول عليها من أنواع الأشجار والنباتات الأخرى. تسمى طريقة التغذية هذه بالنباتات ، وتسمى النباتات فطريات مترممة.

بالنسبة للغالبية العظمى من الحيوانات البرية التي تمارس نشاطًا ليلًا ونهارًا ، تعد الرؤية إحدى طرق التوجيه ، وهو أمر مهم للبحث عن الفريسة. العديد من أنواع الحيوانات لديها أيضًا رؤية ملونة. في هذا الصدد ، طورت الحيوانات ، وخاصة الضحايا ، ميزات تكيفية. وتشمل هذه الألوان الواقية ، والإخفاء ، والتلوين التحذيري ، والتشابه الوقائي ، والتقليد ، وما إلى ذلك. ويرتبط ظهور الزهور ذات الألوان الزاهية للنباتات العليا أيضًا بخصائص الجهاز البصري للملقحات ، وفي النهاية ، بالنظام الضوئي للبيئة.

نظام الماء.يعد نقص الرطوبة أحد أهم سمات بيئة الحياة الأرضية والجوية. حدث تطور الكائنات الأرضية من خلال التكيف مع استخراج الرطوبة والحفاظ عليها. تتنوع أنماط الرطوبة البيئية على الأرض - من التشبع الكامل والثابت للهواء ببخار الماء ، حيث تهطل عدة آلاف من المليمترات من الأمطار سنويًا (مناطق المناخ الاستوائي والرياح الموسمية الاستوائية) إلى الغياب شبه الكامل للهواء الجاف من الصحارى. لذلك ، في الصحاري الاستوائية ، يكون متوسط ​​هطول الأمطار السنوي أقل من 100 ملم في السنة ، وفي نفس الوقت لا تمطر كل عام.

لا تجعل الكمية السنوية لهطول الأمطار من الممكن دائمًا تقييم مدى توفر المياه للكائنات ، نظرًا لأن نفس كمية الأمطار يمكن أن تميز المناخ الصحراوي (في المناطق شبه الاستوائية) والرطوبة جدًا (في القطب الشمالي). تلعب نسبة هطول الأمطار والتبخر دورًا مهمًا (إجمالي التبخر السنوي من سطح الماء الحر) ، والتي تختلف أيضًا في مناطق مختلفة من العالم. يتم استدعاء المناطق التي تتجاوز فيها هذه القيمة المقدار السنوي لهطول الأمطار قاحلة(جاف ، جاف). هنا ، على سبيل المثال ، تعاني النباتات من نقص الرطوبة خلال معظم موسم النمو. تسمى المناطق التي يتم فيها تزويد النباتات بالرطوبة رطب،أو رطب. غالبًا ما توجد أيضًا مناطق انتقالية - شبه جاف(شبه قاحلة).

يظهر اعتماد الغطاء النباتي على متوسط ​​هطول الأمطار السنوي ودرجة الحرارة في الشكل. 24.

أرز. 24.

1 - الغابات الاستوائية ؛ 2 - غابة نفضية ؛ 3 - السهوب 4 - الصحراء 5 - غابة صنوبرية 6 - القطب الشمالي والجبل التندرا

يعتمد الإمداد المائي للكائنات الأرضية على طريقة هطول الأمطار ، ووجود الخزانات ، واحتياطيات رطوبة التربة ، وقرب المياه الجوفية ، وما إلى ذلك. وقد ساهم ذلك في تطوير العديد من التكيفات في الكائنات الأرضية مع أنظمة إمدادات المياه المختلفة.

على التين. يُظهر الشكل 25 من اليسار إلى اليمين الانتقال من الطحالب السفلية التي تعيش في الماء بخلايا بدون فجوات إلى الطحالب الأرضية المائية الأولية ، وتشكيل فجوات في الطحالب المائية الخضراء والطحالب المحببة ، والانتقال من الطحالب الطويلة ذات الفجوات إلى الطحالب المتجانسة (توزيع الطحالب) - لا تزال النباتات المائية مقتصرة على الموائل ذات الهواء عالي الرطوبة ، في الموائل الجافة تصبح الطحالب مرطبة بشكل ثانوي) ؛ بين السرخس وكاسيات البذور (ولكن ليس بين عاريات البذور) توجد أيضًا أشكال ثانوية من البيكيلوهيدرات. معظم النباتات المورقة متجانسة الماء بسبب وجود حماية جلدية ضد النتح والتفريغ القوي لخلاياها. وتجدر الإشارة إلى أن جفاف الحيوانات والنباتات هو سمة مميزة فقط لبيئة الأرض والجو.

أرز. 2

غالبًا ما يلعب هطول الأمطار (المطر والبرد والثلج) ، بالإضافة إلى توفير المياه وإنشاء احتياطيات الرطوبة ، دورًا بيئيًا آخر. على سبيل المثال ، أثناء هطول الأمطار الغزيرة ، لا تملك التربة وقتًا لامتصاص الرطوبة ، وتتدفق المياه بسرعة في تيارات قوية وغالبًا ما تحمل النباتات ضعيفة الجذور والحيوانات الصغيرة والتربة الخصبة إلى البحيرات والأنهار. في السهول الفيضية ، يمكن أن تسبب الأمطار فيضانات وبالتالي تؤثر سلبًا على النباتات والحيوانات التي تعيش هناك. في الأماكن التي تغمرها الفيضانات بشكل دوري ، تتشكل حيوانات ونباتات السهول الفيضية الغريبة.

كما أن لحائل تأثير سلبي على النباتات والحيوانات. أحيانًا يتم تدمير محاصيل المحاصيل الزراعية في بعض الحقول تمامًا بسبب هذه الكارثة الطبيعية.

الدور البيئي للغطاء الثلجي متنوع. بالنسبة للنباتات التي توجد براعم تجديدها في التربة أو بالقرب من سطحها ، يلعب الثلج دور غطاء عازل للحرارة للعديد من الحيوانات الصغيرة ، مما يحميها من درجات حرارة الشتاء المنخفضة. عند الصقيع فوق -14 درجة مئوية ، وتحت طبقة من الثلج يبلغ ارتفاعها 20 سم ، لا تقل درجة حرارة التربة عن 0.2 درجة مئوية. يحمي الغطاء الثلجي العميق الأجزاء الخضراء للنباتات من التجمد ، مثل فيرونيكا أوفيسيناليس ، والحافر البري ، وما إلى ذلك ، والتي تمر تحت الجليد دون تساقط أوراقها. تعيش الحيوانات البرية الصغيرة أسلوب حياة نشطًا في الشتاء ، وتضع العديد من الممرات تحت الجليد وفي سمكها. في وجود طعام محصن في فصول الشتاء الثلجية ، يمكن أن تتكاثر القوارض (الخشب والفئران ذات الحلق الأصفر ، وعدد من الفئران ، والجرذ المائي ، وما إلى ذلك) هناك. الطيهوج ، الحجل ، الطيهوج السوداء تختبئ تحت الثلج في الصقيع الشديد.

بالنسبة للحيوانات الكبيرة ، غالبًا ما يمنعها الغطاء الثلجي الشتوي من البحث عن الطعام والتحرك ، خاصةً عندما تتشكل قشرة جليدية على السطح. وهكذا ، يتغلب موس (Alces alces) بحرية على طبقة من الثلج يصل عمقها إلى 50 سم ، لكن هذا غير متاح للحيوانات الأصغر. في كثير من الأحيان ، خلال فصول الشتاء الثلجية ، لوحظ موت الغزلان والخنازير البرية.

كمية كبيرة من تساقط الثلوج لها أيضًا تأثير سلبي على النباتات. بالإضافة إلى الضرر الميكانيكي على شكل كسور ثلجية أو انجرافات ثلجية ، يمكن أن تؤدي طبقة سميكة من الثلج إلى ترطيب النباتات ، وأثناء ذوبان الجليد ، خاصة في فصل الربيع الطويل ، إلى ترطيب النباتات.

أرز. 26.

تعاني النباتات والحيوانات من درجات حرارة منخفضة مع رياح قوية في الشتاء مع تساقط ثلوج قليلة. لذلك ، في السنوات التي يكون فيها الثلج قليلًا ، تموت القوارض الشبيهة بالفئران والشامات والحيوانات الصغيرة الأخرى. في الوقت نفسه ، في خطوط العرض حيث يتساقط هطول على شكل ثلج في الشتاء ، تكيفت النباتات والحيوانات تاريخيًا مع الحياة في الثلج أو على سطحه ، بعد أن طورت العديد من السمات التشريحية والمورفولوجية والفسيولوجية والسلوكية وغيرها. على سبيل المثال ، في بعض الحيوانات ، يزداد السطح الداعم للأرجل في الشتاء عن طريق تلويثها بالشعر الخشن (الشكل 26) والريش والدروع.

يهاجر آخرون أو يقعون في حالة غير نشطة - النوم ، السبات ، السبات. يتحول عدد من الحيوانات إلى التغذية على أنواع معينة من الأعلاف.

أرز. 5.27.

يكشف بياض الغطاء الثلجي عن الحيوانات الداكنة. لا شك أن التغير الموسمي للون في الحجل الأبيض والتندرا ، ermine (الشكل 27) ، الأرنب الجبلي ، ابن عرس ، الثعلب القطبي الشمالي ، يرتبط بلا شك باختيار التمويه لتتناسب مع لون الخلفية.

الهطول ، بالإضافة إلى التأثير المباشر على الكائنات الحية ، يحدد رطوبة الهواء ، والتي ، كما لوحظ بالفعل ، تلعب دورًا مهمًا في حياة النباتات والحيوانات ، لأنها تؤثر على كثافة تبادل المياه. يكون التبخر من سطح جسم الحيوانات والنتح في النباتات أكثر كثافة ، وكلما قل الهواء المشبع ببخار الماء.

تم العثور على امتصاص الأجزاء الهوائية للرطوبة السائلة المتساقطة على شكل مطر ، وكذلك الرطوبة البخارية من الهواء ، في النباتات العليا في نباتات الغابات الاستوائية ، التي تمتص الرطوبة على كامل سطح الأوراق والجذور الهوائية. يمكن أن تمتص الرطوبة البخارية من الهواء أغصان بعض الشجيرات والأشجار ، مثل saxaul - Halaxylon persicum ، H. aphyllum. في الجراثيم الأعلى وخاصة النباتات السفلية ، فإن امتصاص الرطوبة بواسطة الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض هو الطريقة المعتادة لتغذية المياه (الطحالب ، الأشنات ، إلخ). مع عدم وجود رطوبة الطحالب ، يمكن للأشنات البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة في حالة قريبة من الهواء الجاف ، والوقوع في الرسوم المتحركة المعلقة. ولكن بمجرد هطول الأمطار ، تمتص هذه النباتات الرطوبة بسرعة مع جميع أجزاء الأرض ، وتصبح ناعمة ، وتستعيد التورم ، وتستأنف عمليات التمثيل الضوئي والنمو.

غالبًا ما تحتاج النباتات في الموائل الأرضية شديدة الرطوبة إلى إزالة الرطوبة الزائدة. كقاعدة عامة ، يحدث هذا عندما يتم تسخين التربة جيدًا وتمتص الجذور الماء بفاعلية ، ولا يوجد نتح (في الصباح أو أثناء الضباب ، عندما تكون رطوبة الهواء 100٪).

يتم إزالة الرطوبة الزائدة عن طريق الإمساك -هذا هو إطلاق الماء من خلال خلايا الإخراج الخاصة الموجودة على طول الحافة أو على طرف الورقة (الشكل 28).

أرز. 28.

1 - في الحبوب ، 2 - في الفراولة ، 3 - في زهور الأقحوان ، 4 - في الصقلاب ، 5 - في بليفاليا سارماتيان ، 6 - في البرسيم

ليس فقط النباتات الرطبة قادرة على الإمساك ، ولكن أيضًا العديد من الخلايا المتوسطة. على سبيل المثال ، تم العثور على الإمساك في أكثر من نصف جميع أنواع النباتات في السهوب الأوكرانية. يتم التخلص من العديد من أعشاب المروج بقوة لدرجة أنها ترطب سطح التربة. هذه هي الطريقة التي تتكيف بها الحيوانات والنباتات مع التوزيع الموسمي لهطول الأمطار ، مع كميتها وطبيعتها. هذا يحدد تكوين النباتات والحيوانات ، وتوقيت تدفق مراحل معينة في دورة تطورها.

تتأثر الرطوبة أيضًا بتكثيف بخار الماء ، والذي يحدث غالبًا في الطبقة السطحية للهواء عندما تتغير درجة الحرارة. تظهر قطرات الندى عند انخفاض درجة الحرارة في المساء. في كثير من الأحيان ، يسقط الندى بمثل هذه الكمية التي تبلل النباتات بكثرة ، وتتدفق إلى التربة ، وتزيد من رطوبة الهواء وتخلق ظروفًا مواتية للكائنات الحية ، خاصة عندما يكون هناك القليل من الأمطار الأخرى. النباتات تساهم في ترسيب الندى. عندما تبرد في الليل ، تكثف بخار الماء على نفسها. يتأثر نظام الرطوبة بشكل كبير بالضباب والغيوم الكثيفة والظواهر الطبيعية الأخرى.

عند التوصيف الكمي لموائل النباتات بواسطة عامل الماء ، يتم استخدام المؤشرات التي تعكس محتوى وتوزيع الرطوبة ليس فقط في الهواء ، ولكن أيضًا في التربة. مياه جوفية،أو رطوبة التربة ، أحد المصادر الرئيسية لرطوبة النباتات. الماء في التربة في حالة مجزأة ، يتخللها مسام بأحجام وأشكال مختلفة ، وله واجهة كبيرة مع التربة ، ويحتوي على عدد من الكاتيونات والأنيونات. ومن ثم ، فإن رطوبة التربة غير متجانسة في الخصائص الفيزيائية والكيميائية. لا يمكن للنباتات استخدام كل المياه الموجودة في التربة. وفقًا للحالة الفيزيائية ، والتنقل ، والتوافر ، والأهمية للنباتات ، تنقسم مياه التربة إلى الجاذبية ، والرطوبة ، والشعيرية.

تحتوي التربة أيضًا على رطوبة بخارية ، والتي تحتل جميع المسام الخالية من الماء. هذا دائمًا ما يكون بخار الماء المشبع (باستثناء التربة الصحراوية). عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 0 درجة مئوية ، تتحول رطوبة التربة إلى جليد (في البداية ، مياه مجانية ، ومع مزيد من التبريد ، جزء من الماء المربوط).

يُطلق على الكمية الإجمالية للمياه التي يمكن أن تحتفظ بها التربة (يتم تحديدها بإضافة الماء الزائد ثم الانتظار حتى تتوقف عن التنقيط) سعة الحقل.

وبالتالي ، فإن الكمية الإجمالية للمياه في التربة لا يمكن أن تميز درجة توفير الرطوبة للنباتات. لتحديد ذلك ، يجب طرح معامل الذبول من إجمالي كمية الماء. ومع ذلك ، فإن مياه التربة المتاحة ماديًا لا تتوفر دائمًا من الناحية الفسيولوجية للنباتات بسبب انخفاض درجة حرارة التربة ، ونقص الأكسجين في مياه التربة وهواء التربة ، وحموضة التربة ، والتركيز العالي للأملاح المعدنية الذائبة في مياه التربة. يؤدي التناقض بين امتصاص الجذور للماء وإطلاقه من الأوراق إلى ذبول النباتات. يعتمد تطوير ليس فقط الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض ، ولكن أيضًا نظام الجذر للنباتات على كمية المياه المتاحة من الناحية الفسيولوجية. في النباتات التي تنمو في التربة الجافة ، يكون نظام الجذر ، كقاعدة عامة ، أكثر تشعبًا وأقوى من التربة الرطبة (الشكل 29).

أرز. 29.

1 - مع كمية كبيرة من الأمطار ؛ 2 - بمتوسط 3 - مع صغير

تعتبر المياه الجوفية من مصادر رطوبة التربة. عند مستواها المنخفض ، لا تصل المياه الشعرية إلى التربة ولا تؤثر على نظام المياه فيها. يؤدي ترطيب التربة بسبب هطول الأمطار وحده إلى تقلبات قوية في محتواها من الرطوبة ، والتي غالبًا ما تؤثر سلبًا على النباتات. كما أن وجود مستوى مرتفع جدًا من المياه الجوفية له تأثير ضار ، لأن هذا يؤدي إلى تشبع التربة بالمياه ، ونضوب الأكسجين وإثرائه بالأملاح المعدنية. توفر رطوبة التربة الثابتة ، بغض النظر عن تقلبات الطقس ، المستوى الأمثل للمياه الجوفية.

نظام درجة الحرارة.السمة المميزة لبيئة الأرض - الهواء هي النطاق الكبير لتقلبات درجات الحرارة. في معظم مناطق اليابسة ، تبلغ اتساع درجات الحرارة اليومية والسنوية عشرات الدرجات. تعتبر التغيرات في درجة حرارة الهواء ذات أهمية خاصة في الصحاري والمناطق القارية شبه القطبية. على سبيل المثال ، النطاق الموسمي لدرجات الحرارة في صحاري آسيا الوسطى هو 68-77 درجة مئوية ، والنطاق اليومي هو 25-38 درجة مئوية. على مقربة من ياكوتسك ، يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الهواء لشهر يناير -43 درجة مئوية ، ومتوسط ​​درجة حرارة يوليو هو +19 درجة مئوية ، والمدى السنوي من -64 إلى +35 درجة مئوية. في جبال الأورال ، يكون المسار السنوي لدرجة حرارة الهواء حادًا ويقترن بتنوع كبير في درجات الحرارة في أشهر الشتاء والربيع في سنوات مختلفة. أبرد شهر هو يناير ، حيث يتراوح متوسط ​​درجة حرارة الهواء من -16 إلى -19 درجة مئوية ، وفي بعض السنوات تنخفض إلى -50 درجة مئوية ، والشهر الأكثر دفئًا هو يوليو مع درجات حرارة من 17.2 إلى 19.5 درجة مئوية. درجات الحرارة القصوى القصوى هي 38-41 درجة مئوية.

تعتبر تقلبات درجات الحرارة على سطح التربة أكثر أهمية.

تحتل النباتات الأرضية منطقة متاخمة لسطح التربة ، أي إلى "الواجهة" ، حيث يتم انتقال الأشعة الساقطة من وسط إلى آخر ، أو بطريقة أخرى ، من شفافة إلى معتمّة. يتم إنشاء نظام حراري خاص على هذا السطح: أثناء النهار - تسخين قوي بسبب امتصاص الأشعة الحرارية ، في الليل - تبريد قوي بسبب الإشعاع. من هنا ، تتعرض الطبقة السطحية من الهواء لأشد تقلبات درجات الحرارة اليومية ، والتي تكون أكثر وضوحًا على التربة العارية.

النظام الحراري للموئل النباتي ، على سبيل المثال ، يتميز على أساس قياسات درجة الحرارة مباشرة في المظلة. في المجتمعات العشبية ، يتم أخذ القياسات داخل وعلى سطح العشب ، وفي الغابات ، حيث يوجد تدرج درجة حرارة عمودي معين ، في عدد من النقاط على ارتفاعات مختلفة.

تختلف مقاومة تغيرات درجة الحرارة في البيئة في الكائنات الأرضية وتعتمد على الموطن المحدد الذي تعيش فيه. وبالتالي ، تنمو النباتات المورقة الأرضية في الغالب في نطاق درجات حرارة واسع ، أي أنها دائمة الحرارة. تمتد فترة حياتها في الحالة النشطة ، كقاعدة عامة ، من 5 إلى 55 درجة مئوية ، بينما تتراوح درجة حرارة هذه النباتات بين 5 و 40 درجة مئوية. تنمو نباتات المناطق القارية ، التي تتميز بتباين واضح في درجات الحرارة اليومية ، بشكل أفضل عندما يكون الليل أكثر برودة من النهار بمقدار 10-15 درجة مئوية. ينطبق هذا على معظم نباتات المنطقة المعتدلة - مع اختلاف درجات الحرارة من 5 إلى 10 درجات مئوية ، والنباتات الاستوائية ذات السعة الأصغر - حوالي 3 درجات مئوية (الشكل 30).

أرز. ثلاثين.

في الكائنات الحية المتغيرة الحرارة ، مع زيادة درجة الحرارة (T) ، تقل مدة التطور (t) بسرعة أكبر. يمكن التعبير عن معدل التطوير Vt بواسطة الصيغة Vt = 100 / ر.

لتحقيق مرحلة معينة من التطور (على سبيل المثال ، في الحشرات - من بيضة) ، أي يتطلب التشرنق ، المرحلة التخيلية ، دائمًا قدرًا معينًا من درجات الحرارة. ناتج درجة الحرارة الفعالة (درجة الحرارة فوق نقطة الصفر للتطور ، أي T - To) ومدة التطور (t) يعطي النوع الخاص بالأنواع ثابت حراريالتنمية c = t (T-To). باستخدام هذه المعادلة ، من الممكن حساب وقت بداية مرحلة معينة من التطور ، على سبيل المثال ، لآفة نباتية ، تكون فيها مكافحتها فعالة.

لا تمتلك النباتات ككائنات حية متغيرة الحرارة درجة حرارة جسمها المستقرة. يتم تحديد درجة حرارتها من خلال توازن الحرارة ، أي نسبة الامتصاص وعودة الطاقة. تعتمد هذه القيم على العديد من خصائص كل من البيئة (حجم وصول الإشعاع ، ودرجة حرارة الهواء المحيط وحركته) والنباتات نفسها (اللون والخصائص البصرية الأخرى للنبات ، وحجم وترتيب الأوراق ، وما إلى ذلك). يتم لعب الدور الأساسي من خلال تأثير التبريد الناتج عن النتح ، والذي يمنع ارتفاع درجة حرارة النباتات في الموائل الساخنة. نتيجة للأسباب المذكورة أعلاه ، عادة ما تختلف درجة حرارة النباتات (غالبًا بشكل كبير جدًا) عن درجة حرارة الهواء المحيط. هناك ثلاث حالات ممكنة هنا: درجة حرارة النبات أعلى من درجة الحرارة المحيطة ، أو تحتها ، أو مساوية لها أو قريبة جدًا منها. لا تحدث الزيادة في درجة حرارة النبات على درجة حرارة الهواء فقط في الموائل شديدة الحرارة ، ولكن أيضًا في الموائل الباردة. يتم تسهيل ذلك من خلال اللون الداكن أو الخصائص البصرية الأخرى للنباتات ، والتي تزيد من امتصاص الإشعاع الشمسي ، فضلاً عن السمات التشريحية والمورفولوجية التي تقلل من النتح. يمكن أن تسخن نباتات القطب الشمالي بشكل ملحوظ (الشكل 31).

مثال آخر هو الصفصاف القزم - Salix arctica في ألاسكا ، حيث تكون الأوراق أكثر دفئًا من الهواء بمقدار 2-11 درجة مئوية خلال النهار وحتى في ساعات الليل من القطبية "على مدار الساعة" - بمقدار 1 - 3 درجات مئوية.

بالنسبة لأوائل الربيع الزائدي ، ما يسمى ب "قطرات الثلج" ، فإن تسخين الأوراق يوفر إمكانية التمثيل الضوئي المكثف إلى حد ما في أيام الربيع المشمسة ، ولكن لا تزال باردة. بالنسبة للموائل الباردة أو تلك المرتبطة بتقلبات درجات الحرارة الموسمية ، فإن زيادة درجة حرارة النبات مهمة جدًا من الناحية البيئية ، حيث تصبح العمليات الفسيولوجية مستقلة ، ضمن حدود معينة ، عن الخلفية الحرارية المحيطة.

أرز. 31.

على اليمين - شدة عمليات الحياة في المحيط الحيوي: 1 - أبرد طبقة من الهواء. 2 - الحد الأعلى لنمو البراعم ؛ 3 ، 4 ، 5 - منطقة النشاط الأكبر لعمليات الحياة والتراكم الأقصى للمواد العضوية ؛ 6 - مستوى التربة الصقيعية والحد الأدنى للتجذير ؛ 7- منطقة أدنى درجات حرارة للتربة

غالبًا ما يتم ملاحظة انخفاض في درجة حرارة النبات مقارنة بالهواء المحيط في المناطق شديدة الإضاءة والتدفئة من الكرة الأرضية (الصحراء ، السهوب) ، حيث يتم تقليل سطح أوراق النباتات بشكل كبير ، ويساعد النتح المعزز على إزالة الحرارة الزائدة ويمنع ارتفاع درجة الحرارة. بشكل عام ، يمكننا القول أنه في الموائل الحارة تكون درجة حرارة الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض أقل ، وفي الموائل الباردة تكون أعلى من درجة حرارة الهواء. تزامن درجة حرارة النبات مع درجة الحرارة المحيطة أقل شيوعًا - في الظروف التي تستبعد التدفق القوي للإشعاع والنتح الشديد ، على سبيل المثال ، في النباتات العشبية تحت مظلة الغابات ، وفي المناطق المفتوحة - في الطقس الغائم أو عندما تمطر.

بشكل عام ، الكائنات الحية الأرضية أكثر حرارة من الكائنات المائية.

في بيئة الأرض والجو ، تكون الظروف المعيشية معقدة بسبب الوجود التغيرات المناخية.الطقس هو حالة الغلاف الجوي المتغيرة باستمرار بالقرب من سطح الأرض ، حتى حوالي 20 كم (حدود طبقة التروبوسفير). تتجلى تقلبية الطقس في التباين المستمر في مجموعة العوامل البيئية مثل درجة حرارة الهواء والرطوبة ، والغيوم ، والتهطال ، وقوة الرياح واتجاهها ، وما إلى ذلك (الشكل 32).

أرز. 32.

إلى جانب تناوبها المنتظم في الدورة السنوية ، تتميز التغيرات المناخية بتقلبات غير دورية ، مما يعقد بشكل كبير ظروف وجود الكائنات الأرضية. على التين. 33 ، باستخدام مثال كاتربيلر لعثة الترميز Carpocapsa pomonella ، يظهر اعتماد معدل الوفيات على درجة الحرارة والرطوبة النسبية.

أرز. 33.

ويترتب على ذلك أن منحنيات الوفيات المتساوية متحدة المركز وأن المنطقة المثلى محدودة بالرطوبة النسبية 55 و 95٪ ودرجات حرارة 21 و 28 درجة مئوية.

عادةً ما يحدد الضوء ودرجة الحرارة ورطوبة الهواء في النباتات ليس الحد الأقصى ، ولكن متوسط ​​درجة فتح الثغور ، حيث نادرًا ما تحدث مصادفة جميع الظروف المؤدية إلى فتحها.

يتميز نظام الطقس على المدى الطويل مناخ المنطقة.لا يشمل مفهوم المناخ متوسط ​​قيم الظواهر الجوية فحسب ، بل يشمل أيضًا التغيرات السنوية واليومية ، والانحراف عنها ، وتواترها. يتم تحديد المناخ من خلال الظروف الجغرافية للمنطقة.

العوامل المناخية الرئيسية هي درجة الحرارة والرطوبة ، مقاسة بكمية هطول الأمطار وتشبع الهواء ببخار الماء. وهكذا ، في البلدان البعيدة عن البحر ، هناك انتقال تدريجي من مناخ رطب عبر منطقة وسيطة شبه قاحلة بفترات جفاف عرضية أو دورية إلى منطقة قاحلة تتميز بالجفاف المطول وتملح التربة والمياه (الشكل. 34).

أرز. 34.

ملحوظة:حيث يعبر منحنى هطول الأمطار خط التبخر الصاعد ، هناك حد بين المناخات الرطبة (على اليسار) والجافة (اليمنى). يظهر اللون الأسود أفق الدبال ، وتظهر الفقس الأفق الغريني.

يتميز كل موطن بمناخ بيئي معين ، أي مناخ الطبقة السطحية من الهواء ، أو مناخ.

الغطاء النباتي له تأثير كبير على العوامل المناخية. لذلك ، تحت مظلة الغابة ، تكون رطوبة الهواء أعلى دائمًا ، وتقلبات درجات الحرارة أقل مما هي عليه في الألواح. النظام الخفيف لهذه الأماكن مختلف أيضًا. في جمعيات نباتية مختلفة ، يتكون نظامها الخاص من الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة ، أي نوعًا ما فيتوكليميت.

لا تكون بيانات المناخ البيئي أو المناخ النباتي كافية دائمًا لتوصيف الظروف المناخية لموئل معين بشكل كامل. غالبًا ما تغير العناصر المحلية للبيئة (التضاريس ، والتعرض ، والغطاء النباتي ، وما إلى ذلك) نظام الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة وحركة الهواء في منطقة معينة بطريقة يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا عن الظروف المناخية للمنطقة . تسمى تعديلات المناخ المحلية التي تتشكل في طبقة الهواء السطحية المناخ المحلي.على سبيل المثال ، تختلف الظروف المعيشية المحيطة بيرقات الحشرات التي تعيش تحت لحاء الشجرة عنها في الغابة حيث تنمو هذه الشجرة. يمكن أن تكون درجة حرارة الجانب الجنوبي من الجذع أعلى بـ 10-15 درجة مئوية من درجة حرارة جانبه الشمالي. الجحور التي تسكنها الحيوانات ، أجوف الأشجار ، الكهوف لها مناخ محلي مستقر. لا توجد فروق واضحة بين المناخ البيئي والمناخ المحلي. يُعتقد أن المناخ البيئي هو مناخ المناطق الكبيرة ، والمناخ المحلي هو مناخ المناطق الصغيرة الفردية. المناخ المحلي له تأثير على الكائنات الحية في منطقة معينة (الشكل 35).

أرز. 3

أعلاه - منحدر جيد التسخين للتعرض الجنوبي ؛

أدناه - قسم أفقي من plakor (التكوين الزهري هو نفسه في كلا القسمين)

يضمن الوجود في منطقة واحدة للعديد من المناخات المحلية التعايش بين الأنواع ذات المتطلبات المختلفة للبيئة الخارجية.

المنطقة الجغرافية والمنطقة.يرتبط توزيع الكائنات الحية على الأرض ارتباطًا وثيقًا بالمناطق الجغرافية والمناطق. تتميز الأحزمة بضربة في خطوط العرض ، والتي ، بالطبع ، ترجع في المقام الأول إلى حواجز الإشعاع وطبيعة دوران الغلاف الجوي. على سطح الكرة الأرضية ، هناك 13 منطقة جغرافية مميزة ، موزعة على القارات والمحيطات (الشكل 36).

أرز. 36.

هؤلاء مثل القطب الشمالي ، القطب الجنوبي ، القطب الجنوبي ، تحت القطب الجنوبي ،الشمالية والجنوبية معتدل،الشمالية والجنوبية شبه قطبيةالشمالية والجنوبية استوائيالشمالية والجنوبية فرعيو استوائي.داخل الأحزمة تخصص مناطق جغرافية ،حيث ، إلى جانب ظروف الإشعاع ، يتم أخذ ترطيب سطح الأرض ونسبة الحرارة والرطوبة المميزة لمنطقة معينة في الاعتبار. على عكس المحيط ، حيث يكتمل إمداد الرطوبة ، في القارات ، يمكن أن يكون لنسبة الحرارة والرطوبة اختلافات كبيرة. من هنا تمتد المناطق الجغرافية إلى القارات والمحيطات والمناطق الجغرافية - فقط إلى القارات. يميز خط العرضو الزوالأو مناطق خطوط الطول الطبيعية.يمتد الأول من الغرب إلى الشرق ، والأخير من الشمال إلى الجنوب. طوليًا ، تنقسم المناطق العرضية إلى المناطق الفرعيةوفي خطوط العرض المقاطعات.

مؤسس عقيدة تقسيم المناطق الطبيعية هو V. V. Dokuchaev (1846-1903) ، الذي أثبت تقسيم المناطق باعتباره قانونًا عالميًا للطبيعة. تخضع جميع الظواهر داخل المحيط الحيوي لهذا القانون. الأسباب الرئيسية لتقسيم المناطق هي شكل الأرض وموقعها بالنسبة للشمس. يتأثر توزيع الحرارة على الأرض ، بالإضافة إلى خطوط العرض ، بطبيعة التضاريس وارتفاع التضاريس فوق مستوى سطح البحر ، ونسبة اليابسة والبحر ، والتيارات البحرية ، إلخ.

بعد ذلك ، تم تطوير قواعد الإشعاع لتشكيل تقسيم الكرة الأرضية بواسطة A. A. Grigoriev و M.I. Budyko. لإنشاء خاصية كمية لنسبة الحرارة والرطوبة لمناطق جغرافية مختلفة ، حددوا بعض المعاملات. يتم التعبير عن نسبة الحرارة والرطوبة كنسبة توازن إشعاع السطح إلى حرارة التبخر الكامنة وكمية الهطول (مؤشر إشعاع الجفاف). تم وضع قانون يسمى قانون التقسيم الجغرافي الدوري (A. A. Grigorieva - M. I. Budyko) ، والذي ينص على ما يلي: ذلك مع تغيير المناطق الجغرافية ، جغرافية مماثلة(المناظر الطبيعية) يتم تكرار المناطق وبعض خصائصها العامة بشكل دوري.

تنحصر كل منطقة في مجموعة معينة من مؤشرات القيم: الطبيعة الخاصة للعمليات الجيومورفولوجية ، ونوع خاص من المناخ ، والغطاء النباتي ، والتربة ، والحياة البرية. على أراضي الاتحاد السوفياتي السابق ، لوحظت المناطق الجغرافية التالية: الجليد ، التندرا ، غابات التندرا ، التايغا ، الغابات المختلطة. السهول الروسية ، غابات الرياح الموسمية المختلطة في الشرق الأقصى ، غابات السهوب ، السهوب ، شبه الصحاري ، صحاري المنطقة المعتدلة ، صحاري المنطقة شبه الاستوائية ، البحر الأبيض المتوسط ​​والمناطق شبه الاستوائية الرطبة.

أحد الشروط المهمة لتنوع الكائنات الحية وتوزيعها النطاقي على الأرض هو تباين التركيب الكيميائي للبيئة. في هذا الصدد ، فإن تعليم A.P. Vinogradov حول المقاطعات البيوجيوكيميائية ،التي يتم تحديدها من خلال منطقة التركيب الكيميائي للتربة ، وكذلك من خلال المنطقة المناخية والجغرافية النباتية والجيوكيميائية للمحيط الحيوي. المقاطعات البيوجيوكيميائية هي مناطق على سطح الأرض تختلف في المحتوى (في التربة والمياه وما إلى ذلك) من المركبات الكيميائية المرتبطة ببعض التفاعلات البيولوجية من النباتات والحيوانات المحلية.

إلى جانب المنطقة الأفقية ، تظهر البيئة الأرضية بوضوح إرتفاع عالىأو عموديتفسير.

الغطاء النباتي في البلدان الجبلية أكثر ثراءً منه في السهول المجاورة ، ويتميز بتوزيع متزايد للأشكال المتوطنة. لذلك ، وفقًا لـ O.E Agakhanyants (1986) ، تضم نباتات القوقاز 6350 نوعًا ، 25 ٪ منها مستوطنة. تقدر النباتات في جبال آسيا الوسطى بـ 5500 نوع ، منها 25-30 ٪ مستوطنة ، بينما يوجد في السهول المجاورة للصحاري الجنوبية 200 نوع نباتي.

عند تسلق الجبال ، يتكرر تغيير المناطق نفسه من خط الاستواء إلى القطبين. عادة ما توجد الصحاري عند سفح الجبل ، ثم السهوب ، والغابات عريضة الأوراق ، والغابات الصنوبرية ، والتندرا ، وأخيراً الجليد. ومع ذلك ، لا يوجد حتى الآن تشبيه كامل. عند تسلق الجبال ، تنخفض درجة حرارة الهواء (متوسط ​​انحدار درجة حرارة الهواء هو 0.6 درجة مئوية لكل 100 متر) ، ويقل التبخر ، ويزداد الإشعاع فوق البنفسجي ، والإضاءة ، وما إلى ذلك ، كل هذا يجعل النباتات تتكيف مع الضرر الجاف أو الرطب. أشكال الحياة على شكل وسادة ، النباتات المعمرة ، التي طورت التكيف مع الأشعة فوق البنفسجية القوية وانخفاض النتح ، تسود بين النباتات هنا.

الحيوانات في المناطق الجبلية العالية غريبة أيضًا. ساهم انخفاض ضغط الهواء ، والإشعاع الشمسي الكبير ، والتقلبات الحادة في درجات الحرارة ليلا ونهارا ، والتغيرات في رطوبة الهواء مع الارتفاع في تطوير تكيفات فسيولوجية محددة للكائن الحي للحيوانات الجبلية. على سبيل المثال ، في الحيوانات ، يزداد الحجم النسبي للقلب ، ويزداد محتوى الهيموجلوبين في الدم ، مما يسمح بامتصاص مكثف للأكسجين من الهواء. تعقد التربة الحجرية نشاط حفر الحيوانات أو تستبعده تقريبًا. العديد من الحيوانات الصغيرة (القوارض الصغيرة ، البيكا ، السحالي ، إلخ) تجد مأوى في شقوق الصخور والكهوف. تتميز الطيور الجبلية بالديوك الرومية الجبلية (ulars) والعصافير الجبلية والقبرات والطيور الكبيرة - النسور الملتحية والنسور والكوندور. الثدييات الكبيرة في الجبال هي الكباش ، والماعز (بما في ذلك الماعز الثلجي) ، والشامواه ، والياك ، وما إلى ذلك. يتم تمثيل الحيوانات المفترسة بأنواع مثل الذئاب ، والثعالب ، والدببة ، والوشق ، ونمور الثلج (القزحية) ، إلخ.

بيئة الأرض والجو (الشكل 7.2).يشهد اسم هذه الوسيلة على عدم تجانسها. يتكيف بعض سكانها فقط مع الحركة الأرضية - يزحفون ، يركضون ، يقفزون ، يتسلقون ، يتكئون على سطح الأرض أو على النباتات. يمكن للحيوانات الأخرى أيضًا أن تتحرك في الهواء. لذلك ، فإن أجهزة حركة سكان البيئة الأرضية والجوية متنوعة. يتحرك بالفعل على الأرض بفضل عمل عضلات الجسم ، ويستخدم النمر والحصان والقرد جميع الأطراف الأربعة لهذا الغرض ، وعنكبوت - ثمانية ، وحمامة ونسر - اثنان فقط من الخلف. لديهم مقدمة - أجنحة - مهيأة للطيران.

الحيوانات الأرضية محمية من الجفاف بسبب تكامل الجسم الكثيف: الغطاء الكيتيني في الحشرات ، والمقاييس في السحالي ، والأصداف في الرخويات الأرضية ، والجلد في الثدييات. يتم إخفاء أعضاء الجهاز التنفسي للحيوانات البرية داخل الجسم ، مما يمنع الماء من التبخر عبر أسطحها الرقيقة. مواد من الموقع

تُجبر الحيوانات الأرضية ذات خطوط العرض المعتدلة على التكيف مع التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة. يهربون من الحرارة في الجحور ، في ظلال الأشجار. تبرد الثدييات أجسامها عن طريق تبخير الماء من خلال ظهارة الفم (الكلب) أو التعرق (الإنسان). مع اقتراب الطقس البارد ، يثخن فراء الحيوانات ، وتتراكم احتياطيات من الدهون تحت الجلد. في فصل الشتاء ، يدخل البعض منهم ، مثل الغرير والقنافذ ، في السبات ، مما يساعدهم على النجاة من نقص الغذاء. هربًا من جوع الشتاء ، تطير بعض الطيور (الرافعات ، الزرزور) بعيدًا إلى المناخ الأكثر دفئًا.

في هذه الصفحة ، مادة حول الموضوعات:

• موائل الهواء الأرضي مجردة

• الحيوانات الأرضية الجوية ، الوصف

• صور

• سكان تانكي على الإنترنت الجوية والأرضية

• حيوانات موطن الأرض والجو في أودمورتيا

أسئلة حول هذا العنصر:

4.1 الموائل المائية. خصوصية تكيف hydrobionts

الماء كموطن له عدد من الخصائص المحددة ، مثل الكثافة العالية ، قطرات الضغط القوية ، محتوى الأكسجين المنخفض نسبيًا ، الامتصاص القوي لأشعة الشمس ، إلخ. تختلف الخزانات وأقسامها الفردية ، بالإضافة إلى نظام الملح ، سرعة الحركات الأفقية (التيارات) ، محتوى الجسيمات المعلقة. بالنسبة لحياة الكائنات القاعية ، تعتبر خصائص التربة وطريقة تحلل المخلفات العضوية وما إلى ذلك مهمة. لذلك ، إلى جانب التكيف مع الخصائص العامة للبيئة المائية ، يجب أيضًا تكييف سكانها مع مختلف الظروف الخاصة . تلقى سكان البيئة المائية اسمًا شائعًا في علم البيئة hydrobionts. يسكنون المحيطات والمياه القارية والمياه الجوفية. في أي خزان يمكن تمييز المناطق حسب الظروف.

4.1.1. المناطق البيئية للمحيط العالمي

في المحيط والبحار المكونة له ، هناك منطقتان بيئيتان مميزتان بشكل أساسي: العمود المائي - بلاجي والقاع بنتال (الشكل 38). اعتمادا على العمق ، ينقسم البنتال إلى سواحلالمنطقة - مساحة الانخفاض السلس في الأرض إلى عمق حوالي 200 متر ، الاستحمام- منطقة شديدة الانحدار و منطقة السحيقة- مساحة قاع المحيط بمتوسط ​​عمق 3-6 كم. حتى المناطق العميقة من البنتال ، المقابلة لمنخفضات قاع المحيط ، تسمى فوق الجسم.تسمى حافة الساحل التي تغمرها المياه عند ارتفاع المد الساحل.فوق مستوى المد والجزر ، يسمى جزء الساحل المبلل برذاذ الأمواج فوق السواحل.

أرز. 38. المناطق البيئية للمحيط العالمي

من الطبيعي ، على سبيل المثال ، أن يعيش سكان الساحل الفرعي في ظروف من الضغط المنخفض نسبيًا ، وأشعة الشمس في النهار ، وفي كثير من الأحيان تغيرات كبيرة في درجات الحرارة. يعيش سكان الأعماق السحيقة والسحيقة في الظلام ، عند درجة حرارة ثابتة وضغط هائل يصل إلى عدة مئات ، وأحيانًا حوالي ألف من الغلاف الجوي. لذلك ، فإن مجرد الإشارة إلى منطقة البنتالي التي يسكنها نوع أو آخر من الكائنات الحية يشير بالفعل إلى الخصائص البيئية العامة التي ينبغي أن تتمتع بها. تم تسمية جميع سكان قاع المحيط benthos.

الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء ، أو السطح البيلاجوس. ينقسم السطح أيضًا إلى مناطق عمودية مقابلة في العمق للمناطق البنتالية: أعماق البحار ، أعماق البحار ، أعماق البحار.يتم تحديد الحد الأدنى للمنطقة السطحية (لا تزيد عن 200 متر) من خلال تغلغل ضوء الشمس بكمية كافية لعملية التمثيل الضوئي. لا يمكن أن توجد نباتات التمثيل الضوئي على عمق أكبر من هذه المناطق. تعيش الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات فقط في الأعماق السحيقة المظلمة والشفق. تتميز المناطق البيئية المختلفة أيضًا في جميع الأنواع الأخرى من المسطحات المائية: البحيرات والمستنقعات والبرك والأنهار وما إلى ذلك. إن مجموعة hydrobionts التي أتقنت كل هذه الموائل كبيرة جدًا.

4.1.2. الخصائص الأساسية للبيئة المائية

كثافة الماءهو عامل يحدد شروط حركة الكائنات المائية والضغط على أعماق مختلفة. بالنسبة للماء المقطر ، تكون الكثافة 1 جم / سم 3 عند 4 درجات مئوية. قد تكون كثافة المياه الطبيعية المحتوية على أملاح مذابة أعلى حتى 1.35 جم / سم 3. يزداد الضغط مع العمق بحوالي 1 10 5 باسكال (1 ضغط جوي) لكل 10 أمتار في المتوسط.

بسبب التدرج الحاد في الضغط في المسطحات المائية ، فإن hydrobionts بشكل عام أكثر eurybatic من الكائنات الحية على الأرض. بعض الأنواع ، الموزعة على أعماق مختلفة ، تتحمل ضغطًا يتراوح من عدة إلى مئات من الأجواء. على سبيل المثال ، يعيش الهولوثوريون من جنس Elpidia والديدان Priapulus caudatus من المنطقة الساحلية إلى المنطقة فوق السطحية. حتى سكان المياه العذبة ، مثل أحذية ciliates ، و suvoyi ، وخنافس السباحة ، وما إلى ذلك ، يتحملون ما يصل إلى 6 10 7 باسكال (600 ضغط جوي) في التجربة.

ومع ذلك ، فإن العديد من سكان البحار والمحيطات متقاربون نسبيًا ومقتصرون على أعماق معينة. غالبًا ما تتميز Stenobatnost بأنواع البحار الضحلة والعميقة. يسكن الساحل فقط الدودة الحلقيّة Arenicola ، الرخويات الرخوية (الرضفة). تم العثور على العديد من الأسماك ، على سبيل المثال من مجموعة أسماك الصياد ، ورأسيات الأرجل ، والقشريات ، و pogonophores ، ونجم البحر ، وما إلى ذلك ، فقط على أعماق كبيرة عند ضغط لا يقل عن 4 10 7-5 10 7 Pa (400-500 atm).

تجعل كثافة الماء من الممكن الاعتماد عليها ، وهو أمر مهم بشكل خاص للأشكال غير الهيكلية. تعمل كثافة الوسط كشرط للارتفاع في الماء ، ويتم تكييف العديد من hydrobionts بدقة مع طريقة الحياة هذه. يتم دمج الكائنات المعلقة التي تحوم في الماء في مجموعة بيئية خاصة من hydrobionts - العوالق ("planktos" - ارتفاع).

أرز. 39. زيادة في السطح النسبي للجسم في الكائنات العوالق (وفقًا لـ S. A. Zernov ، 1949):

أ- أشكال على شكل قضيب:

1 - دياتوم سينيدرا.

2 - البكتيريا الزرقاء Aphanizomenon ؛

3 - أمفيسولينيا الطحالب المحيطية ؛

4 - يوجلينا أكوس ؛

5 - رأسيات الأرجل Doratopsis vermicularis ؛

6 - مجداف الأرجل سيتيلا ؛

7 - يرقة بورسيلانا (ديكابودا)

ب- تشريح الأشكال:

1 - الرخويات Glaucus atlanticus ؛

2 - دودة Tomopetris euchaeta ؛

3 - يرقة جراد البحر Palinurus ؛

4 - يرقات سمكة الراهب لوفيوس ؛

5 - مجدافيات الأرجل Calocalanus Pavo

تشمل العوالق الطحالب أحادية الخلية والمستعمرة ، والأوليات ، وقنديل البحر ، والسيفونوفور ، والكتينوفورس ، والرخويات المجنحة والمنقوبة ، والقشريات الصغيرة المختلفة ، ويرقات الحيوانات القاعية ، وبيض السمك ، والقلي ، وغيرها الكثير (الشكل 39). تمتلك الكائنات العوالق العديد من التكيفات المماثلة التي تزيد من قابليتها للطفو وتمنعها من الغرق في القاع. وتشمل هذه التعديلات: 1) زيادة عامة في السطح النسبي للجسم بسبب انخفاض الحجم ، والتسطيح ، والاستطالة ، وظهور العديد من النتوءات أو الشعيرات ، مما يزيد من الاحتكاك ضد الماء ؛ 2) انخفاض في الكثافة بسبب تقلص الهيكل العظمي ، وتراكم الدهون في الجسم ، وفقاعات الغاز ، وما إلى ذلك. في الدياتومات ، لا تترسب المواد الاحتياطية في شكل نشا ثقيل ، ولكن في شكل قطرات دهنية. يتميز ضوء الليل Noctiluca بوفرة من فجوات الغاز وقطرات الدهون في الخلية بحيث يبدو السيتوبلازم الموجود فيه مثل الخيوط التي تندمج فقط حول النواة. Siphonophores ، وعدد من قنديل البحر ، بطنيات الأقدام العوالق ، وغيرها لديها أيضًا غرف هوائية.

الأعشاب البحرية (العوالق النباتية)تحوم بشكل سلبي في الماء ، في حين أن معظم الحيوانات العوالق قادرة على السباحة النشطة ، ولكن إلى حد محدود. لا تستطيع الكائنات العوالق التغلب على التيارات ويتم نقلها عبر مسافات طويلة. أنواع كثيرة العوالق الحيوانيةومع ذلك ، فهي قادرة على الهجرات الرأسية في عمود الماء لعشرات ومئات الأمتار ، بسبب الحركة النشطة وعن طريق تنظيم طفو أجسامهم. نوع خاص من العوالق هو المجموعة البيئية نيوستون ("نين" - تسبح) - سكان الطبقة السطحية للماء على الحدود مع الهواء.

تؤثر كثافة ولزوجة الماء بشكل كبير على إمكانية السباحة النشطة. يتم دمج الحيوانات القادرة على السباحة السريعة والتغلب على قوة التيارات في مجموعة بيئية. السوابح ("nektos" - عائم). ممثلو nekton هم الأسماك والحبار والدلافين. الحركة السريعة في عمود الماء ممكنة فقط في وجود شكل جسم انسيابي وعضلات متطورة للغاية. تم تطوير الشكل على شكل طوربيد من قبل جميع السباحين الجيدين ، بغض النظر عن انتمائهم المنتظم وطريقة الحركة في الماء: رد الفعل ، عن طريق ثني الجسم ، بمساعدة الأطراف.

وضع الأكسجين.في الماء المشبع بالأكسجين ، لا يتجاوز محتواه 10 مل لكل 1 لتر ، وهو أقل 21 مرة من الغلاف الجوي. لذلك ، فإن شروط تنفس hydrobionts أكثر تعقيدًا. يدخل الأكسجين إلى الماء بشكل أساسي بسبب نشاط التمثيل الضوئي للطحالب وانتشاره من الهواء. لذلك ، فإن الطبقات العليا من عمود الماء ، كقاعدة عامة ، تكون أكثر ثراءً في هذا الغاز من الطبقات السفلية. مع زيادة درجة حرارة وملوحة الماء ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين فيه. في الطبقات المكتظة بالحيوانات والبكتيريا ، يمكن أن يحدث نقص حاد في O 2 بسبب زيادة استهلاكه. على سبيل المثال ، في المحيط العالمي ، تتميز الأعماق الغنية بالحياة من 50 إلى 1000 متر بتدهور حاد في التهوية - فهي أقل 7-10 مرات من المياه السطحية التي تسكنها العوالق النباتية. بالقرب من قاع المسطحات المائية ، يمكن أن تكون الظروف قريبة من اللاهوائية.

من بين الأحياء المائية ، هناك العديد من الأنواع التي يمكنها تحمل تقلبات واسعة في محتوى الأكسجين في الماء ، حتى غيابه شبه الكامل. (يوريوكسيبيونتس - "أوكسي" - أكسجين ، "بيونت" - ساكن). وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، oligochaetes المياه العذبة Tubifex tubifex ، بطنيات الأقدام Viviparus viviparus. بين الأسماك ، الكارب ، التنش ، مبروك الدوع يمكن أن يتحمل تشبع منخفض جدًا من الماء بالأكسجين. ومع ذلك ، هناك عدد من الأنواع ستينوكسيبيونت - يمكن أن تتواجد فقط في حالة تشبع عالٍ من الماء بالأكسجين (تراوت قوس قزح ، التراوت البني ، المنوة ، الدودة الهدبية Planaria alpina ، يرقات الذباب ، الذباب الحجري ، إلخ). العديد من الأنواع قادرة على الوقوع في حالة غير نشطة مع نقص الأكسجين - داء الأكسجين - وبالتالي تمر بفترة غير مواتية.

يتم استنشاق hydrobionts إما من خلال سطح الجسم ، أو من خلال أعضاء متخصصة - الخياشيم والرئتين والقصبة الهوائية. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون الأغطية بمثابة جهاز تنفسي إضافي. على سبيل المثال ، تستهلك أسماك لوش في المتوسط ​​ما يصل إلى 63٪ من الأكسجين عبر الجلد. إذا حدث تبادل الغازات من خلال غلاف الجسم ، فهي رقيقة جدًا. يسهل التنفس أيضًا عن طريق زيادة السطح. يتم تحقيق ذلك في سياق تطور الأنواع من خلال تكوين نواتج مختلفة ، والتسطيح ، والاستطالة ، وانخفاض حجم الجسم بشكل عام. بعض الأنواع التي تعاني من نقص الأكسجين تغير بنشاط حجم سطح الجهاز التنفسي. تقوم الديدان Tubifex tubifex بإطالة الجسم بقوة ؛ هيدرا وشقائق النعمان - مخالب. شوكيات الجلد - الأرجل المتنقلة. تقوم العديد من الحيوانات المستقرة وغير النشطة بتجديد الماء من حولها ، إما عن طريق خلق تيارها الموجه ، أو عن طريق الحركات التذبذبية التي تساهم في اختلاطها. لهذا الغرض ، تستخدم الرخويات ذات الصدفتين أهداب تبطن جدران تجويف الوشاح. القشريات - عمل البطن أو الساقين الصدريين. العلقات ، يرقات البعوض (دودة الدم) ، العديد من oligochaetes تهز الجسم ، تميل خارج الأرض.

بعض الأنواع لديها مزيج من الماء والهواء التنفس. هذه هي الأسماك الرئوية ، والسيفونوفورز ، والعديد من الرخويات الرئوية ، والقشريات ، قماروس لاكوستريس ، وغيرها. عادةً ما تحتفظ الحيوانات المائية الثانوية بنوع التنفس في الغلاف الجوي باعتباره أكثر ملاءمة للطاقة ، وبالتالي تحتاج إلى ملامسة الهواء ، على سبيل المثال ، الزعانف ، والحيتان ، وخنافس الماء ، يرقات البعوض ، إلخ.

يؤدي نقص الأكسجين في الماء أحيانًا إلى ظواهر كارثية - زمورام يرافقه وفاة العديد من hydrobionts. يتجمد الشتاءغالبًا ما يحدث بسبب تكوين الجليد على سطح المسطحات المائية وانتهاء التلامس مع الهواء ؛ الصيف- ارتفاع في درجة حرارة الماء وانخفاض في قابلية ذوبان الأكسجين نتيجة لذلك.

يعد الموت المتكرر للأسماك والعديد من اللافقاريات في الشتاء أمرًا نموذجيًا ، على سبيل المثال ، بالنسبة للجزء السفلي من حوض نهر أوب ، الذي تتدفق مياهه من المساحات المستنقعات في الأراضي المنخفضة في غرب سيبيريا ، وهي فقيرة للغاية في الأكسجين الذائب. تحدث الزامورا أحيانًا في البحار.

بالإضافة إلى نقص الأكسجين ، يمكن أن تحدث الوفيات بسبب زيادة تركيز الغازات السامة في الماء - الميثان وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك ، والتي تكونت نتيجة تحلل المواد العضوية في قاع الخزانات .

وضع الملح.الحفاظ على التوازن المائي للهيدروبيونات له خصائصه الخاصة. إذا كان من المهم بالنسبة للحيوانات والنباتات البرية تزويد الجسم بالماء في ظروف نقصه ، فلا تقل أهمية بالنسبة للهيدروبيونات الحفاظ على كمية معينة من الماء في الجسم عندما تكون زائدة في البيئة. تؤدي الكمية الزائدة من الماء في الخلايا إلى تغيير الضغط الأسموزي وانتهاك أهم الوظائف الحيوية.

معظم الحياة المائية التسمم العضلي: يعتمد الضغط الاسموزي في أجسامهم على ملوحة المياه المحيطة. لذلك ، فإن الطريقة الرئيسية للكائنات المائية للحفاظ على توازن الملح لديها هي تجنب الموائل ذات الملوحة غير المناسبة. لا يمكن أن توجد أشكال المياه العذبة في البحار ، والأشكال البحرية لا تتسامح مع تحلية المياه. إذا كانت ملوحة الماء عرضة للتغيير ، تتحرك الحيوانات بحثًا عن بيئة مواتية. على سبيل المثال ، أثناء تحلية الطبقات السطحية للبحر بعد هطول أمطار غزيرة ، ينزل الراديولاريان والقشريات البحرية كالانوس وغيرها إلى عمق 100 متر. تنتمي الفقاريات وجراد البحر العالي والحشرات ويرقاتها التي تعيش في الماء إلى مثلي الجنس الأنواع ، تحافظ على ضغط أسموزي ثابت في الجسم ، بغض النظر عن تركيز الأملاح في الماء.

في أنواع المياه العذبة ، تكون عصائر الجسم مفرطة التوتر بالنسبة للمياه المحيطة. إنهم معرضون لخطر الإفراط في الماء ما لم يتم منع تناولهم أو إزالة الماء الزائد من الجسم. في البروتوزوا ، يتم تحقيق ذلك من خلال عمل الفجوات الإخراجية ، في الكائنات متعددة الخلايا ، عن طريق إزالة الماء من خلال نظام الإخراج. تطلق بعض الأهداب كل 2 - 2.5 دقيقة كمية من الماء تساوي حجم الجسم. تستهلك الخلية الكثير من الطاقة على "ضخ" الماء الزائد. مع زيادة الملوحة ، يتباطأ عمل الفجوات. وهكذا ، في أحذية Paramecium ، عند ملوحة الماء 2.5٪ o ، تنبض الفجوة بفاصل 9 ثوانٍ ، عند 5٪ o-18 s ، عند 7.5٪ o-25 s. بتركيز ملح 17.5٪ ، تتوقف الفجوة عن العمل ، حيث يختفي الفرق في الضغط الأسموزي بين الخلية والبيئة الخارجية.

إذا كان الماء مفرط التوتر بالنسبة لسوائل الجسم من hydrobionts ، فإنها مهددة بالجفاف نتيجة للخسائر التناضحية. يتم تحقيق الحماية من الجفاف عن طريق زيادة تركيز الأملاح أيضًا في جسم hydrobionts. يتم منع الجفاف عن طريق أغطية غير منفذة للماء للكائنات الحية المتجانسة - الثدييات والأسماك وجراد البحر العالي والحشرات المائية ويرقاتها.

تدخل العديد من أنواع الكائنات الحية السمكية في حالة غير نشطة - الرسوم المتحركة المعلقة نتيجة لنقص المياه في الجسم مع زيادة الملوحة. هذه سمة من سمات الأنواع التي تعيش في برك مياه البحر وفي المنطقة الساحلية: الروتيفير ، السوط ، الهضاب ، بعض القشريات ، البحر الأسود متعدد الأشواك Nereis divesicolor ، إلخ. سبات الملح- وسيلة للبقاء على قيد الحياة في فترات غير مواتية في ظروف ملوحة المياه المتغيرة.

حقا يوريالينيلا يوجد الكثير من الأنواع التي يمكن أن تعيش في حالة نشطة في كل من المياه العذبة والمالحة بين الأحياء المائية. هذه هي الأنواع التي تعيش بشكل رئيسي في مصبات الأنهار ومصبات الأنهار وغيرها من المسطحات المائية قليلة الملوحة.

نظام درجة الحرارةالمسطحات المائية أكثر استقرارًا منها على الأرض. هذا يرجع إلى الخصائص الفيزيائية للماء ، في المقام الأول السعة الحرارية العالية النوعية ، والتي بسببها لا يتسبب تلقي أو إطلاق كمية كبيرة من الحرارة في تغيرات حادة في درجة الحرارة. إن تبخر الماء من سطح المسطحات المائية ، والذي يستهلك حوالي 2263.8 جول / جم ، يمنع ارتفاع درجة حرارة الطبقات السفلية ، وتكوين الجليد الذي يطلق حرارة الانصهار (333.48 جول / جم) يبطئ من تبريدها.

لا يزيد اتساع التقلبات السنوية في درجات الحرارة في الطبقات العليا من المحيط عن 10-15 درجة مئوية ، في المسطحات المائية القارية 30-35 درجة مئوية. تتميز الطبقات العميقة من الماء بدرجة حرارة ثابتة. في المياه الاستوائية ، يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة السنوية للطبقات السطحية + (26-27) درجة مئوية ، وفي المياه القطبية يكون حوالي 0 درجة مئوية وأقل. في الينابيع الجوفية الحارة ، يمكن أن تقترب درجة حرارة الماء من +100 درجة مئوية ، وفي السخانات تحت الماء تحت ضغط مرتفع في قاع المحيط ، تم تسجيل درجة حرارة +380 درجة مئوية.

وبالتالي ، يوجد في الخزانات مجموعة كبيرة ومتنوعة من ظروف درجات الحرارة. بين الطبقات العليا من الماء مع التقلبات الموسمية في درجات الحرارة المعبر عنها فيها والطبقات السفلية ، حيث يكون النظام الحراري ثابتًا ، توجد منطقة قفزة في درجة الحرارة ، أو خط حراري. يكون الخط الحراري أكثر وضوحًا في البحار الدافئة ، حيث يكون الفرق في درجة الحرارة بين المياه الخارجية والعميقة أكبر.

نظرًا لنظام درجة حرارة الماء الأكثر استقرارًا بين hydrobionts ، إلى حد أكبر بكثير مما هو عليه بين سكان الأرض ، فإن stenothermy أمر شائع. تم العثور على الأنواع Eurythermal بشكل رئيسي في المسطحات المائية القارية الضحلة وفي سواحل البحار في خطوط العرض العالية والمعتدلة ، حيث تكون التقلبات في درجات الحرارة اليومية والموسمية كبيرة.

وضع الضوء.يوجد ضوء أقل بكثير في الماء منه في الهواء. ينعكس جزء من حادث الأشعة على سطح الخزان في الهواء. يكون الانعكاس أقوى كلما انخفض موضع الشمس ، لذا يكون اليوم تحت الماء أقصر منه على الأرض. على سبيل المثال ، يوم صيفي بالقرب من جزيرة ماديرا على عمق 30 مترًا هو 5 ساعات ، وعلى عمق 40 مترًا فهو 15 دقيقة فقط. يرجع الانخفاض السريع في كمية الضوء مع العمق إلى امتصاصه بواسطة الماء. يتم امتصاص الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة بشكل مختلف: تختفي الأشعة الحمراء بالقرب من السطح ، بينما تخترق الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة بشكل أعمق بكثير. يتحول الشفق المتعمق في المحيط إلى اللون الأخضر أولاً ، ثم الأزرق والأزرق والأزرق البنفسجي ، مما يفسح المجال أخيرًا للظلام المستمر. وفقًا لذلك ، تحل الطحالب الخضراء والبنية والحمراء محل بعضها البعض بعمق ، وهي متخصصة في التقاط الضوء بأطوال موجية مختلفة.

يتغير لون الحيوانات مع العمق بنفس الطريقة. يتسم سكان المناطق الساحلية وشبه الساحلية بألوان زاهية ومتنوعة. لا تحتوي العديد من الكائنات الحية العميقة الجذور ، مثل تلك الموجودة في الكهوف ، على أصباغ. ينتشر اللون الأحمر في منطقة الشفق وهو مكمل للضوء الأزرق البنفسجي في هذه الأعماق. يمتص الجسم أشعة اللون الإضافية بشكل كامل. يسمح هذا للحيوانات بالاختباء من الأعداء ، حيث يُنظر بصريًا إلى اللون الأحمر في الأشعة الزرقاء البنفسجية على أنه أسود. يعتبر اللون الأحمر نموذجيًا لحيوانات منطقة الشفق مثل القاروص والمرجان الأحمر والقشريات المختلفة وما إلى ذلك.

في بعض الأنواع التي تعيش بالقرب من سطح المسطحات المائية ، تنقسم العيون إلى قسمين لهما قدرة مختلفة على انكسار الأشعة. نصف العين يرى في الهواء والنصف الآخر في الماء. هذه "العيون الأربعة" هي سمة من سمات الخنافس الدوامة ، السمكة الأمريكية Anableps tetraphthalmus ، أحد الأنواع الاستوائية من blennies Dialommus fuscus. تجلس هذه السمكة في فترات راحة عند انخفاض المد ، وتكشف جزءًا من رأسها عن الماء (انظر الشكل 26).

كلما كان امتصاص الضوء أقوى ، كلما قلت شفافية الماء ، والتي تعتمد على عدد الجزيئات العالقة فيه.

تتميز الشفافية بالعمق الأقصى الذي لا يزال فيه قرص أبيض منخفض بشكل خاص يبلغ قطره حوالي 20 سم (قرص Secchi) مرئيًا. المياه الأكثر شفافية في بحر سارجاسو: القرص مرئي حتى عمق 66.5 مترًا.في المحيط الهادئ ، يمكن رؤية قرص Secchi حتى 59 مترًا ، في المحيط الهندي - حتى 50 مترًا ، في البحار الضحلة - أعلى إلى 5-15 م شفافية الأنهار في المتوسط ​​1-1 .5 م ، وفي أكثر الأنهار الموحلة ، على سبيل المثال ، في آسيا الوسطى آمو داريا وسير داريا ، فقط بضعة سنتيمترات. لذلك تختلف حدود منطقة التمثيل الضوئي اختلافًا كبيرًا في المسطحات المائية المختلفة. في أنقى المياه euphoticمنطقة ، أو منطقة التمثيل الضوئي ، تمتد إلى أعماق لا تزيد عن 200 متر ، الشفق ، أو عسر ،تحتل المنطقة أعماق تصل إلى 1000-1500 م ، وأعمق ، في منشطالمنطقة ، وأشعة الشمس لا تخترق على الإطلاق.

تختلف كمية الضوء في الطبقات العليا من المسطحات المائية اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على خط عرض المنطقة والوقت من العام. تحد الليالي القطبية الطويلة إلى حد كبير من الوقت المتاح لعملية التمثيل الضوئي في حوضي القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، كما أن الغطاء الجليدي يجعل من الصعب على الضوء الوصول إلى جميع المسطحات المائية المتجمدة في الشتاء.

في أعماق المحيط المظلمة ، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية كمصدر للمعلومات المرئية. وهج الكائن الحي يسمى تلألؤ بيولوجي.توجد الأنواع المضيئة في جميع فئات الحيوانات المائية تقريبًا من الكائنات الأولية إلى الأسماك ، وكذلك بين البكتيريا والنباتات والفطريات. يبدو أن التلألؤ البيولوجي قد عاود الظهور عدة مرات في مجموعات مختلفة في مراحل مختلفة من التطور.

أصبحت كيمياء التلألؤ الحيوي الآن مفهومة جيدًا إلى حد ما. تتنوع التفاعلات المستخدمة لتوليد الضوء. لكن في جميع الحالات ، هذا هو أكسدة المركبات العضوية المعقدة (لوسيفيرين)باستخدام محفزات البروتين (لوسيفيراز). Luciferins و luciferases لها هياكل مختلفة في الكائنات الحية المختلفة. أثناء التفاعل ، يتم إطلاق الطاقة الزائدة لجزيء لوسيفيرين المثير في شكل كوانتا ضوئية. تبعث الكائنات الحية الضوء على شكل نبضات ، وعادةً ما تكون استجابةً للمنبهات القادمة من البيئة الخارجية.

قد لا يلعب الوهج دورًا بيئيًا خاصًا في حياة الأنواع ، ولكنه قد يكون نتيجة ثانوية للنشاط الحيوي للخلايا ، على سبيل المثال ، في البكتيريا أو النباتات السفلية. لا يتلقى أهمية بيئية إلا في الحيوانات ذات الجهاز العصبي وأعضاء الرؤية المتطورة بشكل كافٍ. في العديد من الأنواع ، تكتسب الأعضاء المضيئة بنية معقدة للغاية مع نظام من العاكسات والعدسات التي تضخم الإشعاع (الشكل 40). يستخدم عدد من الأسماك ورأسيات الأرجل ، غير القادرة على توليد الضوء ، بكتيريا تكافلية تتكاثر في أعضاء خاصة لهذه الحيوانات.

أرز. 40. الأعضاء المضيئة للحيوانات المائية (وفقًا لـ S. A. Zernov ، 1949):

1 - أسماك الصياد في أعماق البحار مع مصباح يدوي فوق الفم المسنن ؛

2 - توزيع الأعضاء المضيئة في أسماك هذه العائلة. ميستوفيداي.

3 - العضو المضيء للأسماك Argyropelecus affinis:

أ - صبغة ، ب - عاكس ، ج - جسم مضيء ، د - عدسة

للإضاءة الحيوية قيمة إشارة في حياة الحيوانات. يمكن استخدام الإشارات الضوئية للتوجيه في القطيع ، وجذب الأفراد من الجنس الآخر ، وإغراء الضحايا ، من أجل الإخفاء أو التشتيت. يمكن أن يكون وميض الضوء دفاعًا ضد حيوان مفترس ، مما يؤدي إلى إصابته بالعمى أو التشويش. على سبيل المثال ، الحبار في أعماق البحار ، الهارب من عدو ، يطلق سحابة من الإفرازات المضيئة ، بينما الأنواع التي تعيش في المياه المضيئة تستخدم سائلًا داكنًا لهذا الغرض. في بعض الديدان السفلية - كثرة الأشواك - تتطور الأعضاء المضيئة مع فترة نضوج المنتجات التناسلية ، وتتوهج الإناث بشكل أكثر إشراقًا ، وتتطور العيون بشكل أفضل عند الذكور. في أسماك أعماق البحار المفترسة من رتبة سمك الصياد ، ينتقل الشعاع الأول من الزعنفة الظهرية إلى الفك العلوي ويتحول إلى "قضيب" مرن ، يحمل في النهاية "طُعمًا" يشبه الدودة - غدة مليئة بالمخاط مع البكتيريا المضيئة. من خلال تنظيم تدفق الدم إلى الغدة وبالتالي إمداد البكتيريا بالأكسجين ، يمكن للأسماك أن تتسبب بشكل تعسفي في توهج "الطُعم" وتقليد حركات الدودة وجذب الفريسة.

في البيئات الأرضية ، يتطور التلألؤ البيولوجي فقط في عدد قليل من الأنواع ، معظمها في الخنافس من عائلة اليراع ، التي تستخدم الإشارات الضوئية لجذب الأفراد من الجنس الآخر في الشفق أو في الليل.

4.1.3. بعض التعديلات المحددة للهيدروبيونتس

طرق توجيه الحيوانات في البيئة المائية.العيش في الشفق الدائم أو الظلام يحد بشكل كبير من الاحتمالات التوجه البصري hydrobionts. فيما يتعلق بالتخفيف السريع لأشعة الضوء في الماء ، حتى أصحاب أجهزة الرؤية المتطورة يوجهون أنفسهم بمساعدتهم فقط من مسافة قريبة.

ينتقل الصوت في الماء أسرع منه في الهواء. اتجاه الصوت تم تطويره بشكل عام في الكائنات المائية بشكل أفضل من الكائن المرئي. يلتقط عدد من الأنواع حتى اهتزازات منخفضة التردد جدًا (الأشعة تحت الصوتية) ،تنشأ عندما يتغير إيقاع الأمواج ، وتنخفض مقدمًا قبل العاصفة من الطبقات السطحية إلى الطبقات العميقة (على سبيل المثال ، قنديل البحر). العديد من سكان المسطحات المائية - الثدييات والأسماك والرخويات والقشريات - يصدرون أصواتًا بأنفسهم. تحقق القشريات ذلك عن طريق حك أجزاء مختلفة من الجسم ببعضها البعض ؛ الأسماك - بمساعدة مثانة السباحة والأسنان البلعومية والفكين وأشعة الزعانف الصدرية وبطرق أخرى. غالبًا ما تستخدم الإشارات الصوتية للعلاقات غير المحددة ، على سبيل المثال ، للتوجيه في قطيع ، وجذب الأفراد من الجنس الآخر ، وما إلى ذلك ، ويتم تطويرها بشكل خاص في سكان المياه الموحلة والأعماق الكبيرة ، الذين يعيشون في الظلام.

يبحث عدد من hydrobionts عن الطعام والتنقل باستخدامه تحديد الموقع بالصدى- إدراك انعكاس الموجات الصوتية (الحوتيات). عديدة تلقي النبضات الكهربائية المنعكسة إنتاج تصريفات بترددات مختلفة عند السباحة. من المعروف أن حوالي 300 نوع من الأسماك قادرة على توليد الكهرباء واستخدامها للتوجيه والإشارات. ترسل أسماك فيل المياه العذبة (Mormyrus kannume) ما يصل إلى 30 نبضة في الثانية للكشف عن اللافقاريات التي تتغذى على الحمأة السائلة دون مساعدة البصر. وتيرة التصريف في بعض الأسماك البحرية تصل إلى 2000 نبضة في الثانية. يستخدم عدد من الأسماك أيضًا الحقول الكهربائية للدفاع والهجوم (الراي اللساع الكهربائي ، ثعبان البحر الكهربائي ، إلخ).

لتوجيه العمق تصور الضغط الهيدروستاتيكي. يتم إجراؤه بمساعدة الأكياس الحالة وغرف الغاز والأعضاء الأخرى.

أقدم طريقة للتوجيه ، وهي سمة لجميع الحيوانات المائية ، هي تصور كيمياء البيئة. تعتبر المستقبلات الكيميائية للعديد من الكائنات المائية حساسة للغاية. في هجرات الألف كيلومتر التي تعتبر نموذجية للعديد من أنواع الأسماك ، يتم توجيههم أساسًا عن طريق الروائح ، وإيجاد مناطق التفريخ أو التغذية بدقة مذهلة. لقد ثبت تجريبياً ، على سبيل المثال ، أن سمك السلمون ، المحروم بشكل مصطنع من حاسة الشم ، لا يجد مصب نهره ، ويعود إلى التكاثر ، لكن لا يخطئ أبدًا إذا كان بإمكانه إدراك الروائح. إن دقة حاسة الشم رائعة للغاية في الأسماك التي تقوم بالهجرات البعيدة بشكل خاص.

خصائص التكيف مع الحياة في تجفيف الخزانات.على الأرض ، هناك العديد من الخزانات المؤقتة والضحلة التي تنشأ بعد فيضانات الأنهار والأمطار الغزيرة وذوبان الجليد وما إلى ذلك. في هذه الخزانات ، على الرغم من قصر وجودها ، تستقر العديد من الكائنات المائية.

السمات المشتركة لسكان حمامات التجفيف هي القدرة على إنتاج العديد من النسل في وقت قصير وتحمل فترات طويلة بدون ماء. في الوقت نفسه ، يتم دفن ممثلي العديد من الأنواع في الطمي ، ويمرون في حالة من النشاط الحيوي المنخفض - قصور.هذه هي الطريقة التي تتصرف بها الدروع ، و cladocerans ، و planarians ، والديدان ذات الشعر الخشن المنخفض ، والرخويات ، وحتى الأسماك - لوش ، بروتوبتروس الأفريقي وسمك أمريكا الجنوبية الرئوية lepidosiren. تشكل العديد من الأنواع الصغيرة الخراجات التي تتحمل الجفاف ، مثل عباد الشمس ، ciliates ، rhizopods ، عدد من مجدافيات الأرجل ، التوربينات ، الديدان الخيطية من جنس Rhabditis. يعاني البعض الآخر من فترة غير مواتية في مرحلة بيض شديد المقاومة. أخيرًا ، يتمتع بعض السكان الصغار في تجفيف المسطحات المائية بقدرة فريدة على التجفيف إلى حالة الفيلم ، وعندما يتم ترطيبهم ، يستأنفون النمو والتطور. تم العثور على القدرة على تحمل الجفاف الكامل للجسم في الروتيفر من أجناس Callidina ، Philodina ، إلخ ، بطيئات المشية Macrobiotus ، Echiniscus ، الديدان الخيطية من أجناس Tylenchus ، Plectus ، Cephalobus ، إلخ. هذه الحيوانات تعيش في خزانات صغيرة في وسائد من الطحالب والأشنات وتتكيف مع التغيرات المفاجئة في نظام الرطوبة.

الترشيح كنوع من الطعام.العديد من الكائنات المائية لها طبيعة تغذية خاصة - هذا هو غربلة أو ترسيب الجزيئات ذات الأصل العضوي المعلقة في الماء والعديد من الكائنات الصغيرة (الشكل 41).

أرز. 41. تكوين الغذاء العوالق لأسكيديا من بحر بارنتس (وفقًا لـ S. A. Zernov ، 1949)

هذه الطريقة في التغذية ، التي لا تتطلب الكثير من الطاقة للبحث عن الفريسة ، هي سمة من سمات الرخويات اللامينية ، وشوكيات الجلد اللاطئة ، والكثيرات الأشواك ، والزقديات ، والقشريات العوالق ، وما إلى ذلك (الشكل 42). تلعب الحيوانات التي تتغذى بالفلتر دورًا مهمًا في المعالجة البيولوجية للمسطحات المائية. يمكن لبلح البحر الذي يسكن مساحة 1 م 2 أن يدفع 150-280 م 3 من الماء يوميًا عبر تجويف الوشاح ، مما يؤدي إلى ترسيب الجزيئات المعلقة. دافنيا المياه العذبة ، العملاق أو أكبر قشريات Calanus finmarchicus في المحيط تقوم بتصفية ما يصل إلى 1.5 لتر من الماء للفرد في اليوم. تعمل المنطقة الساحلية من المحيط ، وخاصة الغنية بتراكمات الكائنات الحية ، كنظام تنظيف فعال.

أرز. 42. أجهزة ترشيح hydrobionts (وفقًا لـ S. A. Zernov ، 1949):

1 - يرقات ذبابة Simulium على حجر (أ) وملحقاتها المرشحة (ب) ؛

2 - ساق الترشيح للقشريات Diaphanosoma brachyurum ؛

3 - الشقوق الخيشومية من Phasullia الأسكي ؛

4 - قشريات Bosmina مع محتويات معوية مصفاة ؛

5 - الغذاء الحالي من ciliates Bursaria

تحدد خصائص البيئة إلى حد كبير طرق تكيف سكانها ، وطريقة حياتهم وطرق استخدام الموارد ، مما يخلق سلسلة من التبعيات بين السبب والنتيجة. وبالتالي ، فإن الكثافة العالية للمياه تجعل من الممكن وجود العوالق ، كما أن وجود الكائنات الحية التي تحوم في الماء يعد شرطًا أساسيًا لتطوير نوع ترشيح من التغذية ، حيث يكون من الممكن أيضًا نمط حياة مستقر للحيوانات. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل آلية قوية للتنقية الذاتية للمسطحات المائية ذات الأهمية البيئية. إنه يتضمن عددًا كبيرًا من hydrobionts ، سواء القاعية أو السطحية ، من الكائنات الأولية أحادية الخلية إلى الفقاريات. وفقًا للحسابات ، يتم تمرير كل المياه في بحيرات المنطقة المعتدلة من خلال جهاز ترشيح الحيوانات من عدة إلى عشرات المرات خلال موسم النمو ، ويتم تصفية الحجم الكامل للمحيط العالمي لعدة أيام. يشكل اضطراب نشاط مغذيات الترشيح بفعل التأثيرات البشرية المختلفة تهديدًا خطيرًا للحفاظ على نقاء المياه.

4.2 بيئة الحياة الأرضية والجوية

البيئة الأرضية والجوية هي الأصعب من حيث الظروف البيئية. تتطلب الحياة على الأرض مثل هذه التعديلات التي لم تكن ممكنة إلا بمستوى عالٍ بدرجة كافية من تنظيم النباتات والحيوانات.

4.2.1. الهواء كعامل بيئي للكائنات الأرضية

تحدد الكثافة المنخفضة للهواء قوة الرفع المنخفضة والقابلية التافهة. يجب أن يكون لسكان البيئة الهوائية نظام دعم خاص بهم يدعم الجسم: النباتات - مجموعة متنوعة من الأنسجة الميكانيكية ، والحيوانات - هيكل عظمي صلب ، أو في كثير من الأحيان ، هيكل عظمي هيدروستاتيكي. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط جميع سكان بيئة الهواء ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض ، مما يخدمهم في التعلق والدعم. الحياة في التعليق في الهواء مستحيلة.

صحيح أن العديد من الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والجراثيم والبذور والفواكه وحبوب اللقاح من النباتات موجودة بانتظام في الهواء وتحملها التيارات الهوائية (الشكل 43) ، العديد من الحيوانات قادرة على الطيران النشط ، ومع ذلك ، في جميع هذه الأنواع ، تتم الوظيفة الرئيسية لدورة حياتها - التكاثر - على سطح الأرض. بالنسبة لمعظمهم ، يرتبط التواجد في الهواء فقط بإعادة التوطين أو البحث عن الفريسة.

أرز. 43. توزيع المرتفعات لمفصليات الأرجل الجوية (وفقًا لـ Dajot ، 1975)

تسبب كثافة الهواء المنخفضة مقاومة منخفضة للحركة. لذلك ، استخدمت العديد من الحيوانات الأرضية في سياق التطور الفوائد البيئية لهذه الخاصية لبيئة الهواء ، واكتسبت القدرة على الطيران. 75٪ من أنواع جميع الحيوانات البرية قادرة على الطيران النشط ، وخاصة الحشرات والطيور ، ولكن توجد أيضًا منشورات بين الثدييات والزواحف. تطير الحيوانات البرية بشكل أساسي بمساعدة المجهود العضلي ، لكن بعضها يمكن أن ينزلق أيضًا بسبب التيارات الهوائية.

نظرًا لحركة الهواء ، والحركات الرأسية والأفقية للكتل الهوائية الموجودة في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي ، فإن الطيران السلبي لعدد من الكائنات الحية ممكن.

الأنيموفيليا هي أقدم طريقة لتلقيح النباتات. يتم تلقيح جميع عاريات البذور عن طريق الرياح ، ومن بين كاسيات البذور ، تشكل النباتات اللاهوائية ما يقرب من 10 ٪ من جميع الأنواع.

لوحظ أنيموفيليا في عائلات الزان ، البتولا ، الجوز ، الدردار ، القنب ، نبات القراص ، الكازوارينا ، الضباب ، البردي ، الحبوب ، النخيل وغيرها الكثير. تحتوي النباتات الملقحة بالرياح على عدد من التعديلات التي تعمل على تحسين الخصائص الديناميكية الهوائية لحبوب اللقاح ، بالإضافة إلى السمات المورفولوجية والبيولوجية التي تضمن كفاءة التلقيح.

تعتمد حياة العديد من النباتات بشكل كامل على الريح ، ويتم إعادة التوطين بمساعدتها. لوحظ مثل هذا الاعتماد المزدوج في شجرة التنوب ، الصنوبر ، الحور ، البتولا ، الدردار ، الرماد ، عشب القطن ، الكاتيل ، الساكسول ، juzgun ، إلخ.

تطورت العديد من الأنواع شذوذ- الاستقرار بمساعدة التيارات الهوائية. Anemochory هي سمة من سمات الأبواغ وبذور وثمار النباتات ، وأكياس البروتوزوان ، والحشرات الصغيرة ، والعناكب ، إلخ. العوالق الهوائية عن طريق القياس مع سكان العوالق للبيئة المائية. التكيفات الخاصة للطيران السلبي هي أحجام جسم صغيرة جدًا ، وزيادة في مساحتها بسبب النتوءات ، والتشريح القوي ، والسطح النسبي الكبير للأجنحة ، واستخدام خيوط العنكبوت ، وما إلى ذلك (الشكل 44). تحتوي بذور وثمار نباتات Anemochore أيضًا إما على أحجام صغيرة جدًا (على سبيل المثال ، بذور الأوركيد) أو ملاحق مختلفة على شكل جناحي ومظلة تزيد من قدرتها على التخطيط (الشكل 45).

أرز. 44. التكيفات للنقل الجوي في الحشرات:

1 - البعوض Cardiocrepis brevirostris ؛

2 - ذبابة المرارة Porrycordila sp .؛

3 - غشائيات الأجنحة Anargus fuscus ؛

4 - هيرميس دريفوسيا nordmannianae ؛

5 - يرقة عثة الغجر Lymantria dispar

أرز. 45. التكيفات لنقل الرياح في ثمار وبذور النباتات:

1 - الزيزفون تيليا وسيطة ؛

2 - أيسر monspessulanum القيقب ؛

3 - البتولا بيتولا بندولا ؛

4 - عشب القطن Eriophorum ؛

5 - الهندباء طرخشقون المخزنية ؛

6 - كاتيل Typha scuttbeworhii

في تسوية الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والنباتات ، يتم لعب الدور الرئيسي بواسطة تيارات الهواء بالحمل العمودي والرياح الضعيفة. للرياح القوية والعواصف والأعاصير أيضًا تأثيرات بيئية كبيرة على الكائنات الأرضية.

تسبب كثافة الهواء المنخفضة ضغطًا منخفضًا نسبيًا على الأرض. عادة ما يساوي 760 ملم زئبق. فن. مع زيادة الارتفاع ، ينخفض ​​الضغط. على ارتفاع 5800 م ، يكون نصف المعدل الطبيعي فقط. الضغط المنخفض قد يحد من توزيع الأنواع في الجبال. بالنسبة لمعظم الفقاريات ، يبلغ الحد الأعلى للحياة حوالي 6000 متر ، وينطوي انخفاض الضغط على انخفاض في إمداد الأكسجين وجفاف الحيوانات بسبب زيادة معدل التنفس. تقريبًا نفس حدود التقدم إلى جبال النباتات العليا. أكثر قوة إلى حد ما هي المفصليات (ذيل الربيع ، العث ، العناكب) التي يمكن العثور عليها على الأنهار الجليدية فوق حدود الغطاء النباتي.

بشكل عام ، تعتبر جميع الكائنات الأرضية أكثر شدة من الكائنات المائية ، حيث أن التقلبات المعتادة في الضغط في بيئتها هي أجزاء من الغلاف الجوي ، وحتى بالنسبة للطيور التي ترتفع إلى ارتفاعات كبيرة لا تتجاوز ثلث المستوى الطبيعي.

تكوين الغاز في الهواء.بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية لبيئة الهواء ، فإن خصائصها الكيميائية مهمة للغاية لوجود الكائنات الأرضية. إن تركيبة الغاز للهواء في الطبقة السطحية للغلاف الجوي متجانسة تمامًا من حيث محتوى المكونات الرئيسية (النيتروجين - 78.1٪ ، الأكسجين - 21.0 ، الأرجون - 0.9 ، ثاني أكسيد الكربون - 0.035٪ من حيث الحجم) نظرًا لارتفاع القدرة على الانتشار للغازات والخلط المستمر بالحمل الحراري وتيارات الرياح. ومع ذلك ، فإن الخلائط المختلفة للجسيمات الغازية والقطيرة السائلة والصلبة (الغبار) التي تدخل الغلاف الجوي من المصادر المحلية يمكن أن تكون ذات أهمية بيئية كبيرة.

ساهم محتوى الأكسجين العالي في زيادة التمثيل الغذائي للكائنات الأرضية مقارنة بالكائنات المائية الأولية. في البيئة الأرضية ، على أساس الكفاءة العالية لعمليات الأكسدة في الجسم ، نشأت الحرارة المتجانسة للحيوان. الأكسجين ، بسبب محتواه العالي باستمرار في الهواء ، ليس عاملاً يحد من الحياة في البيئة الأرضية. فقط في الأماكن ، في ظل ظروف محددة ، يحدث عجز مؤقت ، على سبيل المثال ، في تراكمات مخلفات النباتات المتحللة ، ومخزونات الحبوب ، والدقيق ، إلخ.

يمكن أن يختلف محتوى ثاني أكسيد الكربون في مناطق معينة من الطبقة السطحية للهواء ضمن حدود كبيرة إلى حد ما. على سبيل المثال ، في حالة عدم وجود الرياح في وسط المدن الكبيرة ، يزيد تركيزها عشرة أضعاف. تغييرات يومية منتظمة في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الطبقات السطحية مرتبطة بإيقاع التمثيل الضوئي للنبات. الموسمية ناتجة عن التغيرات في شدة تنفس الكائنات الحية ، وخاصة التجمعات الميكروسكوبية للتربة. يحدث تشبع الهواء المتزايد بثاني أكسيد الكربون في مناطق النشاط البركاني ، بالقرب من الينابيع الحرارية والمنافذ الأخرى لهذا الغاز تحت الأرض. في التركيزات العالية ، يكون ثاني أكسيد الكربون سامًا. في الطبيعة ، مثل هذه التركيزات نادرة.

المصدر الرئيسي لثاني أكسيد الكربون في الطبيعة هو تنفس التربة. الكائنات الحية الدقيقة في التربة والحيوانات تتنفس بشكل مكثف للغاية. ينتشر ثاني أكسيد الكربون من التربة إلى الغلاف الجوي ، وخاصة بقوة أثناء هطول الأمطار. ينبعث الكثير منها عن طريق تربة رطبة إلى حد ما ، ودافئة جيدًا ، وغنية بالمخلفات العضوية. على سبيل المثال ، تنبعث تربة غابة الزان ثاني أكسيد الكربون من 15 إلى 22 كجم / هكتار في الساعة ، بينما تبلغ التربة الرملية غير المخصبة 2 كجم / هكتار فقط.

في الظروف الحديثة ، أصبح النشاط البشري في احتراق الوقود الأحفوري مصدرًا قويًا لكميات إضافية من ثاني أكسيد الكربون تدخل الغلاف الجوي.

نيتروجين الهواء بالنسبة لمعظم سكان البيئة الأرضية هو غاز خامل ، ولكن عددًا من الكائنات بدائية النواة (بكتيريا العقيدات ، Azotobacter ، المطثيات ، الطحالب الخضراء المزرقة ، إلخ) لديها القدرة على ربطها وإشراكها في الدورة البيولوجية.

أرز. 46. سفح الجبل مع النباتات المدمرة بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت من الصناعات المجاورة

يمكن أن تؤثر الشوائب المحلية التي تدخل الهواء بشكل كبير على الكائنات الحية. ينطبق هذا بشكل خاص على المواد الغازية السامة - الميثان وأكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين وكبريتيد الهيدروجين ومركبات الكلور وكذلك جزيئات الغبار والسخام وما إلى ذلك ، التي تلوث الهواء في المناطق الصناعية. المصدر الحديث الرئيسي للتلوث الكيميائي والفيزيائي للغلاف الجوي هو من صنع الإنسان: عمل مختلف المؤسسات الصناعية والنقل وتآكل التربة وما إلى ذلك. أكسيد الكبريت (SO 2) ، على سبيل المثال ، سام للنباتات حتى في تركيزات من خمسين من الألف إلى المليون من حجم الهواء. حول المراكز الصناعية التي تلوث الغلاف الجوي بهذا الغاز ، تموت جميع النباتات تقريبًا (الشكل 46). بعض الأنواع النباتية حساسة بشكل خاص لثاني أكسيد الكبريت وتعمل كمؤشر حساس لتراكمها في الهواء. على سبيل المثال ، تموت العديد من الأشنات حتى مع وجود آثار أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي المحيط. يشهد وجودهم في الغابات حول المدن الكبيرة على درجة نقاء الهواء العالية. تؤخذ مقاومة النباتات للشوائب في الهواء في الاعتبار عند اختيار الأنواع لمستوطنات المناظر الطبيعية. حساس للدخان ، على سبيل المثال ، شجرة التنوب والصنوبر ، القيقب ، الزيزفون ، البتولا. الأكثر مقاومة هي الثوجا والحور الكندي والقيقب الأمريكي والشيخ وبعض الآخرين.

4.2.2. التربة والإغاثة. الطقس والسمات المناخية للبيئة الأرضية والجوية

العوامل البيئية Edaphic.تؤثر خصائص التربة والتضاريس أيضًا على الظروف المعيشية للكائنات الأرضية ، وخاصة النباتات. يوحد الاسم خصائص سطح الأرض التي لها تأثير بيئي على سكانها العوامل البيئية المؤثرة (من اليونانية "edafos" - الأساس ، التربة).

تعتمد طبيعة نظام جذر النباتات على النظام الحراري المائي والتهوية والتكوين والتكوين وهيكل التربة. على سبيل المثال ، توجد أنظمة الجذر لأنواع الأشجار (البتولا ، الصنوبر) في المناطق ذات التربة الصقيعية على عمق ضحل وتنتشر على نطاق واسع. في حالة عدم وجود التربة الصقيعية ، تكون أنظمة الجذر لهذه النباتات نفسها أقل انتشارًا وتخترق أعمق. في العديد من نباتات السهوب ، يمكن للجذور الحصول على المياه من أعماق كبيرة ، بينما في نفس الوقت لها العديد من الجذور السطحية في أفق تربة الدبال ، حيث تمتص النباتات المغذيات المعدنية. في التربة المشبعة بالمياه وضعيفة التهوية في غابات المانغروف ، يكون للعديد من الأنواع جذور تنفسية خاصة - حوامل هوائية.

يمكن تمييز عدد من المجموعات البيئية للنباتات فيما يتعلق بخصائص التربة المختلفة.

لذلك ، وفقًا لرد الفعل على حموضة التربة ، فإنهم يميزون: 1) حامضالأنواع - تنمو في التربة الحمضية برقم هيدروجيني أقل من 6.7 (نباتات مستنقعات الطحالب ، بيلوس) ؛ 2) محبة للعدلات -الانجذاب نحو التربة ذات الرقم الهيدروجيني 6.7-7.0 (معظم النباتات المزروعة) ؛ 3) بازيفيليك- ينمو عند درجة حموضة تزيد عن 7.0 (موردوفنيك ، شقائق النعمان) ؛ أربعة) غير مبال -يمكن أن تنمو في التربة ذات قيم الأس الهيدروجيني المختلفة (زنبق الوادي ، عشب الأغنام).

فيما يتعلق بالتركيب الإجمالي للتربة ، هناك: 1) قليل التغذيةمحتوى النباتات بكمية صغيرة من عناصر الرماد (سكوتش الصنوبر) ؛ 2) متخثث ،أولئك الذين يحتاجون إلى عدد كبير من عناصر الرماد (البلوط ، عشب الماعز الشائع ، الصقر الدائم) ؛ 3) متوسط ​​التغذية ،تتطلب كمية معتدلة من عناصر الرماد (شجرة التنوب).

النتروفيل- النباتات التي تفضل التربة الغنية بالنيتروجين (نبات القراص ثنائي المسكن).

تشكل نباتات التربة المالحة مجموعة نباتات ملحية(soleros ، sarsazan ، kokpek).

تنحصر بعض أنواع النباتات في ركائز مختلفة: نباتاتتنمو في التربة الصخرية ، و psammophytesتسكن الرمال الفضفاضة.

تؤثر التضاريس وطبيعة التربة على خصوصيات حركة الحيوانات. على سبيل المثال ، تحتاج ذوات الحوافر والنعام والحبارى التي تعيش في الأماكن المفتوحة إلى أرضية صلبة لتعزيز التنافر عند الجري بسرعة. في السحالي التي تعيش على رمال فضفاضة ، تحد الأصابع هامش من الحراشف القرنية ، مما يزيد من سطح الدعم (الشكل 47). بالنسبة لسكان الأرض الذين يحفرون الثقوب ، فإن التربة الكثيفة غير مواتية. تؤثر طبيعة التربة في بعض الحالات على توزيع الحيوانات البرية التي تحفر ثقوبًا أو تحفر في الأرض للهروب من الحرارة أو الحيوانات المفترسة أو تضع البيض في التربة ، إلخ.

أرز. 47. أبو بريص ذو أصابع القدم - أحد سكان رمال الصحراء: أ - أبو بريص ذو أصابع القدم ؛ ب- ساق الوزغة

ميزات الطقس.ظروف المعيشة في بيئة الأرض والجو معقدة ، بالإضافة إلى ذلك ، التغيرات المناخية. طقس - هذه حالة الغلاف الجوي المتغيرة باستمرار بالقرب من سطح الأرض حتى ارتفاع حوالي 20 كم (حدود طبقة التروبوسفير). يتجلى تقلب الطقس في التباين المستمر في مجموعة العوامل البيئية مثل درجة حرارة الهواء والرطوبة ، والغيوم ، والتساقط ، وقوة الرياح واتجاهها ، وما إلى ذلك. تتميز التغيرات المناخية ، إلى جانب تناوبها المنتظم في الدورة السنوية ، بعدم تقلبات دورية ، مما يعقد بشكل كبير شروط وجود الكائنات الأرضية. يؤثر الطقس على حياة الأحياء المائية بدرجة أقل بكثير وعلى سكان الطبقات السطحية فقط.

مناخ المنطقة.يتميز نظام الطقس على المدى الطويل مناخ المنطقة. لا يشمل مفهوم المناخ متوسط ​​قيم الظواهر الجوية فحسب ، بل يشمل أيضًا مسارها السنوي واليومي والانحرافات عنها وتواترها. يتم تحديد المناخ من خلال الظروف الجغرافية للمنطقة.

إن التنوع الجغرافي للمناخات معقد بفعل الرياح الموسمية وتوزيع الأعاصير والأعاصير المضادة وتأثير السلاسل الجبلية على حركة الكتل الهوائية ودرجة المسافة من المحيط (القارة) والعديد من العوامل المحلية الأخرى. توجد في الجبال منطقة مناخية ، تشبه في كثير من النواحي تغير المناطق من خطوط العرض المنخفضة إلى خطوط العرض العالية. كل هذا يخلق مجموعة متنوعة غير عادية من الظروف المعيشية على الأرض.

بالنسبة لمعظم الكائنات الأرضية ، وخاصة الصغيرة منها ، ليس مناخ المنطقة هو المهم ، ولكن ظروف موطنها المباشر. في كثير من الأحيان ، تعمل العناصر المحلية للبيئة (التضاريس ، والتعرض ، والغطاء النباتي ، وما إلى ذلك) في منطقة معينة على تغيير نظام درجة الحرارة والرطوبة والضوء وحركة الهواء بطريقة تختلف اختلافًا كبيرًا عن الظروف المناخية للمنطقة. تسمى تعديلات المناخ المحلية التي تتشكل في طبقة الهواء السطحية المناخ المحلي. في كل منطقة ، تتنوع المناخات المحلية بشكل كبير. من الممكن تمييز المناخ المحلي لمناطق صغيرة بشكل تعسفي. على سبيل المثال ، يتم إنشاء وضع خاص في كورولا من الزهور ، والتي تستخدمها الحشرات التي تعيش هناك. تُعرف الاختلافات في درجة الحرارة ورطوبة الهواء وقوة الرياح على نطاق واسع في الأماكن المفتوحة وفي الغابات وفي الأعشاب وفي مناطق التربة العارية وعلى منحدرات التعرض الشمالية والجنوبية وما إلى ذلك. يحدث مناخ محلي مستقر خاص في الجحور والأعشاش والأجواف والكهوف والأماكن المغلقة الأخرى.

تساقط.بالإضافة إلى توفير المياه وإنشاء احتياطيات الرطوبة ، يمكنهم لعب دور بيئي آخر. وبالتالي ، فإن الأمطار الغزيرة أو البَرَد يكون لها أحيانًا تأثير ميكانيكي على النباتات أو الحيوانات.

يتنوع الدور البيئي للغطاء الثلجي بشكل خاص. تتغلغل تقلبات درجات الحرارة اليومية في سمك الثلج حتى 25 سم فقط ؛ وأعمق من ذلك ، لا تتغير درجة الحرارة تقريبًا. في الصقيع -20-30 درجة مئوية ، تحت طبقة من الثلج 30-40 سم ، تكون درجة الحرارة أقل بقليل من الصفر. غطاء ثلجي عميق يحمي براعم التجديد ، ويحمي الأجزاء الخضراء من النباتات من التجمد ؛ العديد من الأنواع تمر تحت الجليد دون تساقط أوراق الشجر ، على سبيل المثال ، حميض مشعر ، فيرونيكا أوفيسيناليس ، حافر ، إلخ.

أرز. 48. مخطط دراسة القياس عن بعد لنظام درجة حرارة طيهوج عسلي موجود في حفرة ثلجية (وفقًا لـ A.V. Andreev ، A.V. Krechmar ، 1976)

تعيش الحيوانات الأرضية الصغيرة أيضًا أسلوب حياة نشطًا في فصل الشتاء ، حيث تضع صالات كاملة من الممرات تحت الجليد وفي سمكها. بالنسبة لعدد من الأنواع التي تتغذى على الغطاء النباتي الثلجي ، حتى التكاثر الشتوي هو سمة مميزة ، وهو ما يُلاحظ ، على سبيل المثال ، في القوارض والخشب والفئران ذات الحلق الأصفر وعدد من الفئران والجرذان المائية وما إلى ذلك. طيهوج أسود ، حجل التندرا - اختبأ في الثلج طوال الليل (الشكل 48).

يمنع الغطاء الثلجي الشتوي الحيوانات الكبيرة من البحث عن الطعام. يتغذى العديد من ذوات الحوافر (الرنة ، والخنازير البرية ، وثيران المسك) حصريًا على الغطاء النباتي الثلجي في الشتاء ، والغطاء الثلجي العميق ، وخاصة القشرة الصلبة على سطحه التي تحدث في الجليد ، مما يؤدي إلى الموت جوعاً. أثناء تربية الماشية البدوية في روسيا ما قبل الثورة ، حدثت كارثة كبيرة في المناطق الجنوبية الجوت - فقدان أعداد كبيرة من الماشية نتيجة للصقيع وحرمان الحيوانات من الطعام. الحركة على الثلوج العميقة الفضفاضة صعبة أيضًا على الحيوانات. الثعالب ، على سبيل المثال ، في فصول الشتاء الثلجية تفضل مناطق في الغابة تحت أشجار التنوب الكثيفة ، حيث تكون طبقة الثلج أرق ، وتقريباً لا تخرج إلى الواجهات والحواف المفتوحة. يمكن أن يحد عمق الغطاء الثلجي من التوزيع الجغرافي للأنواع. على سبيل المثال ، لا تخترق الغزلان الحقيقية شمالًا إلى المناطق التي يزيد فيها سمك الثلج في الشتاء عن 40-50 سم.

يكشف بياض الغطاء الثلجي عن الحيوانات الداكنة. يبدو أن اختيار التمويه الذي يتناسب مع لون الخلفية قد لعب دورًا كبيرًا في حدوث تغيرات الألوان الموسمية في الحجل الأبيض والتندرا ، والأرنب الجبلي ، والجزر ، وابن عرس ، والثعلب القطبي. في جزر كوماندر ، إلى جانب الثعالب البيضاء ، هناك العديد من الثعالب الزرقاء. وفقًا لملاحظات علماء الحيوان ، فإن هذا الأخير يحتفظ بشكل أساسي بالقرب من الصخور الداكنة وشريط الأمواج غير المتجمد ، بينما يفضل البيض المناطق ذات الغطاء الثلجي.

4.3 التربة كموطن

4.3.1. ميزات التربة

التربة عبارة عن طبقة سطحية رخوة وفضفاضة ملامسة للهواء. على الرغم من سمكها الضئيل ، تلعب قشرة الأرض هذه دورًا مهمًا في انتشار الحياة. التربة ليست مجرد جسم صلب ، مثل معظم صخور الغلاف الصخري ، ولكنها نظام معقد ثلاثي الطور يحيط فيه الهواء والماء بالجسيمات الصلبة. يتخللها تجاويف مليئة بمزيج من الغازات والمحاليل المائية ، وبالتالي تتشكل فيها ظروف متنوعة للغاية ، مواتية لحياة العديد من الكائنات الدقيقة والكبيرة (الشكل 49). في التربة ، يتم تلطيف تقلبات درجات الحرارة مقارنةً بالطبقة السطحية للهواء ، كما أن وجود المياه الجوفية وتغلغل هطول الأمطار يخلق احتياطيات رطوبة ويوفر نظام رطوبة وسيطًا بين البيئات المائية والبرية. تركز التربة على احتياطيات المواد العضوية والمعدنية التي توفرها النباتات المحتضرة وجثث الحيوانات. كل هذا يحدد التشبع العالي للتربة بالحياة.

تتركز أنظمة جذر النباتات الأرضية في التربة (الشكل 50).

أرز. 49. الممرات تحت الأرض لفوهة براندت: أ - منظر علوي ؛ ب - منظر جانبي

أرز. خمسون. وضع الجذور في تربة السهوب chernozem (وفقًا لـ M. S. Shalyt ، 1950)

في المتوسط ​​، هناك أكثر من 100 مليار خلية من البروتوزوا ، وملايين من الروتيفر والبطيئات ، وعشرات الملايين من الديدان الخيطية ، وعشرات ومئات الآلاف من القراد وذيل الزنبرك ، وآلاف المفصليات الأخرى ، وعشرات الآلاف من الانتشيتريد ، وعشرات ومئات من ديدان الأرض والرخويات واللافقاريات الأخرى لكل 1 م 2 من طبقة التربة. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي 1 سم 2 من التربة على عشرات ومئات الملايين من البكتيريا والفطريات المجهرية والفطريات الشعاعية والكائنات الدقيقة الأخرى. في الطبقات السطحية المضيئة ، تعيش مئات الآلاف من خلايا التمثيل الضوئي من الطحالب الخضراء والأصفر والأخضر والاتومات والطحالب الخضراء المزرقة في كل جرام. الكائنات الحية هي خصائص التربة مثل مكوناتها غير الحية. لذلك ، عزا V.I. Vernadsky التربة إلى أجسام الطبيعة الخاملة بيولوجيًا ، مؤكداً على تشبعها بالحياة والارتباط غير المنفصل بها.

يتجلى عدم تجانس الظروف في التربة في الاتجاه الرأسي. مع العمق ، يتغير عدد من أهم العوامل البيئية التي تؤثر على حياة سكان التربة بشكل كبير. بادئ ذي بدء ، يشير هذا إلى بنية التربة. تتميز فيه ثلاثة آفاق رئيسية ، تختلف في الخصائص المورفولوجية والكيميائية: 1) الأفق التراكمي العلوي للدبال A ، حيث تتراكم المادة العضوية وتتحول ومن أي جزء من المركبات يتم حملها إلى أسفل بواسطة مياه الغسيل ؛ 2) أفق الاقتحام ، أو الوهمي ب ، حيث تستقر المواد المغسولة من الأعلى وتتحول ، و 3) الصخرة الأم ، أو الأفق ج ، والتي تتحول مادتها إلى تربة.

داخل كل أفق ، يتم تمييز المزيد من الطبقات الكسرية ، والتي تختلف أيضًا بشكل كبير في الخصائص. على سبيل المثال ، في منطقة معتدلة تحت الغابات الصنوبرية أو المختلطة ، الأفق لكنيتكون من وسادة (أ 0)- طبقة من التراكم الفضفاض لمخلفات النباتات وهي طبقة حمص داكنة اللون (أ 1) ،حيث يتم خلط الجزيئات العضوية مع المعدن وطبقة بودزوليك (أ 2)- رماد رمادي اللون ، حيث تسود مركبات السيليكون ، ويتم غسل جميع المواد القابلة للذوبان في عمق ملف تعريف التربة. يختلف هيكل وكيمياء هذه الطبقات اختلافًا كبيرًا ، وبالتالي فإن جذور النباتات وسكان التربة ، الذين يتحركون بضعة سنتيمترات فقط لأعلى أو لأسفل ، يقعون في ظروف مختلفة.

عادة ما تتناقص أحجام التجاويف بين جزيئات التربة ، المناسبة للحيوانات لتعيش فيها ، بسرعة مع العمق. على سبيل المثال ، في تربة المروج ، يبلغ متوسط ​​قطر التجاويف على عمق 0-1 سم 3 مم ، 1-2 سم ، 2 مم ، وعلى عمق 2-3 سم ، 1 مم فقط ؛ أعمق مسام التربة حتى أدق. تتغير كثافة التربة أيضًا مع العمق. تحتوي الطبقات الرخوة على مادة عضوية. يتم تحديد مسامية هذه الطبقات من خلال حقيقة أن المواد العضوية تلتصق ببعض الجزيئات المعدنية في مجاميع أكبر ، ويزداد حجم التجاويف بينها. الأكثر كثافة هو عادة الأفق الغريني في،يتم ترسيخه بواسطة جزيئات غروانية يتم غسلها فيه.

توجد الرطوبة في التربة في حالات مختلفة: 1) ملزمة (استرطابية وفيلم) مثبتة بقوة بواسطة سطح جزيئات التربة ؛ 2) الشعيرات الدموية تحتل المسام الصغيرة ويمكن أن تتحرك على طولها في اتجاهات مختلفة ؛ 3) الجاذبية تملأ الفراغات الكبيرة وتتسرب ببطء تحت تأثير الجاذبية ؛ 4) يوجد بخار في هواء التربة.

يختلف محتوى الماء في مختلف أنواع التربة وفي أوقات مختلفة. إذا كان هناك الكثير من رطوبة الجاذبية ، فإن نظام التربة يكون قريبًا من نظام المسطحات المائية. في التربة الجافة ، تبقى المياه المقيدة فقط ، وتقترب الظروف من تلك الموجودة على الأرض. ومع ذلك ، حتى في التربة الأكثر جفافاً ، يكون الهواء أكثر رطوبة من الأرض ، وبالتالي فإن سكان التربة أقل عرضة لخطر الجفاف مقارنةً بالسطح.

تكوين هواء التربة متغير. مع العمق ، ينخفض ​​محتوى الأكسجين بشكل حاد ويزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون. نظرًا لوجود مواد عضوية متحللة في التربة ، يمكن أن يحتوي هواء التربة على تركيز عالٍ من الغازات السامة مثل الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والميثان وما إلى ذلك. عندما تغمر التربة أو تتعفن بقايا النبات بشكل مكثف ، يمكن للظروف اللاهوائية تمامًا تحدث في بعض الأماكن.

تقلبات في درجة حرارة القطع فقط على سطح التربة. هنا يمكن أن تكون أقوى مما كانت عليه في الطبقة الأرضية من الهواء. ومع ذلك ، مع عمق كل سنتيمتر ، تصبح التغيرات في درجات الحرارة اليومية والموسمية أقل وضوحًا على عمق 1 - 1.5 متر (الشكل 51).

أرز. 51. انخفاض في التقلبات السنوية في درجة حرارة التربة مع العمق (حسب K. Schmidt-Nilson ، 1972). الجزء المظلل هو نطاق التقلبات السنوية في درجات الحرارة

كل هذه الميزات تؤدي إلى حقيقة أنه على الرغم من عدم التجانس الكبير للظروف البيئية في التربة ، فإنها تعمل كبيئة مستقرة إلى حد ما ، خاصة بالنسبة للكائنات الحية المتحركة. يسمح التدرج الحاد في درجات الحرارة والرطوبة في ملف التربة لحيوانات التربة بتزويد نفسها ببيئة بيئية مناسبة من خلال حركات بسيطة.

4.3.2. سكان التربة

يؤدي عدم تجانس التربة إلى حقيقة أن الكائنات الحية ذات الأحجام المختلفة تعمل كبيئة مختلفة. بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة ، فإن السطح الكلي الضخم لجزيئات التربة له أهمية خاصة ، حيث يتم امتصاص الغالبية العظمى من الكائنات الميكروبية عليها. يخلق تعقيد بيئة التربة مجموعة متنوعة من الظروف لمجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية: الهوائية واللاهوائية ، ومستهلكو المركبات العضوية والمعدنية. يتميز توزيع الكائنات الحية الدقيقة في التربة ببؤر صغيرة ، حيث يمكن استبدال مناطق بيئية مختلفة حتى على مدى بضعة ملليمترات.

لحيوانات التربة الصغيرة (الشكل 52 ، 53) ، والتي يتم دمجها تحت الاسم الحيوانات الدقيقة (البروتوزوا ، الروتيفيرا ، بطيئات المشية ، الديدان الخيطية ، إلخ) ، التربة عبارة عن نظام من الخزانات الصغيرة. في الأساس ، هم كائنات مائية. إنهم يعيشون في مسام التربة المليئة بالجاذبية أو المياه الشعرية ، ويمكن أن يكون جزء من الحياة ، مثل الكائنات الحية الدقيقة ، في حالة كثيفة على سطح الجزيئات في طبقات رقيقة من رطوبة الغشاء. يعيش العديد من هذه الأنواع في المسطحات المائية العادية. ومع ذلك ، فإن أشكال التربة أصغر بكثير من أشكال المياه العذبة ، بالإضافة إلى أنها تتميز بقدرتها على البقاء في حالة مشفرة لفترة طويلة ، في انتظار فترات غير مواتية. بينما يتراوح حجم الأميبات في المياه العذبة بين 50 و 100 ميكرون ، بينما يتراوح حجم الأميبات في التربة بين 10 و 15 ميكرون فقط. ممثلو الجلطات صغيرة بشكل خاص ، وغالبًا ما تكون 2-5 ميكرون فقط. تمتلك الشركات العملاقة في التربة أيضًا أحجامًا قزمة ، علاوة على ذلك ، يمكن أن تغير شكل الجسم بشكل كبير.

أرز. 52. اختبر تغذية الأميبا على البكتيريا الموجودة على أوراق قاع الغابة المتحللة

أرز. 53. الحيوانات الدقيقة في التربة (وفقًا لـ W. Dunger ، 1974):

1–4 - الأسواط؛ 5–8 - الأميبا العارية. 9-10 - وصية الأميبا. 11–13 - الشركات العملاقة 14–16 - الديدان. 17–18 - الروتيفر 19–20 – بطيئات المشية

بالنسبة للحيوانات الأكبر حجمًا ، تظهر التربة كنظام من الكهوف الضحلة. يتم تجميع هذه الحيوانات تحت الاسم الميزوفونا (الشكل 54). تتراوح أحجام ممثلي التربة المتوسطة من أعشار إلى 2-3 مم. تشمل هذه المجموعة بشكل أساسي مفصليات الأرجل: مجموعات عديدة من القراد ، والحشرات الأولية عديمة الأجنحة (ذيل الربيع ، والحشرات ذات الذيل ، والحشرات ثنائية الذيل) ، والأنواع الصغيرة من الحشرات المجنحة ، والمئويات السمفيلية ، وما إلى ذلك. ليس لديهم تكيفات خاصة للحفر. يزحفون على طول جدران تجاويف التربة بمساعدة الأطراف أو يتلوى مثل الدودة. يسمح لك هواء التربة المشبع ببخار الماء بالتنفس من خلال الأغطية. العديد من الأنواع ليس لديها نظام القصبة الهوائية. هذه الحيوانات حساسة جدًا للجفاف. الوسيلة الرئيسية للخلاص من تقلبات رطوبة الهواء بالنسبة لهم هي الحركة الداخلية. لكن إمكانية الهجرة إلى عمق تجاويف التربة محدودة بسبب الانخفاض السريع في قطر المسام ، لذلك يمكن فقط لأصغر الأنواع التحرك عبر آبار التربة. يمتلك ممثلو الحيوانات المتوسطة الأكبر حجمًا بعض التعديلات التي تسمح لهم بتحمل انخفاض مؤقت في رطوبة هواء التربة: المقاييس الواقية على الجسم ، وعدم نفاذية جزئية للتكامل ، وقذيفة صلبة سميكة الجدران مع ملحمة في تركيبة مع نظام القصبة الهوائية البدائي الذي يوفر التنفس.

أرز. 54. حيوانات التربة المتوسطة (لا خطر دبليو ، 1974):

1 - سلق كاذب 2 - جاما مضيئة جديدة ؛ 3–4 عث القشرة 5 - حريش pauroioda ؛ 6 - يرقة البعوض chironomid ؛ 7 - خنفساء من العائلة. Ptiliidae. 8–9 الربيع

يواجه ممثلو الحيوانات المتوسطة فترات فيضان التربة بالماء في فقاعات الهواء. يتم الاحتفاظ بالهواء حول أجسام الحيوانات بسبب مكوناتها غير المبللة ، والمجهزة أيضًا بالشعر ، والمقاييس ، وما إلى ذلك. تعمل فقاعة الهواء كنوع من "الخيشوم المادي" لحيوان صغير. يتم التنفس بسبب انتشار الأكسجين في طبقة الهواء من المياه المحيطة.

يمكن لممثلي الحيوانات الصغيرة والمتوسطة تحمل التجمد الشتوي للتربة ، لأن معظم الأنواع لا يمكنها النزول من الطبقات المعرضة لدرجات حرارة سلبية.

تسمى حيوانات التربة الأكبر حجمًا ، والتي يتراوح حجم جسمها من 2 إلى 20 ملم ، بالممثلين الحيوانات الكلية (الشكل 55). هذه هي يرقات الحشرات ، المئويات ، الانتشيتريد ، ديدان الأرض ، إلخ. بالنسبة لهم ، تعتبر التربة وسطًا كثيفًا يوفر مقاومة ميكانيكية كبيرة عند الحركة. تتحرك هذه الأشكال الكبيرة نسبيًا في التربة إما عن طريق توسيع الآبار الطبيعية عن طريق دفع جزيئات التربة ، أو عن طريق حفر ممرات جديدة. كلا وضعي الحركة يتركان بصمة على الهيكل الخارجي للحيوانات.

أرز. 55. الحيوانات الكبيرة في التربة (لا خطر دبليو ، 1974):

1 - دودة الأرض 2 – خشب. 3 – حريش labiopod. 4 – حريش ذو قدمين 5 - يرقة الخنفساء. 6 – انقر فوق يرقة الخنفساء. 7 – دب؛ 8 - يرقة يرقة

القدرة على التحرك على طول الثقوب الرقيقة ، تقريبًا دون اللجوء إلى الحفر ، متأصلة فقط في الأنواع التي لديها جسم ذو مقطع عرضي صغير يمكن أن ينحني بقوة في ممرات متعرجة (الدودة الألفية - الدروب والجيوفيل). دفع جزيئات التربة بعيدًا عن بعضها بسبب ضغط جدران الجسم ، تتحرك ديدان الأرض ، يرقات البعوض حريش ، وما إلى ذلك. بعد تثبيت الطرف الخلفي ، يتم ترقيق وإطالة الجزء الأمامي ، والتغلغل في شقوق التربة الضيقة ، ثم إصلاح الجزء الأمامي للجسم وزيادة قطره. في الوقت نفسه ، يتم إنشاء ضغط هيدروليكي قوي للسائل داخل التجويف غير القابل للضغط في المنطقة الممتدة بسبب عمل العضلات: في الديدان ، ومحتويات الأكياس الجوفية ، وفي التيبوليدات ، الدملمف. ينتقل الضغط عبر جدران الجسم إلى التربة ، وبالتالي يوسع الحيوان البئر. في الوقت نفسه ، لا يزال هناك ممر مفتوح ، مما يهدد بزيادة التبخر ومطاردة الحيوانات المفترسة. طورت العديد من الأنواع تكيفات مع نوع أكثر إيكولوجيًا من الحركة في التربة - الحفر بسد الممر الخلفي. يتم الحفر عن طريق تفكيك وجرف جزيئات التربة. لهذا الغرض ، تستخدم يرقات الحشرات المختلفة الطرف الأمامي للرأس والفك السفلي والأطراف الأمامية ، ويتم توسيعها وتقويتها بطبقة سميكة من الكيتين والعمود الفقري والنمو. في الطرف الخلفي من الجسم ، يتم تطوير أجهزة لتثبيت قوي - دعامات قابلة للسحب ، وأسنان ، وخطافات. لإغلاق الممر في الأجزاء الأخيرة ، يوجد لدى عدد من الأنواع منصة خاصة منخفضة الضغط ، محاطة بجوانب أو أسنان كيتينية ، نوع من عربة اليد. تتشكل مناطق مماثلة على ظهر الإليترا في خنافس اللحاء ، والتي تستخدمها أيضًا لسد الممرات بدقيق الحفر. إغلاق الممر خلفهم ، الحيوانات - سكان التربة دائمًا في غرفة مغلقة ، مشبعة بتبخر أجسامهم.

يتم إجراء تبادل الغازات لمعظم أنواع هذه المجموعة البيئية بمساعدة أعضاء الجهاز التنفسي المتخصصة ، ولكن إلى جانب ذلك ، يتم استكماله بتبادل الغازات من خلال المكونات. حتى أنه من الممكن التنفس الجلدي فقط ، على سبيل المثال ، في ديدان الأرض ، انتشيتريد.

يمكن أن تترك الحيوانات المختبئة طبقات حيث تنشأ ظروف غير مواتية. في الجفاف والشتاء ، تتركز في الطبقات العميقة ، عادة على بعد بضع عشرات من السنتيمترات من السطح.

Megafauna التربة عبارة عن حفريات كبيرة ، خاصة من بين الثدييات. يقضي عدد من الأنواع حياتها كلها في التربة (فئران الخلد ، فئران الخلد ، الزوكور ، مولات أوراسيا ، الشامات الذهبية

إفريقيا ، الشامات الجرابية في أستراليا ، إلخ). يصنعون أنظمة كاملة من الممرات والثقوب في التربة. يعكس المظهر والسمات التشريحية لهذه الحيوانات قدرتها على التكيف مع نمط الحياة تحت الأرض. لديهم عيون متخلفة ، وجسم مضغوط ، وعرق مع عنق قصير ، وفراء سميك قصير ، وأطراف حفر قوية مع مخالب قوية. تقوم فئران الخلد وفئران الخلد بفك الأرض باستخدام الأزاميل. يجب أيضًا تضمين oligochaetes الكبيرة ، خاصةً ممثلي عائلة Megascolecidae التي تعيش في المناطق المدارية ونصف الكرة الجنوبي ، في الحيوانات الضخمة في التربة. أكبرها ، الأسترالية Megascolides australis ، يصل طولها إلى 2.5 وحتى 3 أمتار.

بالإضافة إلى السكان الدائمين للتربة ، يمكن تمييز مجموعة بيئية كبيرة بين الحيوانات الكبيرة. سكان الجحر (السناجب المطحونة ، الغرير ، الجربوع ، الأرانب ، الغرير ، إلخ). تتغذى على السطح ، ولكنها تتكاثر ، وتسبت ، وتستريح ، وتهرب من الخطر في التربة. يستخدم عدد من الحيوانات الأخرى جحورها ، لتجد فيها مناخًا محليًا مناسبًا ومأوى من الأعداء. تتمتع Norniks بسمات هيكلية مميزة للحيوانات الأرضية ، ولكن لديها عدد من التعديلات المرتبطة بنمط حياة الحفر. على سبيل المثال ، يمتلك الغرير مخالب طويلة وعضلات قوية على الأطراف الأمامية ، ورأس ضيق ، وأذنين صغيرة. بالمقارنة مع الأرانب غير المختبئة ، فإن الأرانب لديها آذان وأرجل خلفية قصيرة بشكل ملحوظ ، وجمجمة أقوى ، وعظام وعضلات أقوى في الساعدين ، إلخ.

بالنسبة لعدد من السمات البيئية ، تعتبر التربة وسيطًا وسيطًا بين الماء والأرض. يتم تقريب التربة من البيئة المائية من خلال نظام درجة حرارتها ، وانخفاض محتوى الأكسجين في هواء التربة ، وتشبعها ببخار الماء ووجود الماء بأشكال أخرى ، ووجود الأملاح والمواد العضوية في محاليل التربة ، و القدرة على التحرك في ثلاثة أبعاد.

إن وجود هواء التربة ، وخطر الجفاف في الآفاق العليا ، والتغيرات الحادة في نظام درجة حرارة الطبقات السطحية تجعل التربة أقرب إلى بيئة الهواء.

تشير الخصائص البيئية الوسيطة للتربة كموطن للحيوانات إلى أن التربة لعبت دورًا خاصًا في تطور عالم الحيوان. بالنسبة للعديد من المجموعات ، ولا سيما المفصليات ، كانت التربة بمثابة وسيط يمكن من خلاله لسكان الأحياء المائية في الأصل التحول إلى أسلوب حياة برية وقهر الأرض. تم إثبات مسار تطور المفصليات من خلال أعمال M. S. Gilyarov (1912-1985).

4.4 الكائنات الحية كموطن

تعيش أنواع كثيرة من الكائنات غيرية التغذية في كائنات حية أخرى طوال حياتها أو جزءًا من دورة حياتها ، والتي تعمل أجسامها كبيئة تختلف اختلافًا كبيرًا في خصائصها عن الكائن الخارجي.

أرز. 56. من يصيب الفارس

أرز. 57. قطع المرارة على ورقة الزان مع يرقة من ذبابة المرارة Mikiola fagi

من سمات بيئة الأرض - الهواء أن الكائنات الحية التي تعيش هنا محاطة بالهواء ، وهو خليط من الغازات ، وليس مركباتها. يتميز الهواء كعامل بيئي بتركيبة ثابتة - فهو يحتوي على 78.08٪ نيتروجين وحوالي 20.9٪ أكسجين وحوالي 1٪ أرجون و 0.03٪ ثاني أكسيد كربون. بسبب ثاني أكسيد الكربون والماء ، يتم تصنيع المادة العضوية ويتم إطلاق الأكسجين. أثناء التنفس ، يحدث رد الفعل المعاكس لعملية التمثيل الضوئي - استهلاك الأكسجين. ظهر الأكسجين على الأرض منذ حوالي ملياري سنة ، عندما كان سطح كوكبنا يتشكل أثناء نشاط بركاني نشط. حدثت زيادة تدريجية في محتوى الأكسجين خلال العشرين مليون سنة الماضية. تم لعب الدور الرئيسي في هذا من خلال تطوير عالم نباتات الأرض والمحيطات. بدون هواء ، لا يمكن أن توجد نباتات ولا حيوانات ولا الكائنات الحية الدقيقة الهوائية. تتحرك معظم الحيوانات في هذه البيئة على ركيزة صلبة - التربة. يتميز الهواء كوسيط حي غازي بانخفاض الرطوبة والكثافة والضغط ، فضلًا عن احتوائه على نسبة عالية من الأكسجين. تختلف العوامل البيئية التي تعمل في بيئة الأرض والجو في عدد من الميزات المحددة: الضوء هنا أكثر كثافة مقارنة بالبيئات الأخرى ، وتخضع درجة الحرارة لتقلبات أقوى ، وتتنوع الرطوبة بشكل كبير اعتمادًا على الموقع الجغرافي وموسم ووقت يوم.

التكيف مع بيئة الهواء.

الأكثر تحديدًا بين سكان بيئة الهواء هي ، بالطبع ، الأشكال الطائرة. إن ميزات مظهر الكائن الحي تجعل من الممكن بالفعل ملاحظة تكيفاته مع الطيران. بادئ ذي بدء ، يتضح هذا من خلال شكل جسده.

شكل الجسم:

• تبسيط الجسم (الطيور) ،
• وجود طائرات للاعتماد على الهواء (أجنحة ، مظلة) ،
• بناء خفيف الوزن (عظام مجوفة) ،
• وجود أجنحة وأجهزة أخرى للطيران (الأغشية الطائرة ، على سبيل المثال) ،
• إراحة الأطراف (تقصير ، تقليل كتلة العضلات).

تتميز حيوانات الجري أيضًا بسمات مميزة تجعل من السهل التعرف على العداء الجيد ، وإذا تحرك بالقفز ، فإن الوثب:

• أطراف قوية ولكن خفيفة (حصان) ،
• تصغير أصابع القدم (الحصان ، الظباء) ،
• أطراف خلفية قوية جدًا وأطراف أمامية قصيرة (أرنبة ، كنغر) ،
• حوافر قرنية واقية على الأصابع (ذوات الحوافر والذرة).

الكائنات المتسلقة لديها مجموعة متنوعة من التكيفات. قد تكون مشتركة بين النباتات والحيوانات ، أو قد تختلف. للتسلق ، يمكن أيضًا استخدام شكل جسم غريب:

• جسم طويل رقيق ، يمكن أن تكون حلقاته بمثابة دعم عند التسلق (ثعبان ، ليانا) ،
• أطراف طويلة مرنة أو متشبثة ، وربما نفس الذيل (القرود) ؛
• نواتج الجسم - الهوائيات ، الخطافات ، الجذور (البازلاء ، العليق ، اللبلاب) ؛
• مخالب حادة على الأطراف أو مخالب طويلة ، أصابع معقوفة أو قوية الإمساك (السنجاب ، الكسل ، القرد) ؛
• عضلات الأطراف القوية ، مما يسمح لك بشد الجسم ورميها من فرع إلى فرع (إنسان الغاب ، جيبون).

اكتسبت بعض الكائنات الحية نوعًا من عالمية التكيف مع اثنين في وقت واحد. في أشكال التسلق ، من الممكن أيضًا الجمع بين علامات التسلق والطيران. يمكن للعديد منهم ، بعد أن تسلقوا شجرة طويلة ، القيام برحلات قفزات طويلة. هذه تكيفات مماثلة في سكان نفس الموطن. غالبًا ما توجد حيوانات قادرة على الجري السريع والطيران ، وتحمل في نفس الوقت كلا المجموعتين من هذه التكيفات.

هناك مجموعات من السمات التكيفية في الكائن الحي للحياة في بيئات مختلفة. هذه المجموعات المتوازية من التكيفات تحملها جميع الحيوانات البرمائية. بعض الكائنات المائية البحتة لديها أيضًا تكيفات للطيران. ضع في اعتبارك السمك الطائر أو حتى الحبار. يمكن استخدام تكيفات مختلفة لحل مشكلة بيئية واحدة. لذلك ، فإن وسيلة العزل الحراري في الدببة ، الثعالب القطبية هي الفراء الكثيف ، والتلوين الواقي. بفضل التلوين الوقائي ، يصعب تمييز الكائن الحي وبالتالي حمايته من الحيوانات المفترسة. يتحول بيض الطيور الموضوعة على الرمال أو على الأرض إلى اللون الرمادي والبني مع وجود بقع تشبه لون التربة المحيطة. في الحالات التي لا يتوفر فيها البيض للحيوانات المفترسة ، فإنها عادة ما تكون خالية من التلوين. غالبًا ما تكون اليرقات الفراشة خضراء ، أو ذات لون الأوراق ، أو داكنة ، لون اللحاء أو الأرض. الحيوانات الصحراوية ، كقاعدة عامة ، لها لون أصفر بني أو أصفر رملي. يعتبر التلوين الواقي أحادي اللون سمة مميزة لكل من الحشرات (الجراد) والسحالي الصغيرة ، وكذلك ذوات الحوافر الكبيرة (الظباء) والحيوانات المفترسة (الأسد). تشريح التلوين الواقي بالتناوب على شكل خطوط وبقع فاتحة وداكنة على الجسم. يصعب رؤية الحمر الوحشية والنمور بالفعل على مسافة 50-40 مترًا بسبب تزامن الخطوط على الجسم مع تناوب الضوء والظل في المنطقة المحيطة. تشريح التلوين ينتهك مفهوم ملامح الجسم ، والتلوين المخيف (التحذيري) يوفر أيضًا الحماية للكائنات الحية من الأعداء. عادة ما يكون التلوين الساطع سمة مميزة للحيوانات السامة ويحذر الحيوانات المفترسة من عدم صلاحية هدف هجومهم. كانت فعالية التلوين التحذيري سبب ظاهرة مثيرة للاهتمام للغاية - التقليد - التقليد. التكوينات على شكل غطاء كيتيني صلب في المفصليات (خنافس ، سرطان البحر) ، قذائف في الرخويات ، حراشف في التماسيح ، قذائف في المدرع والسلاحف تحميهم جيدًا من العديد من الأعداء. تخدم ريشات القنفذ والنيص نفس الشيء. تحسين جهاز الحركة والجهاز العصبي والحواس وتطوير وسائل الهجوم في الحيوانات المفترسة. الأعضاء الكيميائية للحشرات حساسة بشكل مثير للدهشة. تنجذب ذكور عث الغجر برائحة غدة رائحة الأنثى من مسافة 3 كم. في بعض الفراشات ، تكون حساسية مستقبلات التذوق أكبر 1000 مرة من حساسية مستقبلات اللسان البشري. الحيوانات المفترسة الليلية ، مثل البوم ، ترى تمامًا في الظلام. تتمتع بعض الثعابين بقدرة متطورة على تحديد الموقع بالحرارة. يميزون الأشياء عن بعد إذا كان الاختلاف في درجة حرارتها 0.2 درجة مئوية فقط.

أكاديمية سانت بطرسبرغ الحكومية

طب بيطري.

قسم البيولوجيا العامة وعلم البيئة وعلم الأنسجة.

ملخص عن البيئة حول الموضوع:

البيئة الأرضية والجوية ، عواملها

وتكيف الكائنات الحية معها

أنجزه: طالب في السنة الأولى

يا مجموعة Pyatochenko N.L.

تحقق من: أستاذ مشارك بالقسم

فاخميستروفا س.

سان بطرسبرج

مقدمة

شروط الحياة (شروط الوجود) هي مجموعة من العناصر الضرورية للجسد ، والتي يرتبط بها ارتباطًا وثيقًا والتي بدونها لا يمكن أن توجد.

تسمى تكيفات الكائن الحي مع بيئته بالتكيفات. القدرة على التكيف هي إحدى الخصائص الرئيسية للحياة بشكل عام ، مما يوفر إمكانية وجودها وبقائها وتكاثرها. يتجلى التكيف على مستويات مختلفة - من الكيمياء الحيوية للخلايا وسلوك الكائنات الحية الفردية إلى بنية وعمل المجتمعات والنظم البيئية. تنشأ التكيفات وتتغير أثناء تطور الأنواع.

تسمى الخصائص أو عناصر البيئة المنفصلة التي تؤثر على الكائنات الحية بالعوامل البيئية. تتنوع العوامل البيئية. لديهم طبيعة مختلفة وخصوصية العمل. تنقسم العوامل البيئية إلى مجموعتين كبيرتين: اللاأحيائية والحيوية.

العوامل غير الحيوية- هذه مجموعة من ظروف البيئة غير العضوية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية: درجة الحرارة ، والضوء ، والإشعاع المشع ، والضغط ، ورطوبة الهواء ، وتركيب الملح في الماء ، إلخ.

العوامل الحيوية هي جميع أشكال تأثير الكائنات الحية على بعضها البعض. يتعرض كل كائن حي باستمرار للتأثير المباشر أو غير المباشر للآخرين ، والدخول في اتصال مع ممثلي الأنواع الخاصة به وأنواع أخرى.

في بعض الحالات ، يتم فصل العوامل البشرية المنشأ إلى مجموعة مستقلة جنبًا إلى جنب مع العوامل الحيوية وغير الحيوية ، مما يؤكد التأثير غير العادي للعامل البشري المنشأ.

العوامل البشرية هي جميع أشكال نشاط المجتمع البشري التي تؤدي إلى تغيير في الطبيعة كموطن لأنواع أخرى أو تؤثر بشكل مباشر على حياتها. تستمر أهمية التأثير البشري على العالم الحي للأرض في النمو بسرعة.

يمكن أن تكون التغييرات في العوامل البيئية بمرور الوقت:

1) منتظم - ثابت ، تغيير قوة التأثير فيما يتعلق بالوقت من اليوم أو موسم السنة أو إيقاع المد والجزر في المحيط ؛

2) غير منتظم ، دون فترات دورية واضحة ، على سبيل المثال ، التغيرات في الأحوال الجوية في سنوات مختلفة ، والعواصف ، والأمطار الغزيرة ، والتدفقات الطينية ، وما إلى ذلك ؛

3) يتم توجيهها على فترات زمنية معينة أو طويلة ، على سبيل المثال ، تبريد أو ارتفاع درجة حرارة المناخ ، أو زيادة نمو الخزان ، إلخ.

يمكن أن يكون للعوامل البيئية تأثيرات مختلفة على الكائنات الحية:

1) كمهيجات ، تسبب تغيرات تكيفية في الوظائف الفسيولوجية والكيميائية الحيوية ؛

2) كقيود تتسبب في استحالة الوجود في البيانات

الظروف؛

3) كمعدلات تسبب تغيرات تشريحية وشكلية في الكائنات الحية ؛

4) كإشارات تشير إلى تغيير في عوامل أخرى.

على الرغم من التنوع الكبير في العوامل البيئية ، يمكن تمييز عدد من الأنماط العامة في طبيعة تفاعلها مع الكائنات الحية وفي ردود فعل الكائنات الحية.

شدة العامل البيئي ، الأكثر ملاءمة لحياة الكائن الحي ، هو الأمثل ، وإعطاء أسوأ تأثير هو الأكثر تشاؤمًا ، أي الظروف التي يتم فيها منع النشاط الحيوي للكائن إلى أقصى حد ، ولكن لا يزال من الممكن أن يظل موجودًا. لذلك ، عند زراعة النباتات في ظروف درجات حرارة مختلفة ، ستكون النقطة التي يتم فيها ملاحظة النمو الأقصى هي الأمثل. في معظم الحالات ، يكون هذا نطاق درجة حرارة معينًا لعدة درجات ، لذلك من الأفضل هنا التحدث عن المنطقة المثلى. نطاق درجة الحرارة بالكامل (من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى) ، والذي لا يزال النمو ممكنًا ، يسمى نطاق الاستقرار (التحمل) ، أو التحمل. النقطة التي تحد من درجات الحرارة الصالحة للسكن (أي الحد الأدنى والأقصى) هي حد الاستقرار. بين المنطقة المثلى وحد الاستقرار ، مع اقتراب الأخير ، يعاني النبات من إجهاد متزايد ، أي نحن نتحدث عن مناطق التوتر ، أو مناطق الاضطهاد ، في نطاق الاستقرار

اعتماد تأثير العامل البيئي على شدته (وفقًا لـ V.A. Radkevich ، 1977)

عندما يتحرك المقياس لأعلى ولأسفل ، لا يزداد الإجهاد فحسب ، ولكن في النهاية ، عند الوصول إلى حدود مقاومة الكائن الحي ، يحدث موته. يمكن إجراء تجارب مماثلة لاختبار تأثير العوامل الأخرى. ستتبع النتائج بيانياً نوعاً مماثلاً من المنحنيات.

بيئة الحياة الأرضية والجوية وخصائصها وأشكال التكيف معها.

تتطلب الحياة على الأرض مثل هذه التعديلات التي كانت ممكنة فقط في الكائنات الحية عالية التنظيم. تعد بيئة الأرض والهواء أكثر صعوبة للحياة ، فهي تتميز بمحتوى عالي من الأكسجين ، وكمية صغيرة من بخار الماء ، وكثافة منخفضة ، إلخ. أدى هذا إلى تغيير كبير في ظروف التنفس وتبادل المياه وحركة الكائنات الحية.

تحدد كثافة الهواء المنخفضة قوة الرفع المنخفضة وقدرة التحمل الضئيلة. يجب أن يكون للكائنات الهوائية نظام دعم خاص بها يدعم الجسم: النباتات - مجموعة متنوعة من الأنسجة الميكانيكية ، والحيوانات - هيكل عظمي صلب أو هيدروستاتيكي. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط جميع سكان بيئة الهواء ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض ، مما يخدمهم في التعلق والدعم.

توفر كثافة الهواء المنخفضة مقاومة منخفضة للحركة. لذلك ، اكتسبت العديد من الحيوانات البرية القدرة على الطيران. تكيفت 75٪ من جميع الكائنات الأرضية ، خاصة الحشرات والطيور ، على الطيران النشط.

نظرًا لحركة الهواء ، والتدفقات الرأسية والأفقية للكتل الهوائية الموجودة في الطبقات السفلية من الغلاف الجوي ، فإن الطيران السلبي ممكن للكائنات الحية. في هذا الصدد ، طورت العديد من الأنواع anemochory - إعادة التوطين بمساعدة التيارات الهوائية. Anemochory هي سمة من سمات الأبواغ ، بذور وفواكه النباتات ، الخراجات الأولية ، الحشرات الصغيرة ، العناكب ، إلخ. تسمى الكائنات الحية التي يتم نقلها بشكل سلبي بواسطة التيارات الهوائية بشكل جماعي العوالق الهوائية.

توجد الكائنات الأرضية في ظروف ضغط منخفض نسبيًا بسبب كثافة الهواء المنخفضة. عادة ما يساوي 760 ملم زئبق. مع زيادة الارتفاع ، ينخفض ​​الضغط. الضغط المنخفض قد يحد من توزيع الأنواع في الجبال. بالنسبة للفقاريات ، يبلغ الحد الأعلى للحياة حوالي 60 ملم. يؤدي انخفاض الضغط إلى انخفاض في إمداد الأكسجين وجفاف الحيوانات بسبب زيادة معدل التنفس. تقريبا نفس حدود التقدم في الجبال لديها نباتات أعلى. أقوى إلى حد ما هي المفصليات التي يمكن العثور عليها على الأنهار الجليدية فوق خط الغطاء النباتي.

تكوين الغاز في الهواء. بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية لبيئة الهواء ، فإن خواصها الكيميائية مهمة جدًا لوجود الكائنات الأرضية. إن تركيبة الغاز في الهواء في الطبقة السطحية للغلاف الجوي متجانسة تمامًا من حيث محتوى المكونات الرئيسية (النيتروجين - 78.1٪ ، الأكسجين - 21.0٪ ، الأرجون 0.9٪ ، ثاني أكسيد الكربون - 0.003٪ من حيث الحجم).

ساهم محتوى الأكسجين العالي في زيادة التمثيل الغذائي للكائنات الأرضية مقارنة بالكائنات المائية الأولية. في البيئة الأرضية ، على أساس الكفاءة العالية لعمليات الأكسدة في الجسم ، نشأت الحرارة المثلية للحيوان. الأكسجين ، بسبب محتواه العالي المستمر في الهواء ، ليس عاملاً مقيدًا للحياة في البيئة الأرضية.

يمكن أن يختلف محتوى ثاني أكسيد الكربون في مناطق معينة من الطبقة السطحية للهواء ضمن حدود كبيرة إلى حد ما. زيادة تشبع الهواء بأول أكسيد الكربون؟ يحدث في مناطق النشاط البركاني ، بالقرب من الينابيع الحرارية والمنافذ الأخرى لهذا الغاز تحت الأرض. في التركيزات العالية ، يكون ثاني أكسيد الكربون سامًا. في الطبيعة ، مثل هذه التركيزات نادرة. يبطئ محتوى ثاني أكسيد الكربون المنخفض من عملية التمثيل الضوئي. في ظل الظروف الداخلية ، يمكنك زيادة معدل التمثيل الضوئي عن طريق زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون. يستخدم هذا في ممارسة البيوت البلاستيكية والدفيئات.

نيتروجين الهواء بالنسبة لمعظم سكان البيئة الأرضية هو غاز خامل ، لكن الكائنات الحية الدقيقة الفردية (بكتيريا العقيدات ، بكتيريا النيتروجين ، الطحالب الخضراء المزرقة ، إلخ) لديها القدرة على ربطها وإشراكها في الدورة البيولوجية للمواد.

يعد نقص الرطوبة أحد السمات الأساسية لبيئة الحياة الأرضية والجوية. كان التطور الكامل للكائنات الأرضية تحت علامة التكيف مع استخراج الرطوبة والحفاظ عليها. إن أنماط الرطوبة البيئية على الأرض متنوعة للغاية - من التشبع الكامل والثابت للهواء ببخار الماء في بعض مناطق المناطق المدارية إلى غيابها شبه الكامل في الهواء الجاف للصحاري. كما أن التباين اليومي والموسمي لمحتوى بخار الماء في الغلاف الجوي مهم أيضًا. يعتمد الإمداد المائي للكائنات الأرضية أيضًا على طريقة هطول الأمطار ، ووجود الخزانات ، واحتياطيات رطوبة التربة ، وقرب المياه الجوفية ، وما إلى ذلك.

أدى ذلك إلى تطوير التكيفات في الكائنات الأرضية لأنظمة إمدادات المياه المختلفة.

نظام درجة الحرارة. السمة المميزة التالية للبيئة الجوية - الأرضية هي التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة. في معظم مناطق اليابسة ، تبلغ اتساع درجات الحرارة اليومية والسنوية عشرات الدرجات. تختلف مقاومة تغيرات درجات الحرارة في بيئة سكان الأرض اختلافًا كبيرًا ، اعتمادًا على الموطن المعين الذي يعيشون فيه. ومع ذلك ، بشكل عام ، الكائنات الحية الأرضية أكثر حرارة من الكائنات المائية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن ظروف الحياة في بيئة الأرض والجو معقدة بسبب وجود تغيرات الطقس. الطقس - تتغير حالات الغلاف الجوي باستمرار بالقرب من السطح المستعير ، حتى ارتفاع حوالي 20 كم (حدود طبقة التروبوسفير). تتجلى تقلبات الطقس في التباين المستمر لمزيج من العوامل البيئية مثل درجة الحرارة ، ورطوبة الهواء ، والغيوم ، وهطول الأمطار ، وقوة الرياح واتجاهها ، إلخ. نظام الطقس طويل المدى يميز مناخ المنطقة. لا يشمل مفهوم "المناخ" متوسط ​​قيم الظواهر الجوية فحسب ، بل يشمل أيضًا مسارها السنوي واليومي وانحرافها عنها وتواترها. يتم تحديد المناخ من خلال الظروف الجغرافية للمنطقة. تُقاس العوامل المناخية الرئيسية - درجة الحرارة والرطوبة - بكمية هطول الأمطار وتشبع الهواء ببخار الماء.

بالنسبة لمعظم الكائنات الأرضية ، وخاصة الصغيرة منها ، فإن مناخ المنطقة ليس مهمًا بقدر أهمية ظروف موطنها المباشر. في كثير من الأحيان ، تغير العناصر المحلية للبيئة (التضاريس ، والتعرض ، والغطاء النباتي ، وما إلى ذلك) نظام درجات الحرارة ، والرطوبة ، والضوء ، وحركة الهواء في منطقة معينة بطريقة تختلف اختلافًا كبيرًا عن الظروف المناخية للمنطقة. تسمى هذه التعديلات في المناخ ، والتي تتشكل في الطبقة السطحية من الهواء ، بالمناخ المحلي. في كل منطقة ، يتنوع المناخ المحلي للغاية. يمكن التمييز بين المناخات الصغيرة في المناطق الصغيرة جدًا.

النظام الخفيف للبيئة الأرضية - الجوية له أيضًا بعض الميزات. كثافة وكمية الضوء هنا هي الأكبر وعمليا لا تحد من عمر النباتات الخضراء ، كما هو الحال في الماء أو التربة. على الأرض ، من الممكن وجود أنواع محبة للضوء للغاية. بالنسبة للغالبية العظمى من الحيوانات البرية ذات النشاط النهاري وحتى الليلي ، تعد الرؤية إحدى الطرق الرئيسية للتوجيه. في الحيوانات البرية ، الرؤية ضرورية للعثور على الفريسة ، وحتى أن العديد من الأنواع لديها رؤية الألوان. في هذا الصدد ، يطور الضحايا ميزات تكيفية مثل رد الفعل الدفاعي ، والتغطية والتلوين التحذيري ، والتقليد ، وما إلى ذلك.

في الحياة المائية ، تكون مثل هذه التكيفات أقل تطوراً. يرتبط ظهور الزهور ذات الألوان الزاهية للنباتات العليا أيضًا بخصائص جهاز الملقحات ، وفي النهاية بالنظام الخفيف للبيئة.

إن تضاريس الأرض وخصائصها هي أيضًا شروط حياة الكائنات الأرضية ، وقبل كل شيء ، النباتات. تتحد خصائص سطح الأرض التي لها تأثير بيئي على سكانها بواسطة "عوامل بيئية متآكلة" (من الكلمة اليونانية "edafos" - "التربة").

فيما يتعلق بالخصائص المختلفة للتربة ، يمكن تمييز عدد من المجموعات البيئية للنباتات. لذلك ، وفقًا لرد الفعل على حموضة التربة ، يميزون:

1) الأنواع المحبة للحمض - تنمو في التربة الحمضية برقم هيدروجيني لا يقل عن 6.7 (نباتات مستنقعات الطحالب) ؛

2) تميل العدلات إلى النمو في التربة ذات الرقم الهيدروجيني 6.7-7.0 (معظم النباتات المزروعة) ؛

3) ينمو نبات القوام عند درجة حموضة تزيد عن 7.0 (موردوفنيك ، شقائق النعمان) ؛

4) يمكن أن تنمو الأنواع غير المبالية في التربة ذات قيم الأس الهيدروجيني المختلفة (زنبق الوادي).

تختلف النباتات أيضًا فيما يتعلق برطوبة التربة. تنحصر أنواع معينة في ركائز مختلفة ، على سبيل المثال ، تنمو النباتات الصخرية في التربة الصخرية ، وتعيش نباتات البازموفيت في رمال تتدفق بحرية.

تؤثر التضاريس وطبيعة التربة على خصوصيات حركة الحيوانات: على سبيل المثال ، ذوات الحوافر ، والنعام ، والحبارى الذين يعيشون في مساحات مفتوحة ، وأرض صلبة ، لتعزيز النفور عند الجري. في السحالي التي تعيش في رمال فضفاضة ، تكون الأصابع مهدبة بمقاييس قرنية تزيد من الدعم. بالنسبة لسكان الأرض الذين يحفرون الثقوب ، فإن التربة الكثيفة غير مواتية. تؤثر طبيعة التربة في بعض الحالات على توزيع الحيوانات البرية التي تحفر ثقوبًا أو تحفر في الأرض ، أو تضع بيضًا في التربة ، إلخ.

حول تكوين الهواء.

يتكون تكوين الغاز في الهواء الذي نتنفسه من 78٪ نيتروجين و 21٪ أكسجين و 1٪ غازات أخرى. لكن في أجواء المدن الصناعية الكبيرة ، غالبًا ما يتم انتهاك هذه النسبة. تتكون نسبة كبيرة من الشوائب الضارة الناجمة عن الانبعاثات من الشركات والمركبات. يجلب النقل بالسيارات العديد من الشوائب إلى الغلاف الجوي: الهيدروكربونات ذات التركيب غير المعروف ، والبنزو (أ) البيرين ، وثاني أكسيد الكربون ، ومركبات الكبريت والنيتروجين ، والرصاص ، وأول أكسيد الكربون.

يتكون الغلاف الجوي من مزيج من عدد من الغازات - الهواء ، حيث يتم تعليق الشوائب الغروية - الغبار والقطرات والبلورات وما إلى ذلك. يتغير تكوين الهواء الجوي قليلاً مع الارتفاع. ومع ذلك ، بدءًا من ارتفاع حوالي 100 كم ، إلى جانب الأكسجين الجزيئي والنيتروجين ، يظهر الأكسجين الذري أيضًا كنتيجة لتفكك الجزيئات ، ويبدأ الفصل الجاذبي للغازات. فوق 300 كم ، يسود الأكسجين الذري في الغلاف الجوي ، وأكثر من 1000 كم - الهيليوم ثم الهيدروجين الذري. يتناقص ضغط الغلاف الجوي وكثافته مع الارتفاع ؛ يتركز حوالي نصف الكتلة الكلية للغلاف الجوي في أقل من 5 كم ، 9/10 - في أقل من 20 كم و 99.5 ٪ - في 80 كم الأدنى. على ارتفاعات حوالي 750 كم ، تنخفض كثافة الهواء إلى 10-10 جم / م 3 (بينما تكون بالقرب من سطح الأرض حوالي 103 جم / م 3) ، ولكن حتى هذه الكثافة المنخفضة لا تزال كافية لحدوث الشفق القطبي. الغلاف الجوي ليس له حدود عليا حادة ؛ كثافة الغازات المكونة لها

يتكون تكوين الهواء الجوي الذي يتنفسه كل منا من عدة غازات ، أهمها: النيتروجين (78.09٪) والأكسجين (20.95٪) والهيدروجين (0.01٪) وثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) (0.03٪) وخامل. الغازات (0.93٪). بالإضافة إلى ذلك ، هناك دائمًا كمية معينة من بخار الماء في الهواء ، والتي تتغير مقدارها دائمًا مع درجة الحرارة: فكلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد محتوى البخار والعكس صحيح. بسبب التقلبات في كمية بخار الماء في الهواء ، فإن نسبة الغازات فيه متغيرة أيضًا. جميع الغازات في الهواء عديمة اللون والرائحة. يختلف وزن الهواء ليس فقط حسب درجة الحرارة ، ولكن أيضًا على محتوى بخار الماء فيه. في نفس درجة الحرارة ، يكون وزن الهواء الجاف أكبر من وزن الهواء الرطب ، لأن بخار الماء أخف بكثير من بخار الهواء.

يوضح الجدول تركيبة الغاز في الغلاف الجوي في نسبة الكتلة الحجمية ، بالإضافة إلى عمر المكونات الرئيسية:

مكون	٪ بالصوت	٪ كتلة
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
أر	0,933	1,292
ثاني أكسيد الكربون	0,03	0,046
ني	1,8 10-3	1,4 10-3
هو	4,6 10-4	6,4 10-5
CH4	1,52 10-4	8,4 10-5
كرونة	1,14 10-4	3 10-4
H2	5 10-5	8 10-5
N2O	5 10-5	8 10-5
Xe	8,6 10-6	4 10-5
O3	3 10-7 - 3 10-6	5 10-7 - 5 10-6
آكانيوز	6 10-18	4,5 10-17

تتغير خصائص الغازات التي يتكون منها الهواء الجوي تحت الضغط.

على سبيل المثال: الأكسجين تحت ضغط أكثر من 2 الغلاف الجوي له تأثير سام على الجسم.

النيتروجين تحت ضغط أكثر من 5 أجواء له تأثير مخدر (تسمم النيتروجين). يؤدي الارتفاع السريع من العمق إلى داء تخفيف الضغط بسبب الإطلاق السريع لفقاعات النيتروجين من الدم ، كما لو كانت تزبده.

تؤدي زيادة ثاني أكسيد الكربون بنسبة تزيد عن 3٪ في خليط الجهاز التنفسي إلى الوفاة.

كل مكون من مكونات الهواء ، مع زيادة الضغط إلى حدود معينة ، يصبح سمًا يمكن أن يسمم الجسم.

دراسات تكوين الغاز في الغلاف الجوي. كيمياء الغلاف الجوي

بالنسبة لتاريخ التطور السريع لفرع علم صغير نسبيًا يسمى كيمياء الغلاف الجوي ، فإن مصطلح "طفرة" (رمي) المستخدم في الرياضات عالية السرعة هو الأنسب. ربما كانت الطلقة من مسدس البداية مقالتين نُشرتا في أوائل السبعينيات. لقد تعاملوا مع التدمير المحتمل لأوزون الستراتوسفير بواسطة أكاسيد النيتروجين - NO و NO2. الأول ينتمي إلى الحائز على جائزة نوبل في المستقبل ، ثم موظف في جامعة ستوكهولم ، P. Krutzen ، الذي اعتبر أن المصدر المحتمل لأكاسيد النيتروجين في الستراتوسفير هو أكسيد النيتروز N2O الذي يتحلل تحت تأثير أشعة الشمس. اقترح مؤلف المقال الثاني ، وهو كيميائي من جامعة كاليفورنيا في بيركلي جي جونستون ، أن أكاسيد النيتروجين تظهر في طبقة الستراتوسفير نتيجة للنشاط البشري ، أي من انبعاثات منتجات الاحتراق من المحركات النفاثة على ارتفاعات عالية. الطائرات.

بالطبع ، لم تنشأ الفرضيات المذكورة أعلاه من الصفر. كانت نسبة المكونات الرئيسية على الأقل في الهواء الجوي - جزيئات النيتروجين والأكسجين وبخار الماء وما إلى ذلك - معروفة قبل ذلك بكثير. بالفعل في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. في أوروبا ، تم إجراء قياسات لتركيز الأوزون في الهواء السطحي. في ثلاثينيات القرن الماضي ، اكتشف العالم الإنجليزي S. Chapman آلية تكوين الأوزون في جو أكسجين خالص ، مما يشير إلى مجموعة من تفاعلات ذرات وجزيئات الأكسجين ، وكذلك الأوزون في غياب أي مكونات هوائية أخرى. ومع ذلك ، في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، أظهرت قياسات صواريخ الأرصاد الجوية أن طبقة الأوزون في الستراتوسفير كانت أقل بكثير مما ينبغي أن تكون عليه وفقًا لدورة تفاعل تشابمان. على الرغم من أن هذه الآلية لا تزال أساسية حتى يومنا هذا ، فقد أصبح من الواضح أن هناك بعض العمليات الأخرى التي تشارك بنشاط أيضًا في تكوين الأوزون الجوي.

من الجدير بالذكر أنه بحلول بداية السبعينيات ، تم الحصول على المعرفة في مجال كيمياء الغلاف الجوي بشكل أساسي بفضل جهود العلماء الفرديين ، الذين لم يكن بحثهم متحدًا بأي مفهوم مهم اجتماعيًا وكان في الغالب أكاديميًا بحتًا. شيء آخر هو عمل جونستون: وفقًا لحساباته ، فإن 500 طائرة ، تطير 7 ساعات في اليوم ، يمكن أن تقلل كمية الأوزون الستراتوسفير بنسبة 10٪ على الأقل! وإذا كانت هذه التقييمات عادلة ، فإن المشكلة ستصبح على الفور مشكلة اجتماعية واقتصادية ، لأنه في هذه الحالة ، سيتعين على جميع برامج تطوير طيران النقل الأسرع من الصوت والبنية التحتية ذات الصلة أن تخضع لتعديل كبير ، وربما حتى الإغلاق. بالإضافة إلى ذلك ، ولأول مرة ظهر السؤال حقًا أن النشاط البشري لا يمكن أن يتسبب في كارثة محلية ، بل عالمية. بطبيعة الحال ، في الوضع الحالي ، كانت النظرية بحاجة إلى تحقق صارم للغاية وفي نفس الوقت تحقق سريعًا.

تذكر أن جوهر الفرضية أعلاه هو أن أكسيد النيتريك يتفاعل مع الأوزون NO + O3 ® NO2 + O2 ، ثم يتفاعل ثاني أكسيد النيتروجين المتكون في هذا التفاعل مع ذرة الأكسجين NO2 + O ® NO + O2 ، وبالتالي استعادة وجود NO في الغلاف الجوي ، بينما يُفقد جزيء الأوزون بشكل غير قابل للاسترداد. في هذه الحالة ، يتكرر مثل هذا الزوج من التفاعلات ، التي تشكل دورة النيتروجين التحفيزية لتدمير الأوزون ، حتى تؤدي أي عمليات كيميائية أو فيزيائية إلى إزالة أكاسيد النيتروجين من الغلاف الجوي. لذلك ، على سبيل المثال ، يتأكسد NO2 إلى حمض النيتريك HNO3 ، وهو شديد الذوبان في الماء ، وبالتالي يتم إزالته من الغلاف الجوي عن طريق السحب والترسيب. تعتبر الدورة التحفيزية للنيتروجين فعالة للغاية: حيث يتمكن جزيء واحد من أكسيد النيتروجين من تدمير عشرات الآلاف من جزيئات الأوزون أثناء تواجده في الغلاف الجوي.

ولكن ، كما تعلم ، لا تأتي المتاعب وحدها. وسرعان ما اكتشف متخصصون من جامعات أمريكية - ميتشيجان (R. Stolyarsky و R. Cicerone) وهارفارد (S. Wofsi و M. وفقًا لتقديراتهم ، كانت دورة الكلور التحفيزية لتدمير الأوزون (تفاعلات Cl + O3 ® ClO + O2 و ClO + O ® Cl + O2) أكثر كفاءة بعدة مرات من دورة النيتروجين. كان السبب الوحيد للتفاؤل الحذر هو أن كمية الكلور الطبيعي في الغلاف الجوي صغيرة نسبيًا ، مما يعني أن التأثير الكلي لتأثيره على الأوزون قد لا يكون قويًا للغاية. ومع ذلك ، فقد تغير الوضع بشكل كبير عندما وجد موظفو جامعة كاليفورنيا في إيرفين ، إس. رولاند و إم مولينا ، في عام 1974 ، أن مصدر الكلور في الستراتوسفير هو مركبات الكلورو فلورو هيدروكربون (CFCs) ، والتي تستخدم على نطاق واسع في التبريد. الوحدات ، عبوات الهباء الجوي ، إلخ. نظرًا لكونها غير قابلة للاشتعال وغير سامة وسلبية كيميائيًا ، يتم نقل هذه المواد ببطء عن طريق التيارات الهوائية الصاعدة من سطح الأرض إلى طبقة الستراتوسفير ، حيث يتم تدمير جزيئاتها بواسطة ضوء الشمس ، مما يؤدي إلى إطلاق ذرات الكلور الحرة. زاد الإنتاج الصناعي لمركبات الكربون الكلورية فلورية ، الذي بدأ في الثلاثينيات من القرن الماضي ، وانبعاثاتها في الغلاف الجوي بشكل مطرد في جميع السنوات اللاحقة ، خاصة في السبعينيات والثمانينيات. وهكذا ، في غضون فترة زمنية قصيرة جدًا ، حدد المنظرون مشكلتين في كيمياء الغلاف الجوي ناتجة عن التلوث الشديد الناتج عن الأنشطة البشرية.

ومع ذلك ، من أجل اختبار صلاحية الفرضيات المقترحة ، كان من الضروري أداء العديد من المهام.

أولاً،توسيع نطاق البحث المخبري ، حيث سيكون من الممكن تحديد أو توضيح معدلات التفاعلات الكيميائية الضوئية بين المكونات المختلفة للهواء الجوي. يجب أن يقال أن البيانات الضئيلة جدًا عن هذه السرعات التي كانت موجودة في ذلك الوقت كانت تحتوي أيضًا على أخطاء عادلة (تصل إلى عدة مئات في المائة). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الظروف التي أجريت في ظلها القياسات ، كقاعدة عامة ، لم تتوافق كثيرًا مع حقائق الغلاف الجوي ، مما أدى إلى تفاقم الخطأ بشكل خطير ، لأن شدة معظم التفاعلات تعتمد على درجة الحرارة ، وأحيانًا على الضغط أو الهواء الجوي كثافة.

ثانيًا،دراسة الخصائص الإشعاعية والبصرية بشكل مكثف لعدد من غازات الغلاف الجوي الصغيرة في ظروف المختبر. يتم تدمير جزيئات عدد كبير من مكونات الهواء الجوي بواسطة الأشعة فوق البنفسجية للشمس (في تفاعلات التحلل الضوئي) ، من بينها ليس فقط مركبات الكربون الكلورية فلورية المذكورة أعلاه ، ولكن أيضًا الأكسجين الجزيئي والأوزون وأكاسيد النيتروجين وغيرها الكثير. لذلك ، كانت تقديرات معاملات كل تفاعل تحلل ضوئي ضرورية ومهمة للتكاثر الصحيح للعمليات الكيميائية في الغلاف الجوي كما كانت معدلات التفاعلات بين الجزيئات المختلفة.

ثالثا،كان من الضروري إنشاء نماذج رياضية قادرة على وصف التحولات الكيميائية المتبادلة لمكونات الهواء الجوي على أكمل وجه ممكن. كما ذكرنا سابقًا ، يتم تحديد إنتاجية تدمير الأوزون في الدورات التحفيزية من خلال مدة بقاء المحفز (NO ، Cl ، أو غيره) في الغلاف الجوي. من الواضح أن مثل هذا المحفز ، بشكل عام ، يمكن أن يتفاعل مع أي من العشرات من مكونات الهواء في الغلاف الجوي ، ويتحلل سريعًا في العملية ، ومن ثم يكون الضرر الذي يلحق بأوزون الستراتوسفير أقل بكثير مما هو متوقع. من ناحية أخرى ، عندما تحدث العديد من التحولات الكيميائية في الغلاف الجوي كل ثانية ، فمن المحتمل تمامًا أن يتم تحديد آليات أخرى تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على تكوين وتدمير الأوزون. أخيرًا ، مثل هذه النماذج قادرة على تحديد وتقييم أهمية التفاعلات الفردية أو مجموعاتها في تكوين الغازات الأخرى التي تشكل الهواء الجوي ، فضلاً عن السماح بحساب تركيزات الغازات التي يتعذر الوصول إليها للقياسات.

وأخيراكان من الضروري تنظيم شبكة واسعة لقياس محتوى الغازات المختلفة في الهواء ، بما في ذلك مركبات النيتروجين والكلور وغيرها ، باستخدام المحطات الأرضية ، وإطلاق بالونات الطقس وصواريخ الأرصاد الجوية ، ورحلات الطائرات لهذا الغرض. بالطبع ، كان إنشاء قاعدة بيانات هو أكثر المهام تكلفة ، والتي لا يمكن حلها في وقت قصير. ومع ذلك ، يمكن للقياسات فقط أن توفر نقطة انطلاق للبحث النظري ، كونها في نفس الوقت محكًا لحقيقة الفرضيات المعبر عنها.

منذ بداية السبعينيات ، تم نشر مجموعات خاصة ومحدثة باستمرار تحتوي على معلومات عن جميع التفاعلات المهمة في الغلاف الجوي ، بما في ذلك تفاعلات التحلل الضوئي ، مرة واحدة على الأقل كل ثلاث سنوات. علاوة على ذلك ، فإن الخطأ في تحديد معاملات التفاعلات بين المكونات الغازية للهواء اليوم هو ، كقاعدة عامة ، 10-20٪.

شهد النصف الثاني من هذا العقد تطورًا سريعًا لنماذج تصف التحولات الكيميائية في الغلاف الجوي. تم إنشاء معظمهم في الولايات المتحدة الأمريكية ، لكنهم ظهروا أيضًا في أوروبا والاتحاد السوفيتي. في البداية كانت هذه النماذج معبأة (ذات أبعاد صفرية) ، ثم نماذج أحادية البعد. الأول استنساخ بدرجات متفاوتة من الموثوقية محتوى غازات الغلاف الجوي الرئيسية في حجم معين - صندوق (ومن هنا اسمه) - نتيجة للتفاعلات الكيميائية بينهما. منذ أن تم افتراض الحفاظ على الكتلة الكلية لخليط الهواء ، لم يتم النظر في إزالة أي جزء منه من الصندوق ، على سبيل المثال ، بواسطة الريح. كانت نماذج الصندوق مناسبة لتوضيح دور التفاعلات الفردية أو مجموعاتها في عمليات التكوين الكيميائي وتدمير غازات الغلاف الجوي ، لتقييم حساسية تركيبة غازات الغلاف الجوي لعدم الدقة في تحديد معدلات التفاعل. بمساعدتهم ، يمكن للباحثين ، من خلال تحديد معلمات الغلاف الجوي في المربع (على وجه الخصوص ، درجة حرارة الهواء وكثافته) المقابلة لارتفاع رحلات الطيران ، تقدير تقدير تقريبي لكيفية تغير تركيزات الشوائب الجوية نتيجة للانبعاثات من نواتج الاحتراق بواسطة محركات الطائرات. في الوقت نفسه ، كانت النماذج الصندوقية غير مناسبة لدراسة مشكلة مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) ، لأنها لم تستطع وصف عملية انتقالها من سطح الأرض إلى الستراتوسفير. هذا هو المكان الذي أصبحت فيه النماذج أحادية البعد مفيدة ، والتي تم دمجها مع الأخذ في الاعتبار الوصف التفصيلي للتفاعلات الكيميائية في الغلاف الجوي وانتقال الشوائب في الاتجاه الرأسي. وعلى الرغم من أن النقل الرأسي قد تم ضبطه هنا تقريبًا ، إلا أن استخدام النماذج أحادية البعد كان خطوة ملحوظة إلى الأمام ، لأنها جعلت من الممكن بطريقة ما وصف الظواهر الحقيقية.

إذا نظرنا إلى الوراء ، يمكننا القول أن معرفتنا الحديثة تعتمد إلى حد كبير على العمل التقريبي الذي تم تنفيذه في تلك السنوات بمساعدة النماذج أحادية البعد والمعبأة. جعل من الممكن تحديد آليات تكوين التركيب الغازي للغلاف الجوي ، لتقدير كثافة المصادر الكيميائية ومصارف الغازات الفردية. من السمات المهمة لهذه المرحلة في تطوير كيمياء الغلاف الجوي أن الأفكار الجديدة التي ولدت تم اختبارها على النماذج ومناقشتها على نطاق واسع بين المتخصصين. غالبًا ما تمت مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع تقديرات المجموعات العلمية الأخرى ، حيث من الواضح أن القياسات الميدانية لم تكن كافية ، وكانت دقتها منخفضة جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، لتأكيد صحة نمذجة تفاعلات كيميائية معينة ، كان من الضروري إجراء قياسات معقدة ، عندما يتم تحديد تركيزات جميع الكواشف المشاركة في وقت واحد ، والتي كانت في ذلك الوقت ، وحتى الآن ، مستحيلة عمليًا. (حتى الآن ، تم إجراء عدد قليل فقط من القياسات لمجمع الغازات من المكوك خلال 2-5 أيام.) لذلك ، كانت الدراسات النموذجية متقدمة على الدراسات التجريبية ، ولم تشرح النظرية كثيرًا الملاحظات الميدانية كما ساهمت في التخطيط الأمثل. على سبيل المثال ، ظهر مركب مثل نترات الكلور ClONO2 لأول مرة في دراسات نموذجية وبعد ذلك فقط تم اكتشافه في الغلاف الجوي. كان من الصعب حتى مقارنة القياسات المتاحة بتقديرات النموذج ، لأن النموذج أحادي البعد لا يمكن أن يأخذ في الاعتبار حركات الهواء الأفقية ، والتي بسببها كان من المفترض أن يكون الغلاف الجوي متجانسًا أفقيًا ، ونتائج النموذج التي تم الحصول عليها تتوافق مع بعض المتوسطات العالمية حالتها. ومع ذلك ، في الواقع ، يختلف تكوين الهواء فوق المناطق الصناعية في أوروبا أو الولايات المتحدة اختلافًا كبيرًا عن تكوينه فوق أستراليا أو فوق المحيط الهادئ. لذلك ، فإن نتائج أي ملاحظة طبيعية تعتمد إلى حد كبير على مكان وزمان القياسات ، وبالطبع لا تتوافق تمامًا مع المتوسط ​​العالمي.

للقضاء على هذه الفجوة في النمذجة ، في الثمانينيات ، ابتكر الباحثون نماذج ثنائية الأبعاد ، والتي ، إلى جانب النقل العمودي ، أخذت أيضًا في الاعتبار النقل الجوي على طول خط الزوال (على طول دائرة خط العرض ، كان الغلاف الجوي لا يزال يعتبر متجانسًا). ارتبط إنشاء مثل هذه النماذج في البداية بصعوبات كبيرة.

أولاً،زاد عدد معلمات النموذج الخارجي بشكل حاد: في كل عقدة شبكية ، كان من الضروري ضبط سرعات النقل الرأسية والداخلية ودرجة حرارة الهواء وكثافته ، وما إلى ذلك. لم يتم تحديد العديد من المعلمات (أولاً وقبل كل شيء ، السرعات المذكورة أعلاه) بشكل موثوق في التجارب ، وبالتالي ، تم اختيارها على أساس الاعتبارات النوعية.

ثانيًا،حالة تكنولوجيا الكمبيوتر في ذلك الوقت أعاقت بشكل كبير التطوير الكامل للنماذج ثنائية الأبعاد. على عكس النماذج الاقتصادية أحادية البعد وخاصة النماذج ثنائية الأبعاد المعبأة ، فقد تطلبوا المزيد من الذاكرة ووقت الكمبيوتر. ونتيجة لذلك ، اضطر مبتكروها إلى تبسيط المخططات بشكل كبير لحساب التحولات الكيميائية في الغلاف الجوي. ومع ذلك ، فإن مجموعة معقدة من دراسات الغلاف الجوي ، سواء النموذجية أو الشاملة باستخدام الأقمار الصناعية ، جعلت من الممكن رسم صورة متجانسة نسبيًا ، وإن كانت بعيدة عن أن تكون كاملة ، لتكوين الغلاف الجوي ، وكذلك لتحديد السبب الرئيسي - و- علاقات التأثير التي تسبب تغييرات في محتوى مكونات الهواء الفردية. على وجه الخصوص ، أظهرت العديد من الدراسات أن رحلات الطائرات في طبقة التروبوسفير لا تسبب أي ضرر كبير لأوزون التروبوسفير ، ولكن يبدو أن صعودها إلى طبقة الستراتوسفير له عواقب سلبية على طبقة الأوزون. كان رأي معظم الخبراء حول دور مركبات الكربون الكلورية فلورية بالإجماع تقريبًا: تم تأكيد فرضية رولاند ومولين ، وهذه المواد تساهم حقًا في تدمير أوزون الستراتوسفير ، والزيادة المنتظمة في إنتاجها الصناعي هي قنبلة موقوتة ، منذ لا يحدث تسوس مركبات الكلوروفلوروكربون على الفور ، ولكن بعد عشرات ومئات السنين ، لذا فإن آثار التلوث ستؤثر على الغلاف الجوي لفترة طويلة جدًا. علاوة على ذلك ، إذا تم تخزين مركبات الكربون الكلورية فلورية لفترة طويلة ، يمكن أن تصل إلى أي نقطة بعيدة في الغلاف الجوي ، وبالتالي ، فإن هذا يمثل تهديدًا على نطاق عالمي. لقد حان الوقت لاتخاذ قرارات سياسية منسقة.

في عام 1985 ، وبمشاركة 44 دولة في فيينا ، تم وضع واعتماد اتفاقية لحماية طبقة الأوزون ، مما حفز على دراستها الشاملة. ومع ذلك ، فإن مسألة ما يجب القيام به مع مركبات الكربون الكلورية فلورية لا تزال مفتوحة. كان من المستحيل ترك الأمور تأخذ مجراها على مبدأ "ستحل نفسها بنفسها" ، ولكن كان من المستحيل أيضًا حظر إنتاج هذه المواد بين عشية وضحاها دون إلحاق أضرار جسيمة بالاقتصاد. يبدو أن هناك حلًا بسيطًا: تحتاج إلى استبدال مركبات الكربون الكلورية فلورية بمواد أخرى قادرة على أداء نفس الوظائف (على سبيل المثال ، في وحدات التبريد) وفي نفس الوقت غير ضارة أو على الأقل أقل خطورة بالنسبة للأوزون. لكن تنفيذ حلول بسيطة غالبًا ما يكون صعبًا للغاية. ولم يقتصر الأمر على أن إنتاج مثل هذه المواد وإنشاء إنتاجها يتطلب استثمارات ضخمة ووقتًا ، بل كانت هناك حاجة إلى معايير لتقييم تأثير أي منها على الغلاف الجوي والمناخ.

عاد المنظرون إلى دائرة الضوء. د. ويبلز من مختبر ليفرمور الوطني اقترح استخدام إمكانات استنفاد الأوزون لهذا الغرض ، والتي أظهرت مدى تأثير جزيء المادة البديلة أقوى (أو أضعف) من جزيء CFCl3 (الفريون -11) على الأوزون الجوي. في ذلك الوقت ، كان من المعروف أيضًا أن درجة حرارة طبقة الهواء السطحية تعتمد بشكل كبير على تركيز بعض الشوائب الغازية (كانت تسمى غازات الاحتباس الحراري) ، وبشكل أساسي ثاني أكسيد الكربون CO2 وبخار الماء H2O والأوزون ، إلخ. تم تضمين الآخرين أيضًا في هذه الفئة.بدائلهم المحتملة. أظهرت القياسات أنه خلال الثورة الصناعية ، نما متوسط ​​درجة الحرارة العالمية السنوية لطبقة الهواء السطحية ويستمر في النمو ، وهذا يشير إلى تغييرات مهمة وغير مرغوب فيها دائمًا في مناخ الأرض. من أجل السيطرة على هذا الوضع ، إلى جانب إمكانية استنفاد الأوزون للمادة ، بدأوا أيضًا في النظر في إمكانية الاحترار العالمي. يشير هذا المؤشر إلى مدى قوة أو ضعف المركب المدروس في درجة حرارة الهواء من نفس الكمية من ثاني أكسيد الكربون. أظهرت الحسابات التي تم إجراؤها أن مركبات الكربون الكلورية فلورية والبدائل لها إمكانات عالية جدًا في إحداث الاحترار العالمي ، ولكن نظرًا لأن تركيزاتها في الغلاف الجوي كانت أقل بكثير من تركيزات ثاني أكسيد الكربون أو H2O أو O3 ، فإن مساهمتها الإجمالية في الاحترار العالمي ظلت ضئيلة. في الوقت الحاضر…

شكلت جداول القيم المحسوبة لاستنفاد الأوزون وإمكانيات الاحترار العالمي لمركبات الكربون الكلورية فلورية وبدائلها المحتملة أساس القرارات الدولية للحد من إنتاج واستخدام العديد من مركبات الكربون الكلورية فلورية (بروتوكول مونتريال لعام 1987 والإضافات اللاحقة له). ربما لم يكن الخبراء المجتمعون في مونتريال بالإجماع (بعد كل شيء ، استندت مواد البروتوكول إلى "أفكار" المنظرين التي لم تؤكدها التجارب الميدانية) ، لكن "شخصًا" مهتمًا آخر تحدث بتوقيعه على هذه الوثيقة - الجو نفسه.

أصبحت الرسالة حول اكتشاف العلماء البريطانيين في نهاية عام 1985 لـ "ثقب الأوزون" فوق القارة القطبية الجنوبية ، وليس بدون مشاركة الصحفيين ، إحساس العام ، ويمكن وصف رد فعل المجتمع الدولي على هذه الرسالة على أفضل وجه. بكلمة واحدة قصيرة - صدمة. إنه شيء عندما يكون خطر تدمير طبقة الأوزون موجودًا فقط على المدى الطويل ، شيء آخر عندما نواجه جميعًا أمرًا واقعًا. لم يكن سكان المدينة ولا السياسيون ولا المتخصصون النظريون مستعدين لذلك.

سرعان ما أصبح واضحًا أنه لا يمكن لأي من النماذج الموجودة آنذاك إعادة إنتاج مثل هذا الانخفاض الكبير في الأوزون. هذا يعني أن بعض الظواهر الطبيعية الهامة إما لم يتم أخذها في الاعتبار أو التقليل من شأنها. قريباً ، أثبتت الدراسات الميدانية التي أجريت كجزء من برنامج دراسة ظاهرة القطب الجنوبي أن خصائص الهواء الجوي تلعب دورًا مهمًا في تكوين "ثقب الأوزون" ، جنبًا إلى جنب مع تفاعلات الغلاف الجوي العادية (المرحلة الغازية). النقل في الستراتوسفير في القطب الجنوبي (عزلته شبه الكاملة عن بقية الغلاف الجوي في الشتاء) ، وكذلك في ذلك الوقت القليل من التفاعلات غير المتجانسة المدروسة (التفاعلات على سطح الهباء الجوي - جزيئات الغبار ، السخام ، الجليد الطافي ، قطرات الماء ، إلخ.). فقط مع الأخذ في الاعتبار العوامل المذكورة أعلاه جعل من الممكن تحقيق اتفاق مرض بين نتائج النموذج وبيانات المراقبة. كما أثرت الدروس التي تعلمها "ثقب الأوزون" في القطب الجنوبي بشكل خطير على التطور الإضافي لكيمياء الغلاف الجوي.

أولاً ، تم إعطاء دفعة قوية لدراسة تفصيلية للعمليات غير المتجانسة التي تجري وفقًا لقوانين مختلفة عن تلك التي تحدد عمليات الطور الغازي. ثانيًا ، ظهر إدراك واضح أنه في نظام معقد ، وهو الغلاف الجوي ، يعتمد سلوك عناصره على مجموعة كاملة من الاتصالات الداخلية. بمعنى آخر ، لا يتم تحديد محتوى الغازات في الغلاف الجوي فقط من خلال كثافة العمليات الكيميائية ، ولكن أيضًا من خلال درجة حرارة الهواء ، ونقل الكتل الهوائية ، وخصائص تلوث الهباء الجوي لأجزاء مختلفة من الغلاف الجوي ، وما إلى ذلك. ، التدفئة والتبريد الإشعاعي ، التي تشكل مجال درجة حرارة هواء الستراتوسفير ، تعتمد على التركيز والتوزيع المكاني لغازات الدفيئة ، وبالتالي على العمليات الديناميكية الجوية. أخيرًا ، يولد التسخين الإشعاعي غير المنتظم لأحزمة مختلفة من الكرة الأرضية وأجزاء من الغلاف الجوي حركات هواء في الغلاف الجوي ويتحكم في شدتها. وبالتالي ، فإن عدم مراعاة أي ملاحظات في النماذج يمكن أن يكون محفوفًا بأخطاء كبيرة في النتائج التي تم الحصول عليها (على الرغم من أننا نلاحظ بشكل عابر أن التعقيد المفرط للنموذج دون الحاجة الملحة هو أمر غير مناسب تمامًا مثل إطلاق المدافع على ممثلي الطيور المعروفين. ).

إذا تم أخذ العلاقة بين درجة حرارة الهواء وتكوينه الغازي في الاعتبار في النماذج ثنائية الأبعاد في الثمانينيات ، فإن استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد للدوران العام للغلاف الجوي لوصف توزيع الشوائب في الغلاف الجوي أصبح ممكنًا فقط في التسعينيات بسبب طفرة الكمبيوتر. تم استخدام أول نماذج الدوران العامة لوصف التوزيع المكاني للمواد السلبية كيميائيًا - التتبع. في وقت لاحق ، نظرًا لعدم كفاية ذاكرة الكمبيوتر ، تم تعيين العمليات الكيميائية بمعامل واحد فقط - وقت بقاء الشوائب في الغلاف الجوي ، ومؤخراً فقط ، أصبحت كتل التحولات الكيميائية أجزاء كاملة من النماذج ثلاثية الأبعاد. على الرغم من أن صعوبات تمثيل العمليات الكيميائية في الغلاف الجوي ثلاثية الأبعاد بالتفصيل لا تزال قائمة ، إلا أنها لم تعد تبدو مستعصية على الحل ، وتشتمل أفضل النماذج ثلاثية الأبعاد على مئات التفاعلات الكيميائية ، إلى جانب النقل المناخي الفعلي للهواء في الغلاف الجوي العالمي.

في الوقت نفسه ، لا يلقي الاستخدام الواسع النطاق للنماذج الحديثة بظلال من الشك على فائدة النماذج الأبسط المذكورة أعلاه. من المعروف أنه كلما زاد تعقيد النموذج ، زادت صعوبة فصل "الإشارة" عن "ضوضاء النموذج" ، وتحليل النتائج التي تم الحصول عليها ، وتحديد آليات السبب والنتيجة الرئيسية ، وتقييم تأثير بعض الظواهر على النتيجة النهائية (وبالتالي ، ملاءمة أخذها في الاعتبار في النموذج). وهنا ، تعمل النماذج الأبسط كأرض اختبار مثالية ، فهي تسمح لك بالحصول على تقديرات أولية تُستخدم لاحقًا في النماذج ثلاثية الأبعاد ، ودراسة الظواهر الطبيعية الجديدة قبل تضمينها في نماذج أكثر تعقيدًا ، إلخ.

أدى التقدم العلمي والتكنولوجي السريع إلى ظهور العديد من مجالات البحث الأخرى ، بطريقة أو بأخرى تتعلق بكيمياء الغلاف الجوي.

مراقبة الغلاف الجوي عبر الأقمار الصناعية.عندما تم إنشاء التجديد المنتظم لقاعدة البيانات من الأقمار الصناعية ، بالنسبة لمعظم مكونات الغلاف الجوي الأكثر أهمية ، والتي تغطي العالم بأكمله تقريبًا ، أصبح من الضروري تحسين طرق معالجتها. هنا ، هناك تصفية البيانات (فصل الإشارة وأخطاء القياس) ، واستعادة الملامح الرأسية لتركيزات الشوائب من محتوياتها الإجمالية في عمود الغلاف الجوي ، واستيفاء البيانات في تلك المناطق حيث تكون القياسات المباشرة مستحيلة لأسباب فنية. بالإضافة إلى ذلك ، تُستكمل مراقبة الأقمار الصناعية ببعثات محمولة جواً مخطط لها لحل مشاكل مختلفة ، على سبيل المثال ، في المحيط الهادئ الاستوائي ، وشمال المحيط الأطلسي ، وحتى في الستراتوسفير الصيفي في القطب الشمالي.

جزء مهم من البحث الحديث هو استيعاب (استيعاب) قواعد البيانات هذه في نماذج متفاوتة التعقيد. في هذه الحالة ، يتم اختيار المعلمات من حالة الاقتراب من القيم المقاسة والنموذجية لمحتوى الشوائب عند النقاط (المناطق). وبالتالي ، يتم التحقق من جودة النماذج ، وكذلك استقراء القيم المقاسة خارج مناطق وفترات القياسات.

تقدير تركيزات الشوائب الجوية قصيرة العمر. الجذور الجوية ، التي تلعب دورًا رئيسيًا في كيمياء الغلاف الجوي ، مثل الهيدروكسيل OH ، و perhydroxyl HO2 ، وأكسيد النيتريك NO ، والأكسجين الذري في الحالة المثارة O (1D) ، وما إلى ذلك ، لديها أعلى تفاعل كيميائي ، وبالتالي فهي صغيرة جدًا ( عدة ثوانٍ أو دقائق) "عمر" في الغلاف الجوي. لذلك ، فإن قياس مثل هذه الجذور أمر صعب للغاية ، وغالبًا ما يتم إجراء إعادة بناء محتواها في الهواء باستخدام نسب نموذجية للمصادر الكيميائية ومصارف هؤلاء الراديكاليين. لفترة طويلة ، تم حساب شدة المصادر والمصارف من بيانات النموذج. مع ظهور القياسات المناسبة ، أصبح من الممكن إعادة بناء تركيزات الجذور على أساسها ، مع تحسين النماذج وتوسيع المعلومات حول التكوين الغازي للغلاف الجوي.

إعادة بناء التكوين الغازي للغلاف الجوي في فترة ما قبل الصناعة والعهود السابقة للأرض.بفضل القياسات التي أجريت في قلب القطب الجنوبي وجرينلاند الجليدية ، والتي يتراوح عمرها بين مئات ومئات الآلاف من السنين ، أصبحت تركيزات ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز والميثان وأول أكسيد الكربون ، فضلاً عن درجة الحرارة في تلك الأوقات معروفة. إعادة بناء نموذج لحالة الغلاف الجوي في تلك العصور ومقارنتها بالحالة الحالية تجعل من الممكن تتبع تطور الغلاف الجوي للأرض وتقييم درجة تأثير الإنسان على البيئة الطبيعية.

تقييم شدة مصادر أهم مكونات الهواء.أصبحت القياسات المنهجية لمحتوى الغازات في الهواء السطحي ، مثل الميثان وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ، أساسًا لحل المشكلة العكسية: تقدير كمية انبعاثات الغازات من المصادر الأرضية إلى الغلاف الجوي ، وفقًا لتركيزاتها المعروفة . لسوء الحظ ، فإن حصر مرتكبي الاضطرابات العالمية - مركبات الكربون الكلورية فلورية - هو فقط مهمة بسيطة نسبيًا ، نظرًا لأن جميع هذه المواد تقريبًا ليس لها مصادر طبيعية وكميتها الإجمالية التي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي محدودة بحجم إنتاجها. تحتوي بقية الغازات على مصادر طاقة غير متجانسة وقابلة للمقارنة. على سبيل المثال ، مصدر الميثان هو المناطق المشبعة بالمياه والمستنقعات وآبار النفط ومناجم الفحم ؛ تفرز مستعمرات النمل الأبيض هذا المركب ، بل إنه منتج نفايات للماشية. يدخل أول أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي كجزء من غازات العادم ، نتيجة احتراق الوقود ، وكذلك أثناء أكسدة الميثان والعديد من المركبات العضوية. من الصعب قياس انبعاثات هذه الغازات بشكل مباشر ، ولكن تم تطوير تقنيات لتقدير المصادر العالمية للغازات الملوثة ، والتي تم تقليل الخطأ بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، على الرغم من أنها لا تزال كبيرة.

توقع التغيرات في تكوين الغلاف الجوي ومناخ الأرضالنظر في الاتجاهات - الاتجاهات في محتوى غازات الغلاف الجوي ، وتقديرات مصادرها ، ومعدلات نمو سكان الأرض ، ومعدل الزيادة في إنتاج جميع أنواع الطاقة ، وما إلى ذلك - تقوم مجموعات خاصة من الخبراء بإنشاء السيناريوهات المحتملة وتعديلها باستمرار تلوث الغلاف الجوي في العشر أو الثلاثين أو المائة سنة القادمة. بناءً عليها ، بمساعدة النماذج ، من المتوقع حدوث تغييرات محتملة في تكوين الغاز ودرجة الحرارة ودوران الغلاف الجوي. وبالتالي ، من الممكن اكتشاف الاتجاهات غير المواتية في حالة الغلاف الجوي مسبقًا ومحاولة القضاء عليها. يجب عدم تكرار صدمة القطب الجنوبي عام 1985.

ظاهرة تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي

في السنوات الأخيرة ، أصبح من الواضح أن التشابه بين الدفيئة العادية وتأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ليس صحيحًا تمامًا. في نهاية القرن الماضي ، أظهر الفيزيائي الأمريكي الشهير وود ، استبدال الزجاج العادي بزجاج الكوارتز في نموذج معمل لبيت زجاجي وعدم العثور على أي تغييرات في أداء الدفيئة ، أن الأمر لم يكن مسألة تأخير الحرارة. إشعاع التربة بواسطة الزجاج الذي ينقل الإشعاع الشمسي ، يتمثل دور الزجاج في هذه الحالة فقط في "قطع" التبادل الحراري المضطرب بين سطح التربة والغلاف الجوي.

إن تأثير الدفيئة (الدفيئة) للغلاف الجوي هو خاصية تسمح للإشعاع الشمسي بالمرور ، ولكن لتأخير الإشعاع الأرضي ، مما يساهم في تراكم الحرارة بواسطة الأرض. ينقل الغلاف الجوي للأرض إشعاعًا شمسيًا قصير الموجة جيدًا نسبيًا ، والذي يمتصه سطح الأرض بالكامل تقريبًا. تسخين بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي ، يصبح سطح الأرض مصدرًا للأرض ، خاصة الموجات الطويلة ، والإشعاع ، وبعضها يذهب إلى الفضاء الخارجي.

تأثير زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون

العلماء - يواصل الباحثون الجدال حول تكوين ما يسمى بغازات الاحتباس الحراري. من الأهمية بمكان في هذا الصدد تأثير زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون (CO2) على تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. تم الإعراب عن رأي مفاده أن المخطط المعروف: "زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون يعزز تأثير الاحتباس الحراري ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المناخ العالمي" هو مخطط مبسط للغاية وبعيد جدًا عن الواقع ، حيث أن أهم "صوبة زجاجية" الغاز "ليس ثاني أكسيد الكربون على الإطلاق ، ولكنه بخار الماء. في الوقت نفسه ، فإن التحفظ على أن تركيز بخار الماء في الغلاف الجوي يتم تحديده فقط من خلال معايير النظام المناخي نفسه لم يعد ممكنًا اليوم ، حيث تم إثبات التأثير البشري على دورة المياه العالمية بشكل مقنع.

كفرضيات علمية ، نشير إلى العواقب التالية لتأثير الاحتباس الحراري القادم. أولاً،وفقًا للتقديرات الأكثر شيوعًا ، بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين ، سيتضاعف محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، مما سيؤدي حتمًا إلى زيادة متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض بمقدار 3-5 درجات مئوية. متوقع في صيف أكثر جفافا في مناطق خطوط العرض المعتدلة في نصف الكرة الشمالي.

ثانيًا،من المفترض أن مثل هذه الزيادة في متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض ستؤدي إلى زيادة مستوى المحيط العالمي بمقدار 20 - 165 سم بسبب التمدد الحراري للمياه. أما بالنسبة للصفائح الجليدية في القارة القطبية الجنوبية ، فإن تدميرها ليس حتميًا ، حيث يلزم ذوبان درجات حرارة أعلى. على أي حال ، فإن عملية ذوبان الجليد في القطب الجنوبي ستستغرق وقتًا طويلاً.

ثالثا،يمكن أن يكون لتركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تأثير مفيد للغاية على غلة المحاصيل. تسمح لنا نتائج التجارب التي تم إجراؤها بافتراض أنه في ظل ظروف الزيادة التدريجية في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، ستصل النباتات الطبيعية والمزروعة إلى الحالة المثلى ؛ سيزداد سطح أوراق النباتات ، وستزداد الثقل النوعي للمادة الجافة للأوراق ، وسيزداد متوسط ​​حجم الثمار وعدد البذور ، وسوف يتسارع نضج الحبوب ، وسيزداد محصولها.

الرابعة ،عند خطوط العرض العليا ، يمكن أن تكون الغابات الطبيعية ، وخاصة الغابات الشمالية ، شديدة الحساسية للتغيرات في درجات الحرارة. يمكن أن يؤدي الاحترار إلى انخفاض حاد في مساحة الغابات الشمالية ، وكذلك إلى حركة حدودها إلى الشمال ، ومن المحتمل أن تكون غابات المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية أكثر حساسية للتغيرات في هطول الأمطار بدلاً من درجات الحرارة.

تخترق الطاقة الضوئية للشمس الغلاف الجوي ، ويمتصها سطح الأرض وتسخنها. في هذه الحالة ، يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة حرارية ، والتي يتم إطلاقها على شكل أشعة تحت الحمراء أو إشعاع حراري. يمتص ثاني أكسيد الكربون الأشعة تحت الحمراء المنعكسة من سطح الأرض ، بينما يسخن نفسه ويسخن الغلاف الجوي. هذا يعني أنه كلما زاد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، زاد احتوائه على المناخ على الكوكب. يحدث الشيء نفسه في البيوت المحمية ، ولهذا تسمى هذه الظاهرة بتأثير البيت الزجاجي.

إذا استمرت ما يسمى بغازات الاحتباس الحراري في التدفق بالمعدل الحالي ، فإن متوسط ​​درجة حرارة الأرض في القرن القادم سيزداد بمقدار 4-5 درجات مئوية ، مما قد يؤدي إلى الاحترار العالمي للكوكب.

استنتاج

إن تغيير موقفك من الطبيعة لا يعني على الإطلاق أنه يجب عليك التخلي عن التقدم التكنولوجي. إن إيقافه لن يحل المشكلة ، لكن سيؤخر حلها فقط. يجب أن نسعى بإصرار وصبر للحد من الانبعاثات من خلال إدخال تقنيات بيئية جديدة لتوفير المواد الخام واستهلاك الطاقة وزيادة عدد المزارع المزروعة والأنشطة التعليمية للرؤية البيئية بين السكان.

على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة ، توجد إحدى شركات إنتاج المطاط الصناعي بجوار المناطق السكنية ، وهذا لا يسبب احتجاجات من السكان ، لأن المخططات التكنولوجية الصديقة للبيئة تعمل ، والتي كانت في الماضي ، مع التقنيات القديمة لم تكن نظيفة.

هذا يعني أن هناك حاجة إلى اختيار صارم للتقنيات التي تلبي أكثر المعايير صرامة ، وستتيح التقنيات الحديثة الواعدة تحقيق مستوى عالٍ من الصداقة البيئية في الإنتاج في جميع الصناعات والنقل ، فضلاً عن زيادة عدد المزروعات مساحات خضراء في المناطق الصناعية والمدن.

في السنوات الأخيرة ، احتلت التجربة مكانة رائدة في تطوير كيمياء الغلاف الجوي ، ومكانة النظرية هي نفسها في العلوم الكلاسيكية المحترمة. ولكن لا تزال هناك مجالات يظل فيها البحث النظري أولوية: على سبيل المثال ، التجارب النموذجية فقط هي القادرة على التنبؤ بالتغيرات في تكوين الغلاف الجوي أو تقييم فعالية التدابير التقييدية المنفذة بموجب بروتوكول مونتريال. بدءًا من حل مشكلة مهمة ، لكنها خاصة ، تغطي كيمياء الغلاف الجوي اليوم ، بالتعاون مع التخصصات ذات الصلة ، مجموعة كاملة من مشاكل دراسة البيئة وحمايتها. ربما يمكننا القول إن السنوات الأولى من تكوين كيمياء الغلاف الجوي مرت تحت شعار: "لا تتأخر!" انتهت طفرة البداية ، يستمر الجري.

ثانيًا. وزع الخصائص وفقًا للعضوية للخلية (ضع الحروف المقابلة لخصائص العضو العضوي أمام اسم العضو العضوي). (26 نقطة)

ثانيًا. توصيات تعليمية ومنهجية للطلاب بدوام كامل من جميع التخصصات غير الفلسفية صفحة 1