EEN NIEUWE LOOK Aanpassingen van organismen aan het leven in de grond-luchtomgevingLevende organismen in grond-lucht omgeving omgeven door lucht. De lucht heeft een lage dichtheid en daardoor een lage hefkracht, onbeduidende ondersteuning en lage weerstand tegen de beweging van organismen. Terrestrische organismen leven in omstandigheden van relatief lage en constante atmosferische druk, ook vanwege de lage luchtdichtheid.

Lucht heeft een lage warmtecapaciteit, waardoor het snel opwarmt en net zo snel weer afkoelt. De snelheid van dit proces is omgekeerd evenredig met de hoeveelheid waterdamp die het bevat.

Lichte luchtmassa's hebben een grotere mobiliteit, zowel horizontaal als verticaal. Dit helpt om een ​​constant niveau van de gassamenstelling van de lucht te handhaven. Het zuurstofgehalte in de lucht is veel hoger dan in het water, dus zuurstof op het land is geen beperkende factor.

Licht in omstandigheden van terrestrische bewoning, vanwege de hoge transparantie van de atmosfeer, werkt niet als een beperkende factor, in tegenstelling tot het aquatische milieu.

De grond-luchtomgeving heeft verschillende vormen van vochtigheid: van de volledige en constante verzadiging van lucht met waterdamp in sommige delen van de tropen tot hun bijna volledige afwezigheid in de droge lucht van woestijnen. Ook de variabiliteit van de luchtvochtigheid gedurende de dag en seizoenen van het jaar is groot.

Vocht op het land is een beperkende factor.

Vanwege de aanwezigheid van zwaartekracht en het gebrek aan drijfvermogen hebben de landbewoners van het land goed ontwikkelde ondersteuningssystemen die hun lichaam ondersteunen. In planten zijn dit verschillende mechanische weefsels, vooral krachtig ontwikkeld in bomen. Dieren hebben tijdens het evolutieproces zowel een extern (geleedpotige) als een intern (chordaat) skelet ontwikkeld. Sommige groepen dieren hebben een hydroskelet (spoelwormen en ringwormen). Problemen bij terrestrische organismen met het in de ruimte houden van het lichaam en het overwinnen van de zwaartekracht hebben hun maximale massa en grootte beperkt. De grootste landdieren zijn qua grootte en massa inferieur aan de reuzen van het watermilieu (de massa van een olifant bereikt 5 ton en een blauwe vinvis - 150 ton).

De lage luchtweerstand droeg bij aan de progressieve evolutie van de voortbewegingssystemen van landdieren. Dus zoogdieren bereikten de hoogste bewegingssnelheid op het land, en vogels beheersten de luchtomgeving en ontwikkelden het vermogen om te vliegen.

Hoge mobiliteit van lucht in verticale en horizontale richtingen wordt door sommige terrestrische organismen in verschillende stadia van hun ontwikkeling gebruikt om zich te vestigen met behulp van luchtstromen (jonge spinnen, insecten, sporen, zaden, plantvruchten, protistische cysten). Naar analogie met aquatische planktonische organismen hebben insecten, als aanpassingen voor passief zweven in de lucht, vergelijkbare aanpassingen ontwikkeld - kleine lichaamsgroottes, verschillende uitgroeisels die het relatieve oppervlak van het lichaam of sommige delen ervan vergroten. Zaden en vruchten die door de wind worden verspreid, hebben verschillende pterygoïde en paragayat-aanhangsels die hun vermogen om te plannen vergroten.

De aanpassingen van terrestrische organismen aan het behoud van vocht zijn ook divers. Bij insecten wordt het lichaam betrouwbaar beschermd tegen uitdroging door een meerlaagse, gechitiniseerde cuticula, waarvan de buitenste laag vetten en wasachtige stoffen bevat. Soortgelijke waterbesparende aanpassingen worden ook bij reptielen ontwikkeld. Het vermogen tot interne bevruchting dat bij landdieren werd ontwikkeld, maakte ze onafhankelijk van de aanwezigheid van een aquatisch milieu.

De grond is een complex systeem bestaande uit vaste deeltjes omgeven door lucht en water.

Afhankelijk van het type - kleiachtig, zanderig, kleiachtig zandig en anderen - de grond is min of meer doordrongen van holtes gevuld met een mengsel van gassen en waterige oplossingen. In de bodem worden, in vergelijking met de oppervlaktelaag van lucht, temperatuurschommelingen afgevlakt en op een diepte van 1 m zijn seizoensgebonden temperatuurveranderingen ook niet waarneembaar.

De bovenste bodemhorizon bevat min of meer humus, waarvan de plantproductiviteit afhangt. De middelste laag eronder bevat uitgewassen van de bovenste laag en omgezet stoffen. De onderste laag is moeder ras.

Water in de bodem is aanwezig in holtes, de kleinste ruimtes. De samenstelling van bodemlucht verandert drastisch met de diepte: het zuurstofgehalte neemt af en het kooldioxidegehalte neemt toe. Wanneer de bodem wordt overstroomd met water of intensief verval van organische resten, ontstaan ​​​​anoxische zones. Dus de bestaansvoorwaarden in de bodem zijn verschillend aan de verschillende horizonten.

In de loop van de evolutie werd deze omgeving later beheerst dan het water. Zijn eigenaardigheid ligt in het feit dat het gasvormig is, daarom wordt het gekenmerkt door een lage luchtvochtigheid, dichtheid en druk, hoog zuurstofgehalte.

In de loop van de evolutie hebben levende organismen de nodige anatomische, morfologische, fysiologische, gedragsmatige en andere aanpassingen ontwikkeld.

Dieren in het grond-luchtmilieu verplaatsen zich door de bodem of door de lucht (vogels, insecten) en planten schieten wortel in de bodem. In dit opzicht ontwikkelden dieren longen en luchtpijpen, terwijl planten een stomataal apparaat ontwikkelden, d.w.z.

organen waarmee de landbewoners van de planeet zuurstof rechtstreeks uit de lucht opnemen. De skeletorganen, die zorgen voor de autonomie van beweging op het land en het lichaam met al zijn organen ondersteunen in omstandigheden met een lage dichtheid van het medium, duizenden keren minder dan water, hebben een sterke ontwikkeling doorgemaakt.

Omgevingsfactoren in de terrestrische luchtomgeving verschillen van andere habitats in hoge lichtintensiteit, aanzienlijke schommelingen in luchttemperatuur en vochtigheid, de correlatie van alle factoren met geografische locatie, de verandering van seizoenen van het jaar en het tijdstip van de dag.

Hun impact op organismen is onlosmakelijk verbonden met de beweging van lucht en de positie ten opzichte van de zeeën en oceanen en verschilt sterk van de impact in het aquatisch milieu (Tabel 1).

Tabel 5

Levensomstandigheden van lucht- en waterorganismen

(volgens D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

lucht omgeving

aquatisch milieu

Vochtigheid	Heel belangrijk (vaak schaars)	Heeft niet (altijd in overmaat)
Dikte	Minor (behalve voor bodem)	Groot vergeleken met zijn rol voor de bewoners van de lucht
Druk	Heeft bijna geen	Groot (kan 1000 atmosfeer bereiken)
Temperatuur	Aanzienlijk (fluctueert binnen zeer brede grenzen - van -80 tot + 100 ° С en meer)	Minder dan de waarde voor de bewoners van de lucht (fluctueert veel minder, meestal van -2 tot + 40 ° C)
Zuurstof	Minor (meestal in overmaat)	Essentieel (vaak schaars)
zwevende stoffen	onbelangrijk; niet gebruikt voor voedsel (voornamelijk mineraal)	Belangrijk (voedselbron, vooral organische stof)
Opgeloste stoffen in het milieu	Tot op zekere hoogte (alleen relevant in bodemoplossingen)	Belangrijk (in een bepaalde hoeveelheid nodig)

Landdieren en planten hebben hun eigen, niet minder originele aanpassingen aan ongunstige omgevingsfactoren ontwikkeld: de complexe structuur van het lichaam en zijn omhulsel, de frequentie en het ritme van levenscycli, thermoregulatiemechanismen, enz.

Doelgerichte mobiliteit van dieren op zoek naar voedsel ontwikkelde zich, door de wind verspreide sporen, zaden en stuifmeel van planten, evenals planten en dieren, waarvan het leven volledig verbonden is met de lucht, verschenen. Er is een uitzonderlijk nauwe functionele, hulpbron- en mechanische relatie met de bodem gevormd.

Veel van de aanpassingen die we hierboven hebben besproken, zijn voorbeelden bij de karakterisering van abiotische omgevingsfactoren.

Daarom heeft het geen zin om nu te herhalen, omdat we er in praktische oefeningen op terugkomen

Bodem als habitat

De aarde is de enige planeet met aarde (edasfeer, pedosfeer) - een speciale bovenste schil van land.

Deze schaal werd gevormd in een historisch voorzienbare tijd - het is even oud als het landleven op aarde. Voor het eerst werd de vraag naar de herkomst van de bodem beantwoord door M.V. Lomonosov ("Op de lagen van de aarde"): "... de grond kwam van het buigen van dierlijke en plantaardige lichamen ... tegen de tijd dat ...".

En jij de grote Russische wetenschapper. Jij. Dokuchaev (1899: 16) was de eerste die de bodem een ​​onafhankelijk natuurlijk lichaam noemde en bewees dat de bodem "... hetzelfde onafhankelijke natuurlijk-historische lichaam is als elke plant, elk dier, elk mineraal ... het is het resultaat, een functie van de cumulatieve, wederzijdse activiteit van het klimaat van een bepaald gebied, zijn plantaardige en dierlijke organismen, het reliëf en de leeftijd van het land ..., ten slotte, de ondergrond, d.w.z.

grond ouder rotsen. ... Al deze grondvormende middelen zijn in wezen volledig gelijkwaardig in grootte en nemen een gelijk aandeel in de vorming van normale grond ... ".

En de moderne bekende bodemwetenschapper N.A.

Kachinsky ("Bodem, zijn eigenschappen en leven", 1975) geeft de volgende definitie van bodem: "Onder de grond moeten alle oppervlaktelagen van gesteente worden begrepen, bewerkt en veranderd door de gecombineerde invloed van het klimaat (licht, warmte, lucht, water), plantaardige en dierlijke organismen".

De belangrijkste structurele elementen van de bodem zijn: de minerale basis, organische stof, lucht en water.

Minerale basis (skelet)(50-60% van de totale bodem) is een anorganische substantie gevormd als gevolg van de onderliggende berg (ouder, ouder) gesteente als gevolg van de verwering.

Grootte van skeletdeeltjes: van keien en stenen tot de kleinste korrels zand en slibdeeltjes. De fysisch-chemische eigenschappen van bodems worden voornamelijk bepaald door de samenstelling van het moedergesteente.

De doorlaatbaarheid en porositeit van de bodem, die zorgt voor de circulatie van zowel water als lucht, is afhankelijk van de verhouding klei en zand in de bodem, de grootte van de fragmenten.

In gematigde klimaten is het ideaal als de bodem wordt gevormd door gelijke hoeveelheden klei en zand, d.w.z. vertegenwoordigt leem.

In dit geval wordt de bodem niet bedreigd door wateroverlast of uitdroging. Beide zijn even schadelijk voor zowel planten als dieren.

organisch materiaal- tot 10% van de bodem, wordt gevormd uit dode biomassa (plantenmassa - strooisel van bladeren, takken en wortels, dode stammen, graslappen, organismen van dode dieren), vermalen en verwerkt tot bodemhumus door micro-organismen en bepaalde groepen van dieren en planten.

De eenvoudigere elementen die ontstaan ​​door de afbraak van organisch materiaal worden weer opgenomen door planten en worden betrokken bij de biologische cyclus.

Lucht(15-25%) in de bodem zit in holtes - poriën, tussen organische en minerale deeltjes. Bij afwezigheid (zware kleigronden) of wanneer de poriën gevuld zijn met water (bij overstromingen, ontdooien van permafrost), verslechtert de beluchting in de bodem en ontstaan ​​anaërobe omstandigheden.

Onder dergelijke omstandigheden worden de fysiologische processen van organismen die zuurstof verbruiken - aeroben - geremd, de afbraak van organisch materiaal is traag. Geleidelijk accumuleren ze veen. Grote veenreserves zijn kenmerkend voor moerassen, moerassige bossen en toendragemeenschappen. Veenophoping is vooral uitgesproken in de noordelijke regio's, waar kou en wateroverlast van bodems elkaar wederzijds bepalen en aanvullen.

Water(25-30%) in de bodem wordt weergegeven door 4 soorten: zwaartekracht, hygroscopisch (gebonden), capillair en dampvormig.

Zwaartekracht- mobiel water, dat grote spleten tussen bodemdeeltjes inneemt, sijpelt onder zijn eigen gewicht naar de grondwaterspiegel.

Gemakkelijk opgenomen door planten.

hygroscopisch, of gebonden– wordt geadsorbeerd rond colloïdale deeltjes (klei, kwarts) van de bodem en wordt door waterstofbruggen vastgehouden in de vorm van een dunne film. Het komt daaruit vrij bij hoge temperatuur (102-105°C). Het is ontoegankelijk voor planten, verdampt niet. In kleigronden is dergelijk water tot 15%, in zandgronden - 5%.

capillair- wordt vastgehouden rond gronddeeltjes door de kracht van oppervlaktespanning.

Door nauwe poriën en kanalen - haarvaten, stijgt het op uit het grondwaterniveau of divergeert het uit holtes met zwaartekrachtwater. Beter vastgehouden door kleigronden, verdampt gemakkelijk.

Planten nemen het gemakkelijk op.

dampvormig- bezet alle poriën vrij van water. Verdampt eerst.

Er is een constante uitwisseling van oppervlaktebodem en grondwater, als schakel in de algemene waterkringloop in de natuur, wisselend van snelheid en richting afhankelijk van het seizoen en de weersomstandigheden.

Gerelateerde informatie:

Site zoeken:

Gassamenstelling van de atmosfeer is ook een belangrijke klimatologische factor.

Ongeveer 3-3,5 miljard jaar geleden bevatte de atmosfeer stikstof, ammoniak, waterstof, methaan en waterdamp, en er was geen vrije zuurstof in. De samenstelling van de atmosfeer werd grotendeels bepaald door vulkanische gassen.

Het was in de terrestrische omgeving, op basis van de hoge efficiëntie van oxidatieve processen in het lichaam, dat dierlijke homoiothermie ontstond. Zuurstof is, vanwege het constant hoge gehalte in de lucht, geen factor die het leven in de terrestrische omgeving beperkt. Slechts op plaatsen ontstaat onder bepaalde omstandigheden een tijdelijk tekort, bijvoorbeeld in ophopingen van rottende plantenresten, voorraden graan, meel, etc.

Als er bijvoorbeeld geen wind is in het centrum van grote steden, neemt de concentratie ervan toe met een factor tien. Regelmatige dagelijkse veranderingen in het koolstofdioxidegehalte in de oppervlaktelagen, geassocieerd met het ritme van de fotosynthese van planten, en seizoensgebonden, als gevolg van veranderingen in de intensiteit van de ademhaling van levende organismen, voornamelijk de microscopische populatie van de bodem. Verhoogde luchtverzadiging met koolstofdioxide vindt plaats in zones met vulkanische activiteit, in de buurt van thermale bronnen en andere ondergrondse uitlaten van dit gas.

Lage luchtdichtheid bepaalt zijn lage hefkracht en onbeduidend draagvermogen.

De bewoners van de lucht moeten hun eigen ondersteuningssysteem hebben dat het lichaam ondersteunt: planten - een verscheidenheid aan mechanische weefsels, dieren - een vast of, veel minder vaak, een hydrostatisch skelet.

Wind

stormen

Druk

De lage luchtdichtheid zorgt voor een relatief lage druk op het land. Normaal gesproken is deze gelijk aan 760 mm Hg, art. Naarmate de hoogte toeneemt, neemt de druk af. Op een hoogte van 5800 m is het maar half normaal. Lage druk kan de verspreiding van soorten in de bergen beperken. Voor de meeste gewervelde dieren is de bovengrens van het leven ongeveer 6000 m. Een afname van de druk betekent een afname van de zuurstoftoevoer en uitdroging van dieren als gevolg van een toename van de ademhalingsfrequentie.

Ongeveer hetzelfde zijn de grenzen van vooruitgang naar de bergen van hogere planten. Iets meer winterhard zijn geleedpotigen (springstaarten, mijten, spinnen) die op gletsjers boven de vegetatiegrens te vinden zijn.

Over het algemeen zijn alle terrestrische organismen veel meer stenobisch dan aquatische.

Grond-Lucht Habitat

In de loop van de evolutie werd deze omgeving later beheerst dan het water. Omgevingsfactoren in de terrestrische luchtomgeving verschillen van andere habitats in hoge lichtintensiteit, aanzienlijke schommelingen in luchttemperatuur en vochtigheid, de correlatie van alle factoren met geografische locatie, de verandering van seizoenen van het jaar en het tijdstip van de dag.

De omgeving is gasvormig en wordt daarom gekenmerkt door een lage luchtvochtigheid, dichtheid en druk, een hoog zuurstofgehalte.

Karakterisering van abiotische omgevingsfactoren van licht, temperatuur, vochtigheid - zie vorige lezing.

Gassamenstelling van de atmosfeer is ook een belangrijke klimatologische factor. Ongeveer 3-3,5 miljard jaar geleden bevatte de atmosfeer stikstof, ammoniak, waterstof, methaan en waterdamp, en er was geen vrije zuurstof in. De samenstelling van de atmosfeer werd grotendeels bepaald door vulkanische gassen.

Momenteel bestaat de atmosfeer voornamelijk uit stikstof, zuurstof en relatief kleinere hoeveelheden argon en koolstofdioxide.

Alle andere gassen die in de atmosfeer aanwezig zijn, zijn slechts in sporen aanwezig. Van bijzonder belang voor de biota is het relatieve gehalte aan zuurstof en kooldioxide.

Het was in de terrestrische omgeving, op basis van de hoge efficiëntie van oxidatieve processen in het lichaam, dat dierlijke homoiothermie ontstond. Zuurstof is, vanwege het constant hoge gehalte in de lucht, geen factor die het leven in de terrestrische omgeving beperkt.

Slechts op plaatsen ontstaat onder bepaalde omstandigheden een tijdelijk tekort, bijvoorbeeld in ophopingen van rottende plantenresten, voorraden graan, meel, etc.

Het gehalte aan kooldioxide kan in bepaalde gebieden van de oppervlaktelaag van lucht in een vrij significant bereik variëren. Als er bijvoorbeeld geen wind is in het centrum van grote steden, neemt de concentratie ervan toe met een factor tien. Regelmatige dagelijkse veranderingen in het koolstofdioxidegehalte in de oppervlaktelagen, geassocieerd met het ritme van de fotosynthese van planten, en seizoensgebonden, als gevolg van veranderingen in de intensiteit van de ademhaling van levende organismen, voornamelijk de microscopische populatie van de bodem.

Verhoogde luchtverzadiging met koolstofdioxide vindt plaats in zones met vulkanische activiteit, in de buurt van thermale bronnen en andere ondergrondse uitlaten van dit gas. Het lage gehalte aan koolstofdioxide remt het proces van fotosynthese.

Onder binnenomstandigheden kan de fotosynthesesnelheid worden verhoogd door de concentratie van kooldioxide te verhogen; dit wordt gebruikt in de praktijk van de glastuinbouw en glastuinbouw.

Luchtstikstof is voor de meeste bewoners van het terrestrische milieu een inert gas, maar een aantal micro-organismen (knobbelbacteriën, Azotobacter, clostridia, blauwgroene algen, enz.) hebben het vermogen om het te binden en het te betrekken bij de biologische cyclus.

Lokale onzuiverheden die in de lucht terechtkomen, kunnen ook levende organismen aanzienlijk aantasten.

Dit geldt met name voor giftige gasvormige stoffen - methaan, zwaveloxide (IV), koolmonoxide (II), stikstofoxide (IV), waterstofsulfide, chloorverbindingen, evenals deeltjes stof, roet, enz., die de lucht vervuilen in industriegebieden. De belangrijkste moderne bron van chemische en fysische vervuiling van de atmosfeer is antropogeen: het werk van verschillende industriële ondernemingen en transport, bodemerosie, enz.

n. Zwaveloxide (SO2) is bijvoorbeeld giftig voor planten, zelfs bij concentraties van een vijftigduizendste tot een miljoenste van het luchtvolume .. Sommige plantensoorten zijn bijzonder gevoelig voor SO2 en dienen als een gevoelige indicator voor de accumulatie ervan in de lucht (bijvoorbeeld korstmossen.

Lage luchtdichtheid bepaalt zijn lage hefkracht en onbeduidend draagvermogen. De bewoners van de lucht moeten hun eigen ondersteuningssysteem hebben dat het lichaam ondersteunt: planten - een verscheidenheid aan mechanische weefsels, dieren - een vast of, veel minder vaak, een hydrostatisch skelet.

Bovendien zijn alle bewoners van de luchtomgeving nauw verbonden met het aardoppervlak, dat hen dient voor bevestiging en ondersteuning. Leven in een zwevende toestand in de lucht is onmogelijk. Toegegeven, veel micro-organismen en dieren, sporen, zaden en stuifmeel van planten zijn regelmatig aanwezig in de lucht en worden gedragen door luchtstromen (anemochory), veel dieren zijn in staat tot actieve vlucht, maar bij al deze soorten is de belangrijkste functie van hun levenscyclus is reproductie - uitgevoerd op het aardoppervlak.

Voor de meesten van hen wordt in de lucht zijn alleen geassocieerd met hervestiging of het zoeken naar een prooi.

Wind Het heeft een beperkend effect op de activiteit en gelijkmatige verspreiding van organismen. Wind kan zelfs het uiterlijk van planten veranderen, vooral in habitats zoals alpiene zones waar andere factoren beperkend zijn. In open berghabitats beperkt de wind de plantengroei, waardoor planten naar de loefzijde buigen.

Bovendien verhoogt wind de verdamping bij lage luchtvochtigheid. Van groot belang zijn stormen, hoewel hun actie puur lokaal is. Orkanen, evenals gewone winden, zijn in staat om dieren en planten over lange afstanden te vervoeren en daardoor de samenstelling van gemeenschappen te veranderen.

Druk, is blijkbaar geen beperkende factor voor directe actie, maar is direct gerelateerd aan weer en klimaat, die een direct beperkend effect hebben.

De lage luchtdichtheid zorgt voor een relatief lage druk op het land. Normaal gesproken is deze gelijk aan 760 mm Hg, art. Naarmate de hoogte toeneemt, neemt de druk af. Op een hoogte van 5800 m is het maar half normaal.

Lage druk kan de verspreiding van soorten in de bergen beperken.

Voor de meeste gewervelde dieren is de bovengrens van het leven ongeveer 6000 m. Een afname van de druk betekent een afname van de zuurstoftoevoer en uitdroging van dieren als gevolg van een toename van de ademhalingsfrequentie. Ongeveer hetzelfde zijn de grenzen van vooruitgang naar de bergen van hogere planten. Iets meer winterhard zijn geleedpotigen (springstaarten, mijten, spinnen) die op gletsjers boven de vegetatiegrens te vinden zijn.

Een onderscheidend kenmerk van de grond-luchtomgeving is de aanwezigheid van lucht (een mengsel van verschillende gassen) daarin.

Lucht heeft een lage dichtheid, dus het kan niet fungeren als ondersteuning voor organismen (met uitzondering van vliegende). Het is de lage dichtheid van lucht die de onbeduidende weerstand bepaalt wanneer organismen langs het bodemoppervlak bewegen. Tegelijkertijd maakt het het moeilijk om ze in verticale richting te verplaatsen. De lage luchtdichtheid bepaalt ook de lage druk op het land (760 mm Hg = 1 atm). Lucht, kleiner dan water, blokkeert het binnendringen van zonlicht. Het heeft een hogere transparantie dan water.

De gassamenstelling van de lucht is constant (dat weet je van de cursus aardrijkskunde). Zuurstof en kooldioxide zijn in de regel geen beperkende factoren. Waterdamp en verschillende verontreinigende stoffen zijn aanwezig als onzuiverheden in de lucht.

In de afgelopen eeuw is als gevolg van menselijke activiteiten in de atmosfeer het gehalte aan verschillende verontreinigende stoffen sterk toegenomen. Onder hen zijn de gevaarlijkste: stikstof- en zwaveloxiden, ammoniak, formaldehyde, zware metalen, koolwaterstoffen, enz. Levende organismen zijn er praktisch niet aan aangepast. Om deze reden is luchtvervuiling een ernstig mondiaal milieuprobleem. De oplossing ervan vereist de implementatie van milieumaatregelen op het niveau van alle staten van de aarde.

Luchtmassa's bewegen in horizontale en verticale richting. Dit leidt tot het ontstaan ​​van een dergelijke omgevingsfactor als wind. Wind kan zandverschuivingen in woestijnen veroorzaken (zandstormen). Het is in staat om op elk terrein bodemdeeltjes uit te blazen, waardoor de vruchtbaarheid van het land vermindert (winderosie). Wind heeft een mechanisch effect op planten. Het kan windstoten veroorzaken (omkeren van bomen met wortels), windschermen (breuken van boomstammen), vervorming van de boomkroon. De beweging van luchtmassa's heeft een aanzienlijke invloed op de verdeling van neerslag en het temperatuurregime in de grond-luchtomgeving.

Waterregime van het grond-luchtmilieu

Uit de aardrijkskunde weet je dat de grond-luchtomgeving zowel extreem verzadigd kan zijn met vocht (tropen) als erg arm (woestijnen). Neerslag is ongelijk verdeeld, zowel seizoensgebonden als geografisch. De luchtvochtigheid in de omgeving fluctueert over een groot bereik. Het is de belangrijkste beperkende factor voor levende organismen.

Temperatuurregime van de grond-luchtomgeving

De temperatuur in de grond-luchtomgeving heeft een dagelijkse en seizoensgebonden periodiciteit. Organismen hebben zich eraan aangepast sinds de opkomst van het leven op het land. Daarom is het minder waarschijnlijk dat temperatuur dan vochtigheid een beperkende factor is.

Aanpassingen van planten en dieren aan het leven in de grond-luchtomgeving

Met de introductie van planten op het land ontwikkelden ze weefsels. Je hebt de structuur van plantenweefsels bestudeerd in het vak biologie van groep 7. Doordat lucht niet als betrouwbare ondersteuning kan dienen, zijn in planten mechanische weefsels (hout en bastvezels) ontstaan. Een breed scala aan veranderingen in klimatologische factoren veroorzaakte de vorming van dichte integumentaire weefsels - periderm, korst. Door de mobiliteit van lucht (wind) hebben planten aanpassingen ontwikkeld voor bestuiving, de verspreiding van sporen, vruchten en zaden.

Het leven van dieren in suspensie in de lucht is onmogelijk vanwege de lage dichtheid. Veel van de soorten (insecten, vogels) hebben zich aangepast aan de actieve vlucht en kunnen lange tijd in de lucht blijven. Maar hun reproductie vindt plaats op het oppervlak van de grond.

De beweging van luchtmassa's in horizontale en verticale richting wordt door sommige kleine organismen gebruikt voor passieve vestiging. Op deze manier vestigen protisten, spinnen en insecten zich. De lage luchtdichtheid veroorzaakte de verbetering bij dieren in het evolutieproces van de externe (geleedpotigen) en interne (wervel)skeletten. Om dezelfde reden is er een beperking van de maximale massa en grootte van het lichaam van landdieren. Het grootste landdier, de olifant (gewicht tot 5 ton), is veel kleiner dan de zeereus, de blauwe vinvis (tot 150 ton). Dankzij het verschijnen van verschillende soorten ledematen konden zoogdieren gebieden bevolken met een verscheidenheid aan reliëfpatronen.

Algemene kenmerken van de bodem als leefomgeving

De bodem is de bovenste laag van de aardkorst die vruchtbaar is. Het werd gevormd als gevolg van de interactie van klimatologische en biologische factoren met het onderliggende gesteente (zand, klei, enz.). De bodem staat in contact met de lucht en fungeert als steun voor terrestrische organismen. Het is ook een bron van minerale voeding voor planten. Tegelijkertijd is de bodem een ​​leefomgeving voor veel soorten organismen. De bodem wordt gekenmerkt door de volgende eigenschappen: dichtheid, vochtigheid, temperatuur, beluchting (luchttoevoer), omgevingsreactie (pH), zoutgehalte.

De bodemdichtheid neemt toe met de diepte. Luchtvochtigheid, temperatuur en bodembeluchting zijn nauw met elkaar verbonden en van elkaar afhankelijk. Temperatuurschommelingen in de bodem worden afgevlakt ten opzichte van de oppervlaktelucht en worden niet meer getraceerd op een diepte van 1-1,5 m. Goed bevochtigde bodems warmen langzaam op en koelen langzaam af. Een toename van bodemvocht en temperatuur verslechtert de beluchting en vice versa. Het hydrothermische regime van de bodem en de beluchting ervan zijn afhankelijk van de structuur van de bodem. Kleigronden zijn meer watervast dan zandgronden. Maar ze zijn minder belucht en warmen slechter op. Afhankelijk van de reactie van de omgeving worden bodems in drie typen verdeeld: zuur (pH< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).

Aanpassingen van planten en dieren aan het leven in de bodem

De bodem in het leven van planten vervult de functies van fixatie, watervoorziening en een bron van minerale voeding. De concentratie van voedingsstoffen in de bodem heeft geleid tot de ontwikkeling van wortelstelsels en geleidende weefsels in planten.

Dieren die in de bodem leven hebben een aantal aanpassingen. Ze worden gekenmerkt door verschillende manieren van bewegen in de bodem. Het kunnen bewegingen en gaten graven zijn, zoals een beer en een mol. Regenwormen kunnen bodemdeeltjes uit elkaar duwen en doorgangen maken. Insectenlarven kunnen tussen bodemdeeltjes kruipen. In dit opzicht zijn tijdens het evolutieproces passende aanpassingen ontwikkeld. Gravende organismen ontwikkelden gravende ledematen. Annelids hebben een hydrostatisch skelet, terwijl insecten en duizendpoten klauwen hebben.

Bodemdieren hebben een kort compact lichaam met niet-bevochtigende dekens (zoogdieren) of bedekt met slijm. Het leven in de bodem als habitat heeft geleid tot atrofie of onderontwikkeling van de gezichtsorganen. De mol heeft kleine, onderontwikkelde ogen die vaak verborgen zijn onder een huidplooi. Om beweging in nauwe doorgangen in de grond te vergemakkelijken, kreeg mollenwol het vermogen om in twee richtingen te passen.

In de grond-luchtomgeving zijn organismen omgeven door lucht. Het heeft een lage luchtvochtigheid, dichtheid en druk, hoge transparantie en zuurstofgehalte. Vochtigheid is de belangrijkste beperkende factor. De bodem als leefomgeving wordt gekenmerkt door een hoge dichtheid, een bepaald hydrothermisch regime en beluchting. Planten en dieren hebben een verscheidenheid aan aanpassingen ontwikkeld aan het leven in de grond-lucht en bodemomgevingen.

Grond-Lucht Habitat

BASIS LEVENSOMGEVING

WATERMILIEU

De aquatische omgeving van het leven (hydrosfeer) beslaat 71% van het oppervlak van de wereld. Meer dan 98% van het water is geconcentreerd in de zeeën en oceanen, 1,24% - ijs van de poolgebieden, 0,45% - zoet water van rivieren, meren, moerassen.

Er zijn twee ecologische regio's in de oceanen:

waterkolom - pelagiaal, en onder - benthal.

Ongeveer 150.000 soorten dieren leven in het aquatisch milieu, of ongeveer 7% van hun totale aantal, en 10.000 soorten planten - 8%. Er zijn de volgende: ecologische groepen van hydrobionten. Pelagiaal - bewoond door organismen onderverdeeld in nekton en plankton.

Nekton (nektos - drijvend) - dit is een verzameling pelagische actief bewegende dieren die geen directe verbinding hebben met de bodem. Het zijn voornamelijk grote dieren die lange afstanden en sterke waterstromingen kunnen afleggen. Ze worden gekenmerkt door een gestroomlijnde lichaamsvorm en goed ontwikkelde bewegingsorganen (vissen, inktvissen, vinpotigen, walvissen).In zoet water omvat nekton, naast vissen, amfibieën en actief bewegende insecten.

Plankton (zwervend, zwevend) - dit is een verzameling pelagische organismen die niet in staat zijn om snel actief te bewegen. Ze zijn onderverdeeld in fyto- en zoöplankton (kleine schaaldieren, protozoa - foraminiferen, radiolariërs; kwallen, pteropoden). Fytoplankton zijn diatomeeën en groene algen.

Neuston- een reeks organismen die de oppervlaktelaag van water bewonen aan de grens met de lucht. Dit zijn larven van desyatipoden, zeepokken, roeipootkreeftjes, buikpotigen en tweekleppigen, stekelhuidigen en vissen. Als ze door het larvale stadium gaan, verlaten ze de oppervlaktelaag, die hen als toevluchtsoord diende, en gaan ze op de bodem of in de pelagische gebieden leven.

Playston- dit is een verzameling organismen, waarvan een deel van het lichaam zich boven het wateroppervlak bevindt en de andere in het water - eendenkroos, siphonophores.

Benthos (diepte) - een groep organismen die op de bodem van waterlichamen leven. Het is onderverdeeld in fytobenthos en zoöbenthos. Fytobenthos - algen - diatomeeën, groen, bruin, rood en bacteriën; bloeiende planten in de buurt van de kusten - zostera, ruppia. Zoobenthos - foraminiferen, sponzen, coelenteraten, wormen, weekdieren, vissen.

In het leven van waterorganismen spelen de verticale beweging van water, dichtheid, temperatuur, licht, zout, gas (zuurstof- en kooldioxidegehalte) en de concentratie van waterstofionen (pH) een belangrijke rol.

Temperatuurregime: Het verschilt in water enerzijds door een kleinere instroom van warmte en anderzijds door een grotere stabiliteit dan op het land. Een deel van de thermische energie die het wateroppervlak binnenkomt, wordt gereflecteerd, een deel wordt besteed aan verdamping. De verdamping van water van het oppervlak van waterlichamen, dat ongeveer 2263,8 J/g verbruikt, voorkomt oververhitting van de onderste lagen, en de vorming van ijs, waardoor de smeltwarmte (333,48 J/g) vrijkomt, vertraagt ​​hun afkoeling. De verandering in temperatuur in stromend water volgt de veranderingen in de omringende lucht, verschillend in een kleinere amplitude.

In meren en vijvers van gematigde breedtegraden wordt het thermische regime bepaald door een bekend fysiek fenomeen - water heeft een maximale dichtheid van 4 ° C. Het water daarin is duidelijk verdeeld in drie lagen:

1. epilimnion- de bovenste laag waarvan de temperatuur sterke seizoensfluctuaties kent;

2. metalimnion- overgangslaag, temperatuursprong, er is een scherpe temperatuurdaling;

3. hypolimnion- een diepzeelaag die de bodem bereikt en waar de temperatuur het hele jaar door licht varieert.

In de zomer bevinden de warmste waterlagen zich aan de oppervlakte en de koudste - onderaan. Dit type gelaagde temperatuurverdeling in een reservoir heet directe gelaagdheid. In de winter, als de temperatuur daalt, omgekeerde stratificatie: de oppervlaktelaag heeft een temperatuur in de buurt van 0 C, aan de onderkant is de temperatuur ongeveer 4 C, wat overeenkomt met de maximale dichtheid. De temperatuur stijgt dus met de diepte. Dit fenomeen heet temperatuur dichotomie, waargenomen in de meeste meren van de gematigde zone in zomer en winter. Door de temperatuurdichotomie wordt de verticale circulatie verstoord - er treedt een periode van tijdelijke stagnatie in - stagnatie.

In het voorjaar wordt oppervlaktewater door verwarming tot 4C dichter en zakt het dieper, en vanuit de diepte stijgt op zijn plaats warmer water op. Als gevolg van een dergelijke verticale circulatie treedt homothermie op in het reservoir, d.w.z. gedurende enige tijd wordt de temperatuur van de gehele watermassa gelijk gemaakt. Bij een verdere temperatuurstijging worden de bovenste lagen minder dicht en vallen ze niet meer naar beneden - zomerstagnatie. In de herfst koelt de oppervlaktelaag af, wordt dichter en zakt dieper, waardoor warmer water naar de oppervlakte wordt verdrongen. Dit gebeurt vóór het begin van de herfsthomothermie. Wanneer oppervlaktewateren onder de 4C worden afgekoeld, worden ze minder dicht en blijven ze weer aan de oppervlakte. Als gevolg hiervan stopt de watercirculatie en treedt winterstagnatie in.

Water heeft een significante dikte(800 keer) superieur aan lucht) en viscositeit. BIJ Gemiddeld neemt in de waterkolom voor elke 10 m diepte de druk met 1 atm toe. Deze kenmerken beïnvloeden planten doordat ze weinig of geen mechanisch weefsel ontwikkelen, dus hun stengels zijn erg elastisch en gemakkelijk te buigen. De meeste waterplanten zijn inherent aan het drijfvermogen en het vermogen om in de waterkolom te zweven; bij veel waterdieren wordt het omhulsel gesmeerd met slijm, wat wrijving tijdens beweging vermindert, en het lichaam neemt een gestroomlijnde vorm aan. Veel inwoners zijn relatief stenobatny en beperkt tot bepaalde diepten.

Transparantie en lichtmodus. Dit heeft vooral invloed op de verspreiding van planten: in modderige waterlichamen leven ze alleen in de oppervlaktelaag. Het lichtregime wordt ook bepaald door de regelmatige afname van licht met de diepte doordat water zonlicht absorbeert. Tegelijkertijd worden stralen met verschillende golflengten anders geabsorbeerd: rood is het snelst, terwijl blauwgroen tot aanzienlijke diepten doordringt. De kleur van de omgeving verandert tegelijkertijd en gaat geleidelijk van groenachtig naar groen, blauw, blauw, blauwviolet, vervangen door constante duisternis. Dienovereenkomstig worden met diepte groene algen vervangen door bruine en rode, waarvan de pigmenten zijn aangepast om zonlicht met verschillende golflengten op te vangen. De kleur van dieren verandert natuurlijk ook met de diepte. De oppervlaktelagen van het water worden bewoond door helder en divers gekleurde dieren, terwijl de diepzeesoorten verstoken zijn van pigmenten. De schemering wordt bewoond door dieren die zijn geverfd in kleuren met een roodachtige tint, waardoor ze zich kunnen verbergen voor vijanden, omdat rood in blauwviolette stralen als zwart wordt waargenomen.

De absorptie van licht in water is hoe sterker, hoe lager de transparantie. Transparantie kenmerkt zich door extreme diepte, waarbij een speciaal verlaagde Secchi-schijf (een witte schijf met een diameter van 20 cm) nog zichtbaar is. Daarom variëren de grenzen van fotosynthesezones sterk in verschillende waterlichamen. In de zuiverste wateren bereikt de fotosynthesezone een diepte van 200 m.

Zoutgehalte van water. Water is een uitstekend oplosmiddel voor veel minerale verbindingen. Als gevolg hiervan hebben natuurlijke waterlichamen een bepaalde chemische samenstelling. De belangrijkste zijn sulfaten, carbonaten, chloriden. De hoeveelheid opgeloste zouten per 1 liter water in zoet water is niet groter dan 0,5 g, in de zeeën en oceanen - 35 g Zoetwaterplanten en dieren leven in een hypotone omgeving, d.w.z. een omgeving waarin de concentratie van opgeloste stoffen lager is dan in lichaamsvloeistoffen en weefsels. Door het verschil in osmotische druk buiten en binnen het lichaam, dringt water constant het lichaam binnen, en zoetwater-hydrobionts worden gedwongen om het intensief te verwijderen. In dit opzicht hebben ze goed gedefinieerde processen van osmoregulatie. Bij protozoa wordt dit bereikt door het werk van excretievacuolen, in meercellige organismen door het verwijderen van water door het excretiesysteem. Typisch mariene en typisch zoetwatersoorten tolereren geen significante veranderingen in het zoutgehalte van het water - stenohaliene organismen. Eurygalline - zoetwatersnoekbaars, brasem, snoek, uit de zee - de mul-familie.

Gasmodus: De belangrijkste gassen in het aquatisch milieu zijn zuurstof en koolstofdioxide.

Zuurstof is de belangrijkste omgevingsfactor. Het komt vanuit de lucht in het water en komt bij de fotosynthese vrij door planten. Het gehalte aan water is omgekeerd evenredig met de temperatuur; met afnemende temperatuur neemt de oplosbaarheid van zuurstof in water (evenals andere gassen) toe. In lagen die zwaar bevolkt zijn door dieren en bacteriën, kan zuurstoftekort ontstaan ​​door de verhoogde consumptie. Zo worden in de oceanen van de wereld levensrijke diepten van 50 tot 1000 m gekenmerkt door een sterke verslechtering van de beluchting. Het is 7-10 keer lager dan in oppervlaktewateren die worden bewoond door fytoplankton. In de buurt van de bodem van waterlichamen kunnen de omstandigheden bijna anaëroob zijn.

Kooldioxide - lost ongeveer 35 keer beter op in water dan zuurstof en de concentratie in water is 700 keer groter dan in de atmosfeer. Zorgt voor fotosynthese van waterplanten en neemt deel aan de vorming van kalkhoudende skeletformaties van ongewervelde dieren.

Waterstofionenconcentratie (pH)- zoetwaterzwembaden met pH = 3,7-4,7 worden als zuur beschouwd, 6,95-7,3 - neutraal, met pH 7,8 - alkalisch. In zoetwaterlichamen ervaart de pH zelfs dagelijkse schommelingen. Zeewater is alkalischer en de pH verandert veel minder dan in zoet water. De pH neemt af met de diepte. De concentratie van waterstofionen speelt een belangrijke rol bij de verdeling van hydrobionten.

Grond-Lucht Habitat

Een kenmerk van de land-lucht-omgeving van het leven is dat de organismen die hier leven worden omringd door een gasvormige omgeving die wordt gekenmerkt door een lage vochtigheid, dichtheid en druk, en een hoog zuurstofgehalte. In de regel bewegen dieren in deze omgeving langs de grond (vast substraat) en planten schieten erin wortel.

In de grond-luchtomgeving hebben de operationele omgevingsfactoren een aantal karakteristieke kenmerken: hogere lichtintensiteit in vergelijking met andere omgevingen, aanzienlijke temperatuurschommelingen, veranderingen in vochtigheid afhankelijk van de geografische locatie, seizoen en tijdstip van de dag. De impact van de hierboven genoemde factoren is onlosmakelijk verbonden met de beweging van luchtmassa's - de wind.

Tijdens het evolutieproces hebben levende organismen van het grond-luchtmilieu karakteristieke anatomische, morfologische en fysiologische aanpassingen ontwikkeld.

Laten we eens kijken naar de kenmerken van de impact van de belangrijkste omgevingsfactoren op planten en dieren in het grond-luchtmilieu.

Lucht. Lucht als omgevingsfactor wordt gekenmerkt door een constante samenstelling - zuurstof daarin is meestal ongeveer 21%, koolstofdioxide 0,03%.

Lage luchtdichtheid bepaalt zijn lage hefkracht en onbeduidend draagvermogen. Alle bewoners van de luchtomgeving zijn nauw verbonden met het aardoppervlak, dat hen dient voor bevestiging en ondersteuning. De dichtheid van het luchtmedium biedt geen hoge weerstand aan organismen wanneer ze langs het aardoppervlak bewegen, maar het maakt het moeilijk om verticaal te bewegen. Voor de meeste organismen wordt in de lucht blijven alleen geassocieerd met verspreiding of het zoeken naar prooien.

De kleine hefkracht van lucht bepaalt de beperkende massa en grootte van terrestrische organismen. De grootste dieren die op het aardoppervlak leven, zijn kleiner dan de reuzen van het watermilieu. Grote zoogdieren (de grootte en het gewicht van een moderne walvis) konden niet op het land leven, omdat ze zouden worden verpletterd door hun eigen gewicht.

Lage luchtdichtheid zorgt voor een lichte weerstand tegen beweging. De ecologische voordelen van deze eigenschap van de luchtomgeving werden in de loop van de evolutie door veel landdieren gebruikt, waardoor ze het vermogen kregen om te vliegen. 75% van de soorten van alle landdieren is in staat tot actieve vlucht, voornamelijk insecten en vogels, maar ook onder zoogdieren en reptielen worden vliegers gevonden.

Door de mobiliteit van lucht, de verticale en horizontale bewegingen van luchtmassa's die zich in de lagere lagen van de atmosfeer bevinden, is passieve vlucht van een aantal organismen mogelijk. Veel soorten hebben anemochory ontwikkeld - hervestiging met behulp van luchtstromingen. Anemochory is kenmerkend voor sporen, zaden en vruchten van planten, protozoaire cysten, kleine insecten, spinnen, enz. Organismen die passief werden getransporteerd door luchtstromen werden gezamenlijk aeroplankton genoemd, naar analogie met planktonische bewoners van het aquatisch milieu.

De belangrijkste ecologische rol van horizontale luchtbewegingen (winden) is indirect in het versterken en verzwakken van de impact op terrestrische organismen van belangrijke omgevingsfactoren zoals temperatuur en vochtigheid. Winden verhogen de terugkeer van vocht en warmte naar dieren en planten.

Gassamenstelling van lucht in de oppervlaktelaag is de lucht vrij homogeen (zuurstof - 20,9%, stikstof - 78,1%, inerte gassen - 1%, kooldioxide - 0,03% per volume) vanwege de hoge diffusiecapaciteit en constante vermenging door convectie en windstromen. Verschillende onzuiverheden van gasvormige, vloeibare druppeltjes en vaste (stof)deeltjes die vanuit lokale bronnen in de atmosfeer terechtkomen, kunnen echter van groot milieubelang zijn.

Het hoge zuurstofgehalte droeg bij aan een toename van het metabolisme van terrestrische organismen en op basis van de hoge efficiëntie van oxidatieve processen ontstond homoiothermie van dieren. Zuurstof is, vanwege het constant hoge gehalte in de lucht, geen factor die het leven in de terrestrische omgeving beperkt. Slechts op plaatsen ontstaat onder bepaalde omstandigheden een tijdelijk tekort, bijvoorbeeld in ophopingen van rottende plantenresten, voorraden graan, meel, etc.

edafische factoren. Bodemeigenschappen en terrein beïnvloeden ook de levensomstandigheden van terrestrische organismen, voornamelijk planten. De eigenschappen van het aardoppervlak die een ecologische impact hebben op de bewoners worden edafische omgevingsfactoren genoemd.

De aard van het wortelstelsel van planten hangt af van het hydrothermische regime, beluchting, samenstelling, samenstelling en structuur van de bodem. Zo bevinden de wortelstelsels van boomsoorten (berken, lariks) in gebieden met permafrost zich op een geringe diepte en in de breedte verspreid. Waar geen permafrost is, zijn de wortelstelsels van diezelfde planten minder verspreid en dringen dieper door. Bij veel steppeplanten kunnen de wortels water krijgen van grote diepte, tegelijkertijd hebben ze veel oppervlaktewortels in de humusbodem, van waaruit de planten minerale voedingsstoffen opnemen.

Het terrein en de aard van de bodem beïnvloeden de specifieke kenmerken van de beweging van dieren. Hoefdieren, struisvogels en trappen die in open ruimtes leven, hebben bijvoorbeeld vaste grond nodig om de afstoting te versterken wanneer ze snel rennen. Bij hagedissen die op los zand leven, zijn de vingers omzoomd met een rand van hoornschubben, waardoor het oppervlak van de steun groter wordt. Voor landbewoners die gaten graven, zijn dichte bodems ongunstig. De aard van de bodem beïnvloedt in sommige gevallen de verspreiding van landdieren die gaten graven, in de grond graven om aan hitte of roofdieren te ontsnappen, of eieren in de grond leggen, enz.

Weer en klimatologische kenmerken. De leefomstandigheden in het grond-luchtmilieu worden bovendien gecompliceerd door weersveranderingen. Het weer is de continu veranderende toestand van de atmosfeer nabij het aardoppervlak, tot een hoogte van ongeveer 20 km (de grens van de troposfeer). Weervariabiliteit komt tot uiting in de constante variatie in de combinatie van omgevingsfactoren zoals luchttemperatuur en vochtigheid, bewolking, neerslag, windkracht en -richting, enz. Samen met hun regelmatige afwisseling in de jaarlijkse cyclus, worden weersveranderingen gekenmerkt door niet-periodieke fluctuaties, wat de voorwaarden voor het bestaan ​​​​van terrestrische organismen aanzienlijk compliceert. Het weer beïnvloedt het leven van waterbewoners in veel mindere mate en alleen op de populatie van de oppervlaktelagen.

Het klimaat van het gebied. Het langdurige weerregime kenmerkt het klimaat van het gebied. Het concept klimaat omvat niet alleen de gemiddelde waarden van meteorologische verschijnselen, maar ook hun jaarlijkse en dagelijkse verloop, afwijkingen daarvan en hun frequentie. Het klimaat wordt bepaald door de geografische omstandigheden van het gebied.

De zonale diversiteit van klimaten wordt bemoeilijkt door de werking van moessonwinden, de verspreiding van cyclonen en anticyclonen, de invloed van bergketens op de beweging van luchtmassa's, de mate van afstand tot de oceaan en vele andere lokale factoren.

Voor de meeste terrestrische organismen, vooral kleine, is niet zozeer het klimaat van de regio belangrijk, maar de omstandigheden van hun directe leefomgeving. Heel vaak veranderen lokale elementen van de omgeving (reliëf, vegetatie, enz.) het regime van temperatuur, vochtigheid, licht, luchtbeweging in een bepaald gebied op zo'n manier dat het aanzienlijk verschilt van de klimatologische omstandigheden van het gebied. Dergelijke lokale klimaatveranderingen die vorm krijgen in de oppervlaktelaag van lucht worden microklimaten genoemd. In elke zone zijn de microklimaten zeer divers. Het is mogelijk om microklimaten van willekeurig kleine gebieden te onderscheiden. Er wordt bijvoorbeeld een speciale modus gecreëerd in de bloemkronen, die wordt gebruikt door de bewoners die daar wonen. Een bijzonder stabiel microklimaat komt voor in holen, nesten, holtes, grotten en andere gesloten plaatsen.

Neerslag. Naast het leveren van water en het creëren van vochtreserves, kunnen ze nog een ecologische rol spelen. Zo hebben hevige regenbuien of hagel soms een mechanisch effect op planten of dieren.

De ecologische rol van sneeuwbedekking is bijzonder divers. Dagelijkse temperatuurschommelingen dringen slechts tot 25 cm door in de sneeuwdikte; dieper verandert de temperatuur bijna niet. Bij vorst van -20-30 C onder een sneeuwlaag van 30-40 cm is de temperatuur slechts iets onder nul. Diepe sneeuwbedekking beschermt de knoppen van vernieuwing, beschermt de groene delen van planten tegen bevriezing; veel soorten gaan onder de sneeuw zonder gebladerte te verliezen, bijvoorbeeld harige zuring, Veronica officinalis, enz.

Kleine landdieren leiden ook een actieve levensstijl in de winter en leggen hele gangen met doorgangen onder de sneeuw en in de dikte ervan. Voor een aantal soorten die zich voeden met besneeuwde vegetatie, is zelfs winterse voortplanting kenmerkend, wat bijvoorbeeld wordt opgemerkt bij lemmingen, hout- en geelkeelmuizen, een aantal woelmuizen, waterratten, enz. Hoenvogels - hazelaarhoen, korhoen, toendra patrijzen - graven in de sneeuw voor de nacht.

Wintersneeuwbedekking voorkomt dat grote dieren gaan foerageren. Veel hoefdieren (rendieren, wilde zwijnen, muskusossen) voeden zich in de winter uitsluitend met besneeuwde vegetatie, en diepe sneeuwbedekking, en vooral een harde korst op het oppervlak die in ijs voorkomt, verdoemen ze tot de hongerdood. De diepte van het sneeuwdek kan de geografische verspreiding van soorten beperken. Echte herten dringen bijvoorbeeld niet door naar het noorden in die gebieden waar de sneeuwdikte in de winter meer dan 40-50 cm is.

Lichte modus. De hoeveelheid straling die het aardoppervlak bereikt, wordt bepaald door de geografische breedte van het gebied, de lengte van de dag, de transparantie van de atmosfeer en de invalshoek van de zonnestralen. Onder verschillende weersomstandigheden bereikt 42-70% van de zonneconstante het aardoppervlak. De verlichting op het aardoppervlak varieert sterk. Het hangt allemaal af van de hoogte van de zon boven de horizon of de invalshoek van de zonnestralen, de lengte van de dag en de weersomstandigheden en de transparantie van de atmosfeer. De intensiteit van het licht fluctueert ook afhankelijk van de tijd van het jaar en het tijdstip van de dag. In sommige delen van de aarde is de kwaliteit van het licht ook ongelijk, bijvoorbeeld de verhouding tussen langgolvige (rood) en kortgolvige (blauwe en ultraviolette) stralen. Zoals bekend worden kortegolfstralen meer geabsorbeerd en verstrooid door de atmosfeer dan langgolvige stralen.

Dieren zijn bijna op het hele aardoppervlak gevestigd. Vanwege hun mobiliteit, het vermogen om zich evolutionair aan te passen aan koudere bestaansomstandigheden, vanwege hun gebrek aan directe afhankelijkheid van zonlicht, hebben dieren meer leefgebieden ingenomen dan planten. Er moet echter aan worden herinnerd dat dieren afhankelijk zijn van planten, omdat planten als voedselbron voor hen dienen (voor herbivoren en roofdieren die herbivoren eten).

Hier, in de context van dierenhabitats, zullen we begrijpen: leefgebieden van dieren.

In totaal zijn er vier leefgebieden voor dieren. Dit zijn 1) grond-lucht, 2) water, 3) bodem en 4) andere levende organismen. Over de grond-luchtomgeving van het leven gesproken, soms is deze verdeeld in grond en, afzonderlijk, lucht. Maar zelfs vliegende dieren landen vroeg of laat op de grond. Bovendien, bewegend op de grond, is het dier ook in de lucht. Daarom worden de grond- en luchtomgeving gecombineerd tot één grond-luchtomgeving.

Er zijn dieren die in twee omgevingen tegelijk leven. Zo leven veel amfibieën (kikkers) zowel in het water als op het land, een aantal knaagdieren leeft in de bodem en op het aardoppervlak.

Grond-Lucht Habitat

In de grond-lucht omgeving, de meeste diersoorten. Het land bleek in zekere zin de meest geschikte omgeving voor hun leven te zijn. Hoewel in de evolutie dieren (en planten) in het water ontstonden en pas later aan de oppervlakte kwamen.

De meeste wormen, insecten, amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren leven op het land. Veel diersoorten kunnen vliegen, dus brengen ze een deel van hun leven uitsluitend in de lucht door.

Dieren van de grond-luchtomgeving worden meestal gekenmerkt door hoge mobiliteit, goed zicht.

De land-luchtomgeving wordt gekenmerkt door een grote verscheidenheid aan habitatomstandigheden (tropische bossen en gematigde bossen, weiden en steppen, woestijnen, toendra's en nog veel meer). Daarom worden de dieren van deze levensomgeving gekenmerkt door een grote diversiteit, ze kunnen sterk van elkaar verschillen.

aquatische habitat

De aquatische habitat verschilt van de lucht in grotere dichtheid. Hier kunnen dieren het zich veroorloven om zeer massieve lichamen (walvissen, haaien) te hebben, omdat het water hen ondersteunt en hun lichaam lichter maakt. Bewegen in een dichte omgeving is echter moeilijker, dus waterdieren hebben meestal een gestroomlijnde lichaamsvorm.

Bijna geen zonlicht dringt door in de diepten van de zee, dus de gezichtsorganen kunnen bij diepzeedieren slecht ontwikkeld zijn.

Waterdieren worden onderverdeeld in plankton, nekton en benthos. Plankton passief zwemt in de waterkolom (bijvoorbeeld eencellig), nekton- dit zijn actief zwemmende dieren (vissen, walvissen, enz.), benthos leeft op de bodem (koralen, sponzen, enz.).

bodem habitat

De bodem als leefgebied wordt gekenmerkt door een zeer hoge dichtheid en gebrek aan zonlicht. Hier hebben de dieren de gezichtsorganen niet nodig. Daarom zijn ze ofwel niet ontwikkeld (wormen) of verminderd (mol). Aan de andere kant zijn er in de bodem niet zulke significante temperatuurdalingen als aan de oppervlakte. Veel wormen, insectenlarven, mieren leven in de grond. Ook onder zoogdieren zijn er bodembewoners: mollen, molratten, gravende dieren.

LEZING 4

LEVENSOMGEVING EN AANPASSING VAN ORGANISMEN AAN HEN.

Wateromgeving.

Dit is de oudste omgeving waarin het leven is ontstaan ​​en lang geleden is geëvolueerd nog voordat de eerste organismen op het land verschenen. Volgens de samenstelling van het aquatische milieu van het leven, worden twee van de belangrijkste varianten onderscheiden: zoetwater- en mariene milieus.

Meer dan 70% van het aardoppervlak is bedekt met water. Vanwege de relatieve gelijkmatigheid van de omstandigheden in deze omgeving (“water is altijd nat”), is de diversiteit aan organismen in het aquatische milieu echter veel kleiner dan op het land. Slechts elke tiende soort van het plantenrijk wordt geassocieerd met het aquatisch milieu, de diversiteit aan waterdieren is iets groter. De algemene verhouding van het aantal land/watersoorten is ongeveer 1:5.

De dichtheid van water is 800 keer hoger dan de dichtheid van lucht. En de druk op de organismen die het bewonen is ook veel hoger dan in terrestrische omstandigheden: voor elke 10 m diepte neemt deze met 1 atm toe. Een van de belangrijkste manieren om organismen aan het leven in het aquatisch milieu aan te passen, is het vergroten van het drijfvermogen door het oppervlak van het lichaam te vergroten en de vorming van weefsels en organen die lucht bevatten. Organismen kunnen in het water drijven (als vertegenwoordigers van plankton - algen, protozoa, bacteriën) of actief bewegen, zoals vissen die zich vormen nekton. Een aanzienlijk deel van de organismen zit vast aan het bodemoppervlak of beweegt erlangs. Zoals reeds opgemerkt, is de stroming een belangrijke factor in het aquatisch milieu.

Tabel 1 - Vergelijkende kenmerken van habitats en aanpassing van levende organismen daaraan

De basis van de productie van de meeste aquatische ecosystemen zijn autotrofen, die gebruik maken van zonlicht dat door de waterkolom breekt. De mogelijkheid om deze dikte te "piercen" wordt bepaald door de transparantie van het water. In het heldere water van de oceaan is, afhankelijk van de invalshoek van het zonlicht, autotroof leven mogelijk tot een diepte van 200 m in de tropen en 50 m op hoge breedtegraden (bijvoorbeeld in de zeeën van de Noordelijke IJszee). In sterk verstoorde zoetwaterreservoirs, een laag die wordt bevolkt door autotrofen (het heet foto), kan slechts enkele tientallen centimeters zijn.

Het rode deel van het lichtspectrum wordt het meest actief geabsorbeerd door water, daarom worden, zoals opgemerkt, de diepe wateren van de zeeën bewoond door rode algen, die groen licht kunnen opnemen dankzij extra pigmenten. De transparantie van water wordt bepaald door een eenvoudig apparaat - de Secchi-schijf, een witgekleurde cirkel met een diameter van 20 cm. De mate van watertransparantie wordt beoordeeld aan de hand van de diepte waarop de schijf niet meer van elkaar te onderscheiden is.

Het belangrijkste kenmerk van water is de chemische samenstelling - het gehalte aan zouten (inclusief voedingsstoffen), gassen, waterstofionen (pH). Afhankelijk van de concentratie van nutriënten, met name fosfor en stikstof, worden waterlichamen verdeeld in oligotroof, mesotrofe en eutroof. Bij een toename van het gehalte aan nutriënten, bijvoorbeeld wanneer een reservoir is vervuild met afvalwater, treedt het proces van eutrofiëring van aquatische ecosystemen op.

Het zuurstofgehalte in water is ongeveer 20 keer lager dan in de atmosfeer en bedraagt ​​6-8 ml/l. Het neemt af met toenemende temperatuur, evenals in stilstaande wateren in de winter, wanneer het water door een ijslaag van de atmosfeer wordt geïsoleerd. Een afname van de zuurstofconcentratie kan de dood van veel bewoners van aquatische ecosystemen veroorzaken, met uitzondering van soorten die bijzonder resistent zijn tegen zuurstofgebrek, zoals de kroeskarper of zeelt, die zelfs kunnen leven als het zuurstofgehalte daalt tot 0,5 ml/l. Het gehalte aan koolstofdioxide in water is daarentegen hoger dan in de atmosfeer. In zeewater kan het tot 40-50 ml / l bevatten, wat ongeveer 150 keer hoger is dan in de atmosfeer. Het verbruik van kooldioxide door fytoplankton tijdens intensieve fotosynthese bedraagt ​​niet meer dan 0,5 ml/l per dag.

De concentratie van waterstofionen in water (pH) kan variëren binnen 3,7-7,8. Wateren met een pH van 6,45 tot 7,3 worden als neutraal beschouwd. Zoals reeds opgemerkt, neemt met een daling van de pH de biodiversiteit van organismen die in het aquatisch milieu leven snel af. Rivierkreeften, veel soorten weekdieren sterven bij een pH lager dan 6, baars en snoek zijn bestand tegen een pH tot 5, paling en char overleven wanneer de pH daalt tot 5-4,4. In meer zure wateren overleven slechts enkele soorten zoöplankton en fytoplankton. Zure regen die gepaard gaat met het vrijkomen van grote hoeveelheden zwavel en stikstofoxiden in de atmosfeer door industriële ondernemingen, zijn de oorzaak geworden van verzuring van het water van meren in Europa en de Verenigde Staten en een scherpe uitputting van hun biologische diversiteit. Zuurstof is vaak de beperkende factor. Het gehalte overschrijdt gewoonlijk niet meer dan 1% van het volume. Bij temperatuurstijging, verrijking met organische stof en zwakke menging neemt het zuurstofgehalte in water af. De lage beschikbaarheid van zuurstof voor organismen wordt ook geassocieerd met de zwakke diffusie (het is duizenden keren minder in water dan in lucht). De tweede beperkende factor is licht. De verlichting neemt snel af met de diepte. In perfect schoon water kan licht doordringen tot een diepte van 50-60 m, in zwaar vervuild water - slechts enkele centimeters.

Deze omgeving is onder andere de meest homogene. Het varieert weinig in de ruimte, er zijn geen duidelijke grenzen tussen individuele ecosystemen. De amplitudes van de factorwaarden zijn ook klein. Het verschil tussen de maximum- en minimumtemperatuur is hier meestal niet groter dan 50°C (terwijl het in de grond-luchtomgeving tot 100°C is). Het medium heeft een hoge dichtheid. Voor oceanische wateren is het gelijk aan 1,3 g/cm 3 , voor zoet water is het bijna één. De druk verandert alleen met de diepte: elke 10 meter laag water verhoogt de druk met 1 atmosfeer.

Er zijn weinig warmbloedige dieren in het water, of homoiothermisch(Grieks homa - hetzelfde, thermo - hitte), organismen. Dit is het gevolg van twee oorzaken: een kleine temperatuurschommeling en een gebrek aan zuurstof. Het belangrijkste adaptieve mechanisme van homoiothermie is weerstand tegen ongunstige temperaturen. In water zijn dergelijke temperaturen onwaarschijnlijk en in de diepe lagen is de temperatuur vrijwel constant (+4°C). Het handhaven van een constante lichaamstemperatuur gaat noodzakelijkerwijs gepaard met intensieve stofwisselingsprocessen, wat alleen mogelijk is met een goede toevoer van zuurstof. Er zijn geen dergelijke omstandigheden in het water. Warmbloedige dieren van het aquatisch milieu (walvissen, zeehonden, pelsrobben, enz.) zijn voormalige bewoners van het land. Hun bestaan ​​is onmogelijk zonder periodieke communicatie met de luchtomgeving.

Typische bewoners van het aquatisch milieu hebben een variabele lichaamstemperatuur en behoren tot de groep poikiothermisch(Griekse poikios - gevarieerd). Tot op zekere hoogte compenseren ze het gebrek aan zuurstof door het contact van de ademhalingsorganen met water te vergroten. Veel waterbewoners (hydrobionten) verbruiken zuurstof door alle integumenten van het lichaam. Vaak wordt ademen gecombineerd met een filtratie-type voeding, waarbij een grote hoeveelheid water door het lichaam wordt geleid. Sommige organismen kunnen tijdens perioden van acuut zuurstofgebrek hun vitale activiteit drastisch vertragen, tot aan de toestand schijndood(bijna volledige stopzetting van het metabolisme).

Organismen passen zich hoofdzakelijk op twee manieren aan een hoge waterdichtheid aan. Sommigen gebruiken het als een ondersteuning en zijn in een staat van vrij stijgende. De dichtheid (soortelijk gewicht) van dergelijke organismen verschilt meestal weinig van de dichtheid van water. Dit wordt vergemakkelijkt door de volledige of bijna volledige afwezigheid van het skelet, de aanwezigheid van uitgroeisels, vetdruppels in het lichaam of luchtholten. Dergelijke organismen zijn gegroepeerd plankton(Griekse planktos - dwalen). Er zijn plantaardig (fyto-) en dierlijk (zoo-) plankton. De grootte van planktonische organismen is meestal klein. Maar ze zijn goed voor het grootste deel van het waterleven.

Actief bewegende organismen (zwemmers) passen zich aan om de hoge dichtheid van water te overwinnen. Ze worden gekenmerkt door een langwerpige lichaamsvorm, goed ontwikkelde spieren en de aanwezigheid van wrijvingsverminderende structuren (slijm, schubben). Over het algemeen resulteert de hoge dichtheid van water in een afname van het aandeel van het skelet in de totale lichaamsmassa van hydrobionten in vergelijking met terrestrische organismen. In omstandigheden van gebrek aan licht of de afwezigheid ervan, gebruiken organismen geluid om zich te oriënteren. Het verspreidt zich veel sneller in water dan in lucht. Om verschillende obstakels te detecteren, wordt gereflecteerd geluid gebruikt door het type echolocatie. Geurverschijnselen worden ook gebruikt ter oriëntatie (geuren worden veel beter gevoeld in water dan in lucht). In de diepten van het water hebben veel organismen de eigenschap van zelfluminescentie (bioluminescentie).

Planten die in de waterkolom leven, gebruiken de meest diep doordringende blauwe, blauwe en blauwviolette stralen in het proces van fotosynthese. Dienovereenkomstig verandert de kleur van planten met de diepte van groen naar bruin en rood.

De volgende groepen waterorganismen worden adequaat onderscheiden naar adaptieve mechanismen: plankton- vrij drijvend nekton(Grieks nektos - drijvend) - actief bewegend, benthos(Grieks benthos - diepte) - bewoners van de bodem, pelago's(Griekse pelagos - open zee) - bewoners van de waterkolom, neuston- bewoners van de bovenste waterfilm (een deel van het lichaam kan in het water zijn, een deel - in de lucht).

De menselijke impact op het aquatisch milieu komt tot uiting in een afname van de transparantie, een verandering in de chemische samenstelling (vervuiling) en temperatuur (thermische vervuiling). Het gevolg van deze en andere effecten is zuurstofgebrek, verminderde productiviteit, veranderingen in de soortensamenstelling en andere afwijkingen van de norm.

Grond-lucht omgeving.

Lucht heeft een veel lagere dichtheid dan water. Om deze reden ging de ontwikkeling van de luchtomgeving, die veel later plaatsvond dan de oorsprong van het leven en de ontwikkeling ervan in het aquatische milieu, gepaard met een toename van de ontwikkeling van mechanische weefsels, waardoor organismen de werking van de wet konden weerstaan van universele zwaartekracht en wind (skelet bij gewervelde dieren, chitineuze schelpen bij insecten, sclerenchym bij planten). In omstandigheden van alleen lucht kan geen enkel organisme permanent leven, en daarom moeten zelfs de beste "vliegers" (vogels en insecten) periodiek naar de grond afdalen. De beweging van organismen door de lucht is mogelijk dankzij speciale apparaten - vleugels bij vogels, insecten, sommige soorten zoogdieren en zelfs vissen, parachutes en vleugels in zaden, luchtzakken in naaldpollen, enz.

Lucht is een slechte warmtegeleider en daarom ontstonden in het luchtmilieu op het land endotherme (warmbloedige) dieren, die gemakkelijker warm te houden zijn dan ectotherme bewoners van het aquatisch milieu. Voor warmbloedige waterdieren, waaronder reuzenwalvissen, is het watermilieu secundair; de voorouders van deze dieren leefden ooit op het land.

Het leven in de lucht vereiste complexere voortplantingsmechanismen die het risico op uitdroging van geslachtscellen zouden elimineren (meercellige antheridia en archegonia, en vervolgens eicellen en eierstokken bij planten, interne bevruchting bij dieren, eieren met een dichte schaal bij vogels, reptielen, amfibieën, enz.).

In het grond-luchtmilieu zijn er over het algemeen veel meer mogelijkheden voor de vorming van verschillende combinaties van factoren dan in het water. Het is in deze omgeving dat verschillen in het klimaat van verschillende regio's (en op verschillende hoogten boven zeeniveau binnen dezelfde regio) het duidelijkst tot uiting komen. Daarom is de diversiteit van terrestrische organismen veel groter dan die van aquatische.

Deze omgeving is een van de meest complexe, zowel qua eigenschappen als qua ruimtediversiteit. Het wordt gekenmerkt door een lage luchtdichtheid, grote temperatuurschommelingen (jaarlijkse amplitudes tot 100°C), een hoge atmosferische mobiliteit. Beperkende factoren zijn meestal een gebrek of overmaat aan warmte en vocht. In sommige gevallen, bijvoorbeeld onder het bladerdak van het bos, is er een gebrek aan licht.

Grote temperatuurschommelingen in de tijd en de grote variabiliteit in de ruimte, evenals een goede toevoer van zuurstof, waren de motieven voor het verschijnen van organismen met een constante lichaamstemperatuur (homeothermisch). Door homeothermie konden landbewoners hun leefgebied (soortenreeksen) aanzienlijk uitbreiden, maar dit gaat onvermijdelijk gepaard met een hoger energieverbruik.

Voor organismen van de grond-luchtomgeving zijn drie mechanismen van aanpassing aan de temperatuurfactor typerend: fysiek, chemisch, gedragsmatig. Fysiek gecontroleerd door warmteoverdracht. De factoren zijn huid, lichaamsvet, waterverdamping (zweten bij dieren, transpiratie bij planten). Deze route is kenmerkend voor poikyothermische en homeotherme organismen. Chemische aanpassingen gebaseerd op het handhaven van een bepaalde lichaamstemperatuur. Het vereist een intense stofwisseling. Dergelijke aanpassingen zijn kenmerkend voor homo-iothermische en slechts gedeeltelijk poikyothermische organismen. gedragspad het wordt uitgevoerd door middel van de keuze van voorkeursposities door organismen (open voor de zon of schaduwrijke plaatsen, verschillende soorten beschutting, enz.). Het is kenmerkend voor beide groepen organismen, maar in grotere mate poikyothermisch. Planten passen zich voornamelijk aan de temperatuurfactor aan via fysieke mechanismen (bedekkingen, waterverdamping) en slechts gedeeltelijk via gedragsmechanismen (rotatie van bladbladen ten opzichte van de zonnestralen, gebruik van de hitte van de aarde en de verwarmende rol van sneeuwbedekking).

Aanpassingen aan temperatuur worden ook uitgevoerd door de grootte en vorm van het lichaam van organismen. Voor warmteoverdracht zijn grote maten voordeliger (dan hoe groter het lichaam, hoe kleiner het oppervlak per massa-eenheid, en dus warmteoverdracht, en vice versa). Om deze reden zijn dezelfde soorten die in koudere omgevingen (in het noorden) worden aangetroffen, meestal groter dan die in warmere klimaten. Dit patroon heet Regel van Bergmans. Temperatuurregeling wordt ook uitgevoerd door de uitstekende delen van het lichaam (oren, ledematen, reukorganen). Ze zijn meestal kleiner in koudere streken dan in warmere streken. (de regel van Allen).

De afhankelijkheid van warmteoverdracht van lichaamsgrootte kan worden beoordeeld aan de hand van de hoeveelheid zuurstof die door verschillende organismen wordt verbruikt tijdens de ademhaling per massa-eenheid. Het is hoe groter, hoe kleiner de grootte van de dieren. Dus per 1 kg gewicht was het zuurstofverbruik (cm 3 / uur): paard - 220, konijn - 480, rat -1800, muis - 4100.

©2015-2019 site
Alle rechten behoren toe aan hun auteurs. Deze site claimt geen auteurschap, maar biedt gratis gebruik.
Aanmaakdatum pagina: 2017-06-30