Das Leben an Land erforderte solche Anpassungen, die nur in hochorganisierten lebenden Organismen möglich waren. Die Boden-Luft-Umgebung ist schwieriger für das Leben, sie zeichnet sich durch einen hohen Sauerstoffgehalt, eine geringe Menge Wasserdampf, eine geringe Dichte usw. Dies veränderte die Bedingungen für Atmung, Wasseraustausch und Bewegung von Lebewesen erheblich.

Die geringe Luftdichte bestimmt seine geringe Auftriebskraft und unbedeutende Tragfähigkeit. Luftorganismen müssen ein eigenes Unterstützungssystem haben, das den Körper unterstützt: Pflanzen - eine Vielzahl mechanischer Gewebe, Tiere - ein festes oder hydrostatisches Skelett. Darüber hinaus sind alle Bewohner der Luftumgebung eng mit der Erdoberfläche verbunden, die ihnen zur Befestigung und Stütze dient.

Geringe Luftdichte sorgt für geringen Bewegungswiderstand. Daher haben viele Landtiere die Fähigkeit zu fliegen erworben. 75 % aller Landlebewesen, hauptsächlich Insekten und Vögel, haben sich an den aktiven Flug angepasst.

Aufgrund der Luftbeweglichkeit, der in den unteren Schichten der Atmosphäre vorhandenen vertikalen und horizontalen Strömungen von Luftmassen ist ein passiver Flug von Organismen möglich. In dieser Hinsicht haben viele Arten Anemochorie entwickelt - Umsiedlung mit Hilfe von Luftströmungen. Anemochorie ist charakteristisch für Sporen, Samen und Früchte von Pflanzen, Protozoenzysten, kleine Insekten, Spinnen usw. Organismen, die passiv von Luftströmungen transportiert werden, werden zusammenfassend als Aeroplankton bezeichnet.

Terrestrische Organismen leben aufgrund der geringen Luftdichte unter Bedingungen mit relativ niedrigem Druck. Normalerweise beträgt er 760 mmHg. Mit zunehmender Höhe nimmt der Druck ab. Niedriger Druck kann die Verbreitung von Arten in den Bergen einschränken. Bei Wirbeltieren liegt die obere Lebensgrenze bei etwa 60 mm. Ein Druckabfall führt zu einer Verringerung der Sauerstoffversorgung und einer Dehydratation der Tiere aufgrund einer Erhöhung der Atemfrequenz. Etwa die gleichen Vortriebsgrenzen im Gebirge haben höhere Anlagen. Etwas robuster sind die Arthropoden, die auf Gletschern oberhalb der Vegetationsgrenze zu finden sind.

Gaszusammensetzung der Luft. Neben den physikalischen Eigenschaften der Luftumgebung sind ihre chemischen Eigenschaften sehr wichtig für die Existenz von Landorganismen. Die Gaszusammensetzung der Luft in der Oberflächenschicht der Atmosphäre ist in Bezug auf den Gehalt der Hauptkomponenten (Stickstoff - 78,1 %, Sauerstoff - 21,0 %, Argon - 0,9 %, Kohlendioxid - 0,003 Vol.-%) ziemlich homogen.

Der hohe Sauerstoffgehalt trug zu einer Steigerung des Stoffwechsels terrestrischer Organismen im Vergleich zu primären aquatischen bei. In der terrestrischen Umgebung entstand aufgrund der hohen Effizienz oxidativer Prozesse im Körper die tierische Homöothermie. Sauerstoff ist aufgrund seines konstant hohen Gehalts in der Luft kein limitierender Faktor für das Leben auf der Erde.

Der Gehalt an Kohlendioxid kann in bestimmten Bereichen der Oberflächenluftschicht innerhalb ziemlich signifikanter Grenzen schwanken. Erhöhte Luftsättigung mit CO? tritt in Zonen vulkanischer Aktivität, in der Nähe von Thermalquellen und anderen unterirdischen Auslässen dieses Gases auf. In hohen Konzentrationen ist Kohlendioxid giftig. In der Natur sind solche Konzentrationen selten. Der geringe Gehalt an CO 2 hemmt den Prozess der Photosynthese. Unter Innenbedingungen können Sie die Photosyntheserate erhöhen, indem Sie die Kohlendioxidkonzentration erhöhen. Dies wird in der Praxis von Gewächshäusern und Gewächshäusern verwendet.

Luftstickstoff ist für die meisten Bewohner der terrestrischen Umwelt ein Edelgas, jedoch haben einzelne Mikroorganismen (Knöllchenbakterien, Stickstoffbakterien, Blaualgen etc.) die Fähigkeit, ihn zu binden und in den biologischen Stoffkreislauf einzubinden.

Feuchtigkeitsmangel ist eines der wesentlichen Merkmale der Boden-Luft-Umgebung des Lebens. Die gesamte Evolution der Landorganismen stand im Zeichen der Anpassung an die Entnahme und Erhaltung von Feuchtigkeit. Die Modi der Umgebungsfeuchtigkeit an Land sind sehr unterschiedlich - von der vollständigen und konstanten Sättigung der Luft mit Wasserdampf in einigen Gebieten der Tropen bis zu ihrer fast vollständigen Abwesenheit in der trockenen Luft der Wüsten. Die tägliche und saisonale Variabilität des Wasserdampfgehalts in der Atmosphäre ist ebenfalls signifikant. Die Wasserversorgung terrestrischer Organismen hängt auch von der Niederschlagsart, dem Vorhandensein von Stauseen, Bodenfeuchtereserven, der Nähe von Grundwasser usw. ab.

Dies führte zur Entwicklung von Anpassungen bei Landorganismen an verschiedene Wasserversorgungsregime.

Temperaturregime. Das nächste Unterscheidungsmerkmal der Luft-Boden-Umgebung sind erhebliche Temperaturschwankungen. In den meisten Landgebieten betragen die täglichen und jährlichen Temperaturamplituden mehrere zehn Grad. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturänderungen in der Umgebung von Landbewohnern ist sehr unterschiedlich, je nachdem, in welchem ​​Lebensraum sie leben. Im Allgemeinen sind Landorganismen jedoch viel eurythermer als Wasserorganismen.

Die Lebensbedingungen in der Boden-Luft-Umgebung werden zusätzlich durch das Vorhandensein von Wetteränderungen erschwert. Wetter - sich ständig ändernde Zustände der Atmosphäre in der Nähe der geliehenen Oberfläche bis zu einer Höhe von etwa 20 km (Grenze der Troposphäre). Die Wettervariabilität äußert sich in der ständigen Variation der Kombination von Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bewölkung, Niederschlag, Windstärke und -richtung usw. Das Klima der Region wird durch das langjährige Wetterregime charakterisiert. Der Begriff „Klima“ umfasst nicht nur die Mittelwerte meteorologischer Phänomene, sondern auch deren Jahres- und Tagesverlauf, Abweichung davon und deren Häufigkeit. Das Klima wird durch die geografischen Bedingungen des Gebiets bestimmt. Die wichtigsten klimatischen Faktoren - Temperatur und Luftfeuchtigkeit - werden anhand der Niederschlagsmenge und der Sättigung der Luft mit Wasserdampf gemessen.

Für die meisten Landorganismen, insbesondere für kleine, ist das Klima des Gebiets nicht so wichtig wie die Bedingungen ihres unmittelbaren Lebensraums. Sehr oft verändern lokale Umweltelemente (Relief, Exposition, Vegetation usw.) das Temperatur-, Feuchtigkeits-, Licht- und Luftbewegungsregime in einem bestimmten Gebiet so, dass es sich erheblich von den klimatischen Bedingungen des Gebiets unterscheidet. Solche Veränderungen des Klimas, die sich in der oberen Luftschicht abzeichnen, nennt man Mikroklima. In jeder Zone ist das Mikroklima sehr unterschiedlich. Es können Mikroklimas sehr kleiner Gebiete unterschieden werden.

Das Lichtregime der Boden-Luft-Umgebung weist ebenfalls einige Merkmale auf. Die Lichtintensität und -menge ist hier am größten und schränkt das Leben grüner Pflanzen praktisch nicht ein, wie in Wasser oder Erde. An Land ist die Existenz extrem photophiler Arten möglich. Für die überwiegende Mehrheit der tag- und sogar nachtaktiven Landtiere ist das Sehen eine der wichtigsten Orientierungshilfen. Bei Landtieren ist das Sehen für das Auffinden von Beute unerlässlich, und viele Arten haben sogar ein Farbsehen. Dabei entwickeln die Opfer Anpassungsmerkmale wie Abwehrreaktion, Maskierungs- und Warnfärbung, Mimik usw. Im Wasserleben sind solche Anpassungen viel weniger entwickelt. Das Auftauchen bunter Blüten höherer Pflanzen hängt auch mit den Besonderheiten des Bestäuberapparates und letztendlich mit dem Lichtregime der Umgebung zusammen.

Das Relief des Geländes und die Eigenschaften des Bodens sind auch die Bedingungen für das Leben von Landorganismen und vor allem von Pflanzen. Die Eigenschaften der Erdoberfläche, die sich ökologisch auf ihre Bewohner auswirken, werden durch „edaphische Umweltfaktoren“ (von griechisch „edafos“ – „Boden“) vereint.

In Bezug auf unterschiedliche Eigenschaften von Böden lassen sich eine Reihe von ökologischen Pflanzengruppen unterscheiden. Je nach Reaktion auf den Säuregehalt des Bodens unterscheiden sie also:

1) acidophile Arten - wachsen auf sauren Böden mit einem pH-Wert von mindestens 6,7 (Pflanzen von Torfmooren);

2) neutrophil - neigen dazu, auf Böden mit einem pH-Wert von 6,7–7,0 zu wachsen (die meisten Kulturpflanzen);

3) basiphil - wachsen bei einem pH-Wert von mehr als 7,0 (Mordovnik, Waldanemone);

4) gleichgültig - kann auf Böden mit unterschiedlichen pH-Werten wachsen (Maiglöckchen).

Pflanzen unterscheiden sich auch in Bezug auf die Bodenfeuchte. Bestimmte Arten sind auf unterschiedliche Substrate beschränkt, zum Beispiel wachsen Petrophyten auf steinigen Böden und Pasmophyten bewohnen frei fließenden Sand.

Das Gelände und die Beschaffenheit des Bodens beeinflussen die Besonderheiten der Bewegung von Tieren: zum Beispiel Huftiere, Strauße, Trappen, die in offenen Räumen leben, harter Boden, um die Abstoßung beim Laufen zu verstärken. Bei Eidechsen, die in lockerem Sand leben, sind die Finger mit Hornschuppen gesäumt, die den Halt erhöhen. Für Erdbewohner, die Löcher graben, ist dichter Boden ungünstig. Die Beschaffenheit des Bodens beeinflusst in bestimmten Fällen die Verbreitung von Landtieren, die Löcher graben oder in den Boden graben oder Eier in den Boden legen usw.



Der Land-Luft-Lebensraum wurde im Laufe der Evolution viel später untersucht als der aquatische. Seine Besonderheit ist, dass es gasförmig ist, daher überwiegt in der Zusammensetzung ein erheblicher Sauerstoffgehalt sowie niedriger Druck, Feuchtigkeit und Dichte.

Für eine lange Zeit eines solchen Evolutionsprozesses mussten Flora und Fauna ein bestimmtes Verhalten und eine bestimmte Physiologie, anatomische und andere Anpassungen bilden, damit sie sich an Veränderungen in der umgebenden Welt anpassen konnten.

Charakteristisch

Das Umfeld ist geprägt von:

• Ständige Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen in der Luft;
• Der Lauf der Tages- und Jahreszeiten;
• Große Lichtintensität;
• Abhängigkeit von Faktoren der territorialen Lage.

Besonderheiten

Ein Merkmal der Umwelt ist, dass Pflanzen im Boden Wurzeln schlagen können und Tiere sich in den Weiten der Luft und des Bodens bewegen können. Alle Pflanzen haben einen Stomaapparat, mit dessen Hilfe die Landorganismen der Welt Sauerstoff direkt aus der Luft aufnehmen können. Die geringe Luftfeuchtigkeit und das vorherrschende Vorhandensein von Sauerstoff führten zum Auftreten von Atmungsorganen bei Tieren - Luftröhre und Lunge. Eine gut entwickelte Skelettstruktur ermöglicht eine unabhängige Bewegung auf dem Boden und bietet angesichts der geringen Dichte der Umgebung eine starke Unterstützung für Körper und Organe.

Tiere

Der Hauptteil der Tierarten lebt in der Bodenluftumgebung: Vögel, Tiere, Reptilien und Insekten.

Anpassung und Fitness (Beispiele)

Lebende Organismen haben bestimmte Anpassungen an die negativen Faktoren der Umwelt entwickelt: Anpassung an Temperatur- und Klimaänderungen, eine spezielle Körperstruktur, Thermoregulation sowie die Veränderung und Dynamik von Lebenszyklen. Zum Beispiel ändern einige Pflanzen Triebe und Wurzelsysteme, um ihren normalen Zustand während der Kälte- und Dürreperiode aufrechtzuerhalten. In den Wurzeln von Gemüse - Rüben und Karotten, in den Blättern von Blumen - Aloe, in der Zwiebel einer Tulpe und Lauch werden Nährstoffe und Feuchtigkeit gespeichert.

Um die Körpertemperatur im Sommer wie im Winter unverändert zu halten, haben Tiere ein spezielles System des Wärmeaustauschs und der Thermoregulation mit der Außenwelt entwickelt. Pflanzen entwickelten Pollen und Samen, die vom Wind zur Fortpflanzung getragen wurden. Diese Pflanzen sind einzigartig positioniert, um die Polleneigenschaften zu verbessern, was zu einer effizienten Bestäubung führt. Tiere haben eine gezielte Mobilität erlangt, um Nahrung zu erhalten. Es ist eine absolute mechanische, funktionelle und ressourcenmäßige Verbindung mit der Erde entstanden.

• Der begrenzte Faktor für die Bewohner der Umwelt ist der Mangel an Wasserquellen.
• Lebende Organismen können aufgrund der geringen Dichte in der Luft die Form des Körpers verändern. Beispielsweise ist die Bildung von Skelettabschnitten für Tiere wichtig, während Vögel eine glatte Flügelform und Körperstruktur benötigen.
• Pflanzen brauchen flexibles Bindegewebe sowie das Vorhandensein einer charakteristischen Kronenform und Blüten.
• Vögel und Säugetiere verdanken den Erwerb der Warmblüterfunktion dem Vorhandensein von Lufteigenschaften - Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität.

Ergebnisse

Der Boden-Luft-Lebensraum ist in Bezug auf Umweltfaktoren ungewöhnlich. Der Aufenthalt von Tieren und Pflanzen darin ist aufgrund des Auftretens und der Bildung vieler Anpassungen in ihnen möglich. Alle Bewohner sind zur Befestigung und stabilen Stütze untrennbar mit der Erdoberfläche verbunden. In dieser Hinsicht ist der Boden untrennbar mit der aquatischen und terrestrischen Umwelt verbunden, die eine große Rolle bei der Evolution der Tier- und Pflanzenwelt spielt.

Für viele Menschen war es eine Brücke, durch die die Organismen der Wasserquellen in die irdischen Lebensbedingungen übergingen und damit das Land eroberten. Die Verteilung von Flora und Fauna auf dem ganzen Planeten hängt von der Zusammensetzung des Bodens und des Geländes ab, je nach Lebensweise.

In letzter Zeit hat sich die Boden-Luft-Umgebung aufgrund menschlicher Aktivitäten verändert. Menschen verändern künstlich Naturlandschaften, die Anzahl und Größe von Gewässern. In einer solchen Situation können sich viele Organismen nicht schnell an neue Lebensbedingungen anpassen. Es ist notwendig, sich daran zu erinnern und die negative Beeinflussung des Boden-Luft-Lebensraums von Tieren und Pflanzen durch den Menschen zu stoppen!

Boden-Luft-Lebensraum

Diese Umwelt wurde im Laufe der Evolution später beherrscht als das Wasser. Umweltfaktoren in der terrestrischen Luftumgebung unterscheiden sich von anderen Lebensräumen durch hohe Lichtintensität, erhebliche Schwankungen der Lufttemperatur und -feuchtigkeit, die Korrelation aller Faktoren mit der geografischen Lage, dem Wechsel der Jahres- und Tageszeiten. Die Umgebung ist gasförmig, daher zeichnet sie sich durch niedrige Feuchtigkeit, Dichte und Druck sowie einen hohen Sauerstoffgehalt aus.

Charakterisierung abiotischer Umweltfaktoren Licht, Temperatur, Feuchtigkeit - siehe vorherige Vorlesung.

Gaszusammensetzung der Atmosphäre ist auch ein wichtiger Klimafaktor. Vor ungefähr 3-3,5 Milliarden Jahren enthielt die Atmosphäre Stickstoff, Ammoniak, Wasserstoff, Methan und Wasserdampf, und es gab keinen freien Sauerstoff darin. Die Zusammensetzung der Atmosphäre wurde maßgeblich durch vulkanische Gase bestimmt.

Gegenwärtig besteht die Atmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff, Sauerstoff und relativ geringeren Mengen an Argon und Kohlendioxid. Alle anderen in der Atmosphäre vorhandenen Gase sind nur in Spuren enthalten. Von besonderer Bedeutung für die Biota ist der relative Gehalt an Sauerstoff und Kohlendioxid.

Der hohe Sauerstoffgehalt trug zu einer Steigerung des Stoffwechsels terrestrischer Organismen im Vergleich zu primären aquatischen bei. In der terrestrischen Umgebung entstand aufgrund der hohen Effizienz oxidativer Prozesse im Körper die tierische Homoiothermie. Sauerstoff ist aufgrund seines konstant hohen Gehalts in der Luft kein limitierender Faktor für das Leben auf der Erde. Nur stellenweise entsteht unter bestimmten Bedingungen ein vorübergehendes Defizit, z.

Der Gehalt an Kohlendioxid kann in bestimmten Bereichen der Oberflächenluftschicht innerhalb ziemlich signifikanter Grenzen schwanken. Beispielsweise verzehnfacht sich seine Konzentration bei Windstille im Zentrum von Großstädten. Tägliche Änderungen des Kohlendioxidgehalts in den Oberflächenschichten sind regelmäßig, verbunden mit dem Rhythmus der pflanzlichen Photosynthese, und saisonal, aufgrund von Änderungen der Atmungsintensität lebender Organismen, hauptsächlich der mikroskopischen Bodenpopulation. Eine erhöhte Luftsättigung mit Kohlendioxid tritt in Zonen vulkanischer Aktivität, in der Nähe von Thermalquellen und anderen unterirdischen Austrittsstellen dieses Gases auf. Der geringe Gehalt an Kohlendioxid hemmt den Prozess der Photosynthese. Unter Innenraumbedingungen kann die Photosyntheserate durch Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration erhöht werden; Dies wird in der Praxis von Gewächshäusern und Gewächshäusern verwendet.

Luftstickstoff ist für die meisten Bewohner der terrestrischen Umwelt ein Edelgas, aber eine Reihe von Mikroorganismen (Knöllchenbakterien, Azotobacter, Clostridien, Blaualgen usw.) haben die Fähigkeit, ihn zu binden und in den biologischen Kreislauf einzubeziehen.

Lokale Verunreinigungen, die in die Luft gelangen, können auch lebende Organismen erheblich beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere für giftige gasförmige Stoffe - Methan, Schwefeloxid (IV), Kohlenmonoxid (II), Stickoxid (IV), Schwefelwasserstoff, Chlorverbindungen sowie Staubpartikel, Ruß usw., die die Luft verschmutzen in Industriegebieten. Die wichtigste moderne Quelle der chemischen und physikalischen Verschmutzung der Atmosphäre ist anthropogen: die Arbeit verschiedener Industrieunternehmen und Transport, Bodenerosion usw. Schwefeloxid (SO 2) zum Beispiel ist für Pflanzen selbst in Konzentrationen von 150 bis 1500 toxisch. Tausendstel bis ein Millionstel des Luftvolumens. Einige Pflanzenarten sind besonders empfindlich gegenüber S0 2 und dienen als empfindlicher Indikator für dessen Anreicherung in der Luft (z. B. Flechten.

Geringe Luftdichte bestimmt seine geringe Hubkraft und unbedeutende Tragfähigkeit. Die Bewohner der Luft müssen ihr eigenes Stützsystem haben, das den Körper stützt: Pflanzen - eine Vielzahl mechanischer Gewebe, Tiere - ein festes oder viel seltener ein hydrostatisches Skelett. Darüber hinaus sind alle Bewohner der Luftumgebung eng mit der Erdoberfläche verbunden, die ihnen zur Befestigung und Stütze dient. Ein Leben in einem schwebenden Zustand in der Luft ist unmöglich. Zwar sind viele Mikroorganismen und Tiere, Sporen, Samen und Pollen von Pflanzen regelmäßig in der Luft vorhanden und werden von Luftströmungen (Anemochorie) getragen, viele Tiere sind zum aktiven Flug fähig, aber bei all diesen Arten ist die Hauptfunktion ihres Lebenszyklus - Fortpflanzung - erfolgt auf der Erdoberfläche. In der Luft zu sein, ist für die meisten nur mit Umsiedlung oder der Suche nach Beute verbunden.

Wind Es hat eine limitierende Wirkung auf die Aktivität und gleichmäßige Verteilung von Organismen. Wind kann sogar das Aussehen von Pflanzen verändern, insbesondere in Lebensräumen wie alpinen Zonen, wo andere Faktoren einschränkend sind. In offenen Berglebensräumen schränkt der Wind das Pflanzenwachstum ein, wodurch sich die Pflanzen zur Luvseite biegen. Darüber hinaus erhöht Wind die Evapotranspiration bei Bedingungen mit niedriger Luftfeuchtigkeit. Von großer Bedeutung sind Stürme, obwohl ihre Wirkung rein lokal ist. Hurrikane sowie gewöhnliche Winde können Tiere und Pflanzen über große Entfernungen transportieren und dadurch die Zusammensetzung von Gemeinschaften verändern.

Druck, ist offensichtlich kein limitierender Faktor der direkten Aktion, aber es steht in direktem Zusammenhang mit Wetter und Klima, die eine direkte limitierende Wirkung haben. Die geringe Luftdichte verursacht einen relativ niedrigen Druck an Land. Normalerweise beträgt er 760 mm Hg, Art. Mit zunehmender Höhe nimmt der Druck ab. Auf einer Höhe von 5800 m ist es nur halb normal. Niedriger Druck kann die Verbreitung von Arten in den Bergen einschränken. Für die meisten Wirbeltiere liegt die obere Lebensgrenze bei etwa 6000 m. Ein Druckabfall führt zu einer Verringerung der Sauerstoffversorgung und einer Dehydratation der Tiere aufgrund einer Erhöhung der Atemfrequenz. Ungefähr gleich sind die Grenzen des Vordringens zu den Bergen höherer Pflanzen. Etwas widerstandsfähiger sind Arthropoden (Springschwänze, Milben, Spinnen), die auf Gletschern oberhalb der Vegetationsgrenze anzutreffen sind.

Im Allgemeinen sind alle terrestrischen Organismen viel stenobatischer als aquatische.

Der Schichtaufbau der Erdschalen und die Zusammensetzung der Atmosphäre; Lichtregime als Faktor der Boden-Luft-Umgebung; Anpassung von Organismen an unterschiedliche Lichtregime; Temperaturverhältnisse im Boden-Luft-Umfeld, Temperaturanpassungen; Luftverschmutzung

Die Boden-Luft-Umgebung ist in Bezug auf die Umweltbedingungen des Lebens am schwierigsten. Das Leben an Land erforderte solche morphologischen und biochemischen Anpassungen, die nur bei einem ausreichend hohen Organisationsgrad von Pflanzen und Tieren möglich waren. Auf Abb. 2 zeigt ein Diagramm der Schalen der Erde. Der äußere Teil kann dem Boden-Luft-Umfeld zugeordnet werden Lithosphäre und die Unterseite Atmosphäre. Die Atmosphäre wiederum hat eine ziemlich ausgeprägte Schichtstruktur. Die unteren Schichten der Atmosphäre sind in Abb. 2. Da der Großteil der Lebewesen in der Troposphäre lebt, ist es diese Schicht der Atmosphäre, die in das Konzept der Boden-Luft-Umgebung einbezogen wird. Die Troposphäre ist der unterste Teil der Atmosphäre. Seine Höhe in verschiedenen Gebieten beträgt 7 bis 18 km, es enthält den größten Teil des Wasserdampfs, der kondensierend Wolken bildet. In der Troposphäre gibt es eine starke Luftbewegung, und die Temperatur sinkt um durchschnittlich 0,6 ° C mit einem Anstieg pro 100 m.

Die Atmosphäre der Erde besteht aus einem mechanischen Gemisch von Gasen, die chemisch nicht aufeinander einwirken. In ihm finden alle meteorologischen Prozesse statt, deren Gesamtheit genannt wird Klima. Die obere Grenze der Atmosphäre wird bedingt mit 2000 km angenommen, d. H. Seine Höhe ist V 3 Teil des Erdradius. In der Atmosphäre finden ständig verschiedene physikalische Prozesse statt: Temperatur, Feuchtigkeit ändern sich, Wasserdampf kondensiert, Nebel und Wolken entstehen, Sonnenstrahlen erwärmen die Atmosphäre, ionisieren sie usw.

Der Großteil der Luft konzentriert sich in der 70-km-Schicht. Trockene Luft enthält (in %): Stickstoff - 78,08; Sauerstoff - 20,95; Argon - 0,93; Kohlendioxid - 0,03. Es gibt nur sehr wenige andere Gase. Dies sind Wasserstoff, Neon, Helium, Krypton, Radon, Xenon - die meisten Edelgase.

Die atmosphärische Luft ist eines der wichtigsten lebenswichtigen Elemente der Umwelt. Es schützt den Planeten zuverlässig vor schädlicher kosmischer Strahlung. Unter dem Einfluss der Atmosphäre auf der Erde finden die wichtigsten geologischen Prozesse statt, die letztendlich die Landschaft formen.

Atmosphärische Luft gehört zur Kategorie der unerschöpflichen Ressourcen, aber die intensive Entwicklung der Industrie, das Wachstum der Städte, die Ausweitung der Weltraumforschung verstärken die negativen anthropogenen Auswirkungen auf die Atmosphäre. Daher wird das Thema Schutz der atmosphärischen Luft immer wichtiger.

Neben Luft einer bestimmten Zusammensetzung werden lebende Organismen in der Bodenluftumgebung durch Luftdruck und Feuchtigkeit sowie Sonneneinstrahlung und Temperatur beeinflusst.

Reis. 2.

Lichtmodus oder Sonneneinstrahlung. Für die Durchführung lebenswichtiger Prozesse benötigen alle lebenden Organismen von außen kommende Energie. Seine Hauptquelle ist die Sonnenstrahlung.

Die Wirkung verschiedener Teile des Spektrums der Sonnenstrahlung auf lebende Organismen ist unterschiedlich. Es ist bekannt, dass sie im Spektrum des Sonnenlichts emittieren ultraviolett, sichtbar und Infrarotbereich, die wiederum aus Lichtwellen unterschiedlicher Länge bestehen (Abb. 3).

Unter den ultravioletten Strahlen (UFL) erreichen nur langwellige (290-300 nm) die Erdoberfläche, und kurzwellige (weniger als 290 nm), die alle Lebewesen zerstören, werden in einer Höhe von etwa 20 fast vollständig absorbiert -25 km durch den Ozonschirm - eine dünne Schicht der Atmosphäre, die Moleküle 0 3 enthält (siehe Abb. 2).

Reis. 3. Die biologische Wirkung verschiedener Teile des Spektrums der Sonnenstrahlung: 1 - Proteindenaturierung; 2 - Intensität der Weizenphotosynthese; 3 - spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Der Bereich der ultravioletten Strahlung, der nicht eindringt, ist schattiert.

durch die Atmosphäre

Langwellige ultraviolette Strahlen (300-400 nm) mit hoher Photonenenergie haben eine hohe chemische und mutagene Aktivität. Große Dosen davon sind schädlich für Organismen.

Im Bereich von 250–300 nm hat UV-Strahlung eine starke bakterizide Wirkung und bewirkt bei Tieren die Bildung von Anti-Rachitis-Vitamin D, d.h. in geringen Dosen ist UV-Strahlung für Mensch und Tier notwendig. Bei einer Länge von 300-400 nm verursachen UV-Strahlen beim Menschen eine Bräunung, die eine Schutzreaktion der Haut darstellt.

Infrarotstrahlen (IRL) mit einer Wellenlänge von mehr als 750 nm haben eine thermische Wirkung, werden vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen und liefern das thermische Regime des Planeten. Diese Strahlen sind besonders wichtig für wechselwarme Tiere (Insekten, Reptilien), die sie zur Erhöhung der Körpertemperatur (Schmetterlinge, Eidechsen, Schlangen) oder zur Jagd (Zecken, Spinnen, Schlangen) nutzen.

Derzeit wurden viele Geräte hergestellt, die den einen oder anderen Teil des Spektrums verwenden: UV-Strahler, Haushaltsgeräte mit Infrarotstrahlung zum schnellen Kochen usw.

Sichtbare Strahlen mit einer Wellenlänge von 400-750 nm sind für alle lebenden Organismen von großer Bedeutung.

Licht als Bedingung für das Pflanzenleben. Licht ist für Pflanzen lebensnotwendig. Grüne Pflanzen nutzen Sonnenenergie in diesem Bereich des Spektrums und fangen sie im Prozess der Photosynthese ein:

Aufgrund des unterschiedlichen Bedarfs an Lichtenergie entwickeln Pflanzen verschiedene morphologische und physiologische Anpassungen an das Lichtregime ihres Lebensraums.

Anpassung ist ein System zur Regulierung von Stoffwechselprozessen und physiologischen Eigenschaften, das eine maximale Anpassungsfähigkeit von Organismen an Umweltbedingungen gewährleistet.

Gemäß Anpassungen an das Lichtregime werden Pflanzen in die folgenden ökologischen Gruppen eingeteilt.

• 1. Lichtliebend- mit folgenden morphologischen Anpassungen: stark verzweigte Triebe mit verkürzten Internodien, Rosette; die Blätter sind klein oder mit stark eingeschnittener Blattspreite, oft mit wachsartigem Belag oder Behaarung, oft mit einer Kante zum Licht gewandt (z. B. Akazie, Mimose, Sophora, Kornblume, Federgras, Kiefer, Tulpe).
• 2. Schattenliebend- ständig bei starker Beschattung. Ihre Blätter sind dunkelgrün und horizontal angeordnet. Dies sind Pflanzen der unteren Waldschichten (z. B. Wintergrün, zweiblättriger Nerz, Farne usw.). Bei Lichtmangel leben Tiefseepflanzen (Rot- und Braunalgen).
• 3. schattentolerant- verträgt Schatten, wächst aber auch gut im Licht (z. B. Waldgräser und Sträucher, die sowohl an schattigen Stellen als auch an den Rändern wachsen, sowie Eiche, Buche, Hainbuche, Fichte).

Pflanzen im Wald sind in Relation zum Licht in Stufen angeordnet. Darüber hinaus fangen die Blätter selbst im selben Baum das Licht je nach Stufe unterschiedlich ein. Sie bilden in der Regel Bogenmosaik, d.h. so angeordnet, dass die Blattoberfläche für eine bessere Lichterfassung vergrößert wird.

Das Lichtregime variiert je nach geografischer Breite, Tages- und Jahreszeit. Im Zusammenhang mit der Erdrotation hat das Lichtregime einen ausgeprägten Tages- und Jahreszeitenrhythmus. Die Reaktion des Körpers auf eine Änderung des Beleuchtungsmodus wird genannt Photoperiodismus. Im Zusammenhang mit dem Photoperiodismus im Körper verändern sich Stoffwechsel-, Wachstums- und Entwicklungsprozesse.

Das mit dem Photoperiodismus in Pflanzen verbundene Phänomen Phototropismus- die Bewegung einzelner Pflanzenorgane zum Licht hin. Zum Beispiel die Bewegung eines Sonnenblumenkorbs während des Tages nach der Sonne, das Öffnen der Blütenstände eines Löwenzahns und der Winde am Morgen und das Schließen am Abend und umgekehrt - das Öffnen von Nachtveilchen und duftendem Tabak am Abend und Schließen Sie sie morgens (täglicher Photoperiodismus).

Saisonaler Photoperiodismus wird in Breiten mit Jahreszeitenwechsel beobachtet (gemäßigte und nördliche Breiten). Mit Beginn eines langen Tages (im Frühling) wird in Pflanzen ein aktiver Saftfluss beobachtet, die Knospen schwellen an und öffnen sich. Mit Beginn eines kurzen Herbsttages werfen die Pflanzen ihre Blätter ab und bereiten sich auf die Winterruhe vor. Es ist notwendig, zwischen "Kurztag" -Pflanzen zu unterscheiden - sie sind in den Subtropen verbreitet (Chrysanthemen, Perilla, Reis, Sojabohnen, Spitzklette, Hanf); und Pflanzen des "langen Tages" (Rudbeckia, Getreide, Kreuzblütler, Dill) - sie sind hauptsächlich in gemäßigten und subpolaren Breiten verbreitet. "Langtag"-Pflanzen können nicht im Süden wachsen (sie produzieren keine Samen), und das gleiche gilt für "Kurztag"-Pflanzen, wenn sie im Norden angebaut werden.

Licht als Voraussetzung für tierisches Leben. Für Tiere ist Licht kein Faktor von größter Bedeutung, wie für grüne Pflanzen, da sie aufgrund der von diesen Pflanzen angesammelten Energie der Sonne existieren. Trotzdem brauchen Tiere Licht einer bestimmten spektralen Zusammensetzung. Grundsätzlich brauchen sie Licht zur visuellen Orientierung im Raum. Es stimmt, nicht alle Tiere haben Augen. Bei Primitiven sind dies einfach lichtempfindliche Zellen oder sogar eine Stelle in der Zelle (z. B. die Narbe bei Einzellern oder das „lichtempfindliche Auge“).

Figuratives Sehen ist nur mit einem ausreichend komplexen Aufbau des Auges möglich. Beispielsweise können Spinnen die Konturen sich bewegender Objekte nur in einer Entfernung von 1-2 cm unterscheiden, die Augen von Wirbeltieren nehmen Form und Größe von Objekten wahr, ihre Farbe und bestimmen die Entfernung zu ihnen.

Sichtbares Licht ist ein herkömmliches Konzept für verschiedene Tierarten. Für eine Person sind dies Strahlen von Lila bis Dunkelrot (erinnern Sie sich an die Farben des Regenbogens). Klapperschlangen beispielsweise nehmen den infraroten Teil des Spektrums wahr. Bienen hingegen unterscheiden mehrfarbige ultraviolette Strahlen, nehmen aber keine roten wahr. Das Spektrum des sichtbaren Lichts ist für sie in den ultravioletten Bereich verschoben.

Die Entwicklung der Sehorgane hängt maßgeblich von der ökologischen Situation und den Umweltbedingungen der Organismen ab. So können bei Dauerbewohnern von Höhlen, in die das Sonnenlicht nicht eindringt, die Augen ganz oder teilweise reduziert werden: bei blinden Laufkäfern, Fledermäusen, einigen Amphibien und Fischen.

Die Fähigkeit zum Farbensehen hängt auch davon ab, ob die Organismen tag- oder nachtaktiv sind. Hunde, Katzen, Hamster (die sich in der Abenddämmerung von der Jagd ernähren) sehen alle schwarz und weiß. Die gleiche Vision haben Nachtvögel - Eulen, Ziegenmelker. Tagvögel haben ein gut entwickeltes Farbsehen.

Tiere und Vögel haben auch Anpassungen für Tages- und Nachtlebensstile. Beispielsweise sind die meisten Huftiere, Bären, Wölfe, Adler und Lerchen tagsüber aktiv, während Tiger, Mäuse, Igel und Eulen nachts am aktivsten sind. Die Länge der Tageslichtstunden beeinflusst den Beginn der Paarungszeit, Wanderungen und Flüge bei Vögeln, Winterschlaf bei Säugetieren usw.

Tiere navigieren mit Hilfe ihrer Sehorgane bei Langstreckenflügen und Wanderungen. Vögel zum Beispiel wählen die Flugrichtung mit erstaunlicher Genauigkeit und überwinden viele tausend Kilometer vom Nistplatz bis zum Überwinterungsgebiet. Es ist erwiesen, dass sich Vögel bei solchen Langstreckenflügen zumindest teilweise an Sonne und Sternen, also astronomischen Lichtquellen, orientieren. Sie sind in der Lage zu navigieren und die Orientierung zu ändern, um zum gewünschten Punkt auf der Erde zu gelangen. Wenn die Vögel in Käfigen transportiert werden, wählen sie von überall auf der Welt die richtige Richtung für die Überwinterung. Vögel fliegen nicht im Dauernebel, da sie sich während des Fluges oft verirren.

Unter den Insekten ist die Fähigkeit zu dieser Art der Orientierung bei Bienen entwickelt. Sie verwenden die Position (Höhe) der Sonne als Richtlinie.

Temperaturregime in der Boden-Luft-Umgebung. Temperaturanpassungen. Es ist bekannt, dass das Leben eine Existenzweise von Proteinkörpern ist, daher sind die Grenzen der Existenz von Leben die Temperaturen, bei denen die normale Struktur und Funktion von Proteinen möglich ist, im Durchschnitt von 0 ° C bis + 50 ° C. Einige Organismen haben jedoch spezialisierte Enzymsysteme und sind an eine aktive Existenz bei Temperaturen außerhalb dieser Grenzen angepasst.

Arten, die Kälte bevorzugen (sie werden genannt Kryophile), kann die Zellaktivität bis -8°... -10°C aufrechterhalten. Bakterien, Pilze, Flechten, Moose und Arthropoden können eine Unterkühlung aushalten. Unsere Bäume sterben auch nicht bei niedrigen Temperaturen. Es ist nur wichtig, dass während der Vorbereitungszeit auf den Winter das Wasser in den Pflanzenzellen in einen besonderen Zustand übergeht und sich nicht in Eis verwandelt - dann sterben die Zellen ab. Pflanzen überwinden die Unterkühlung, indem sie Substanzen in ihren Zellen und Geweben ansammeln - osmotische Beschützer: verschiedene Zucker, Aminosäuren, Alkohole, die überschüssiges Wasser „herauspumpen“ und verhindern, dass es sich in Eis verwandelt.

Es gibt eine Gruppe von Organismenarten, deren optimales Leben hohe Temperaturen sind, werden sie genannt Thermophile. Dies sind verschiedene Würmer, Insekten, Milben, die in Wüsten und heißen Halbwüsten leben, das sind Bakterien aus heißen Quellen. Es gibt Quellen mit einer Temperatur von + 70 ° C, die lebende Bewohner enthalten - Blaualgen (Cyanobakterien), einige Arten von Mollusken.

Wenn wir jedoch berücksichtigen latent(Langfristig ruhende) Formen von Organismen, wie Sporen einiger Bakterien, Zysten, Sporen und Samen von Pflanzen, können stark anormalen Temperaturen standhalten. Bakteriensporen können Temperaturen bis zu 180 °C standhalten. Viele Samen, Pflanzenpollen, Zysten, einzellige Algen überstehen das Einfrieren in flüssigem Stickstoff (bei -195,8°C) und die anschließende Langzeitlagerung bei -70°C. Nach dem Auftauen und Platzieren unter günstigen Bedingungen und ausreichend Nährmedium können diese Zellen wieder aktiv werden und sich zu vermehren beginnen.

Das vorübergehende Aussetzen aller lebenswichtigen Prozesse des Körpers wird genannt Scheintod. Anabiose kann bei Tieren sowohl mit einer Abnahme der Umgebungstemperatur als auch mit einer Zunahme auftreten. Wenn beispielsweise bei Schlangen und Eidechsen die Lufttemperatur über 45 ° C ansteigt, tritt thermische Erstarrung auf. Bei Amphibien fehlt bei Wassertemperaturen unter 4 ° C die Vitalaktivität praktisch. Aus dem Zustand der Anabiose können Lebewesen nur dann zum normalen Leben zurückkehren, wenn die Struktur der Makromoleküle in ihren Zellen (hauptsächlich DNA und Proteine) nicht gestört wird.

Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturschwankungen bei Erdbewohnern ist unterschiedlich.

Temperaturanpassungen bei Pflanzen. Pflanzen sind als unbewegliche Organismen gezwungen, sich an die Temperaturschwankungen anzupassen, die in ihren Lebensräumen herrschen. Sie verfügen über spezielle Systeme, die vor Unterkühlung oder Überhitzung schützen. Transpiration- Dies ist ein System zur Verdunstung von Wasser durch Pflanzen durch den Stomaapparat, das sie vor Überhitzung schützt. Einige Pflanzen haben sogar Feuerwiderstand erlangt - sie werden genannt Pyrophyten. Brände treten häufig in Savannen und Buschdickicht auf. Savannenbäume haben eine dicke Rinde, die mit feuerfesten Substanzen imprägniert ist. Ihre Früchte und Samen haben dicke, verholzte Schalen, die beim Anzünden reißen, wodurch die Samen in den Boden fallen.

Temperaturanpassungen der Tiere. Tiere haben im Vergleich zu Pflanzen eine größere Fähigkeit, sich an Temperaturänderungen anzupassen, da sie sich bewegen können, Muskeln haben und ihre eigene innere Wärme erzeugen. Abhängig von den Mechanismen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur gibt es poikilothermisch(kaltblütig) und Homoiotherm(warmblütige) Tiere.

Poikilotherm sind Insekten, Fische, Amphibien, Reptilien. Ihre Körpertemperatur ändert sich mit der Umgebungstemperatur.

Homöothermisch- Tiere mit konstanter Körpertemperatur, die diese auch bei starken Schwankungen der Außentemperatur halten können (dies sind Säugetiere und Vögel).

Die wichtigsten Möglichkeiten der Temperaturanpassung:

• 1) Chemische Thermoregulation- Erhöhung der Wärmeerzeugung als Reaktion auf eine Abnahme der Umgebungstemperatur;
• 2) physikalische Thermoregulation- die Fähigkeit, Wärme durch Haare und Federn zu speichern, die Verteilung von Fettreserven, die Möglichkeit der Wärmeübertragung durch Verdunstung usw.;

3) Verhaltensthermoregulation- die Fähigkeit, sich von Orten mit extremen Temperaturen zu Orten mit optimalen Temperaturen zu bewegen. Dies ist der Hauptweg der Thermoregulation bei poikilothermischen Tieren. Wenn die Temperatur steigt oder fällt, neigen sie dazu, ihre Haltung zu ändern oder sich im Schatten, in einem Loch, zu verstecken. Bienen, Ameisen, Termiten bauen Nester mit einer gut regulierten Temperatur in ihrem Inneren.

Bei Warmblütern hat sich das Thermoregulationssystem deutlich verbessert (obwohl es bei Jungen und Küken schwach ist).

Um die Perfektion der Thermoregulation bei höheren Tieren und Menschen zu veranschaulichen, können wir das folgende Beispiel geben. Vor rund 200 Jahren stellte Dr. C. Blegden in England folgendes Experiment auf: Zusammen mit seinen Freunden und einem Hund verbrachte er 45 Minuten ohne gesundheitliche Folgen in einer Trockenkammer bei +126°C. Fans des finnischen Bades wissen, dass es möglich ist, einige Zeit in einer Sauna mit einer Temperatur von mehr als + 100 ° C zu verbringen (für alle - ihre eigene), und dies ist gut für die Gesundheit. Aber wir wissen auch, dass ein Stück Fleisch gart, wenn es bei dieser Temperatur gehalten wird.

Unter Kälteeinwirkung werden bei Warmblütern oxidative Prozesse verstärkt, besonders in der Muskulatur. Die chemische Thermoregulation kommt ins Spiel. Muskelzittern wird festgestellt, was zur Freisetzung zusätzlicher Wärme führt. Der Fettstoffwechsel wird besonders gefördert, da Fette einen erheblichen Vorrat an chemischer Energie enthalten. Daher sorgt die Ansammlung von Fettreserven für eine bessere Thermoregulation.

Die erhöhte Produktion von Wärmeproduktion geht mit dem Verzehr einer großen Menge an Nahrung einher. Vögel, die für den Winter übrig bleiben, brauchen also viel Nahrung, sie haben keine Angst vor Frost, sondern vor Hunger. Bei guter Ernte züchten zum Beispiel Fichten- und Kiefernkreuzschnäbel auch im Winter Küken. Menschen - Bewohner der rauen sibirischen oder nördlichen Regionen - entwickelten von Generation zu Generation ein kalorienreiches Menü - traditionelle Knödel und andere kalorienreiche Lebensmittel. Bevor man sich also an die modischen westlichen Diäten hält und die Nahrung der Vorfahren ablehnt, muss man sich an die in der Natur vorhandene Zweckmäßigkeit erinnern, die den langjährigen Traditionen der Menschen zugrunde liegt.

Ein effektiver Mechanismus zur Regulierung der Wärmeübertragung bei Tieren ist wie bei Pflanzen die Verdunstung von Wasser durch Schwitzen oder durch die Schleimhäute des Mundes und der oberen Atemwege. Dies ist ein Beispiel für physikalische Thermoregulation. Eine Person in extremer Hitze kann bis zu 12 Liter Schweiß pro Tag abgeben, während sie zehnmal mehr Wärme abgibt als normal. Ein Teil des ausgeschiedenen Wassers muss durch Trinken zurückgegeben werden.

Warmblüter sind wie Kaltblüter durch Verhaltensthermoregulation gekennzeichnet. In den Höhlen unterirdisch lebender Tiere sind die Temperaturschwankungen umso geringer, je tiefer das Loch ist. Geschickt gebaute Bienennester sorgen für ein gleichmäßiges, günstiges Mikroklima. Von besonderem Interesse ist das Gruppenverhalten von Tieren. Zum Beispiel bilden Pinguine bei starkem Frost und Schneesturm eine "Schildkröte" - einen dichten Haufen. Diejenigen, die sich am Rand befanden, dringen allmählich ins Innere vor, wo die Temperatur auf etwa +37 °C gehalten wird. An der gleichen Stelle werden im Inneren Jungtiere platziert.

Um unter bestimmten Bedingungen der Boden-Luft-Umgebung zu leben und sich fortzupflanzen, haben Tiere und Pflanzen im Laufe der Evolution eine große Vielfalt von Anpassungen und Systemen entwickelt, um diesem Lebensraum zu entsprechen.

Luftverschmutzung. In letzter Zeit ist ein zunehmend bedeutender externer Faktor geworden, der den Boden-Luft-Lebensraum verändert anthropogener Faktor.

Die Atmosphäre hat wie die Biosphäre die Eigenschaft, sich selbst zu reinigen oder das Gleichgewicht zu halten. Das Ausmaß und die Geschwindigkeit der modernen Luftverschmutzung übersteigen jedoch die natürlichen Möglichkeiten ihrer Neutralisierung.

Erstens ist es die natürliche Verschmutzung - verschiedene Staubarten: mineralische (Verwitterungs- und Gesteinszerstörungsprodukte), organische (Aeroplankton - Bakterien, Viren, Pflanzenpollen) und Weltraum (Partikel, die aus dem Weltraum in die Atmosphäre gelangen).

Zweitens sind dies künstliche (anthropogene) Verschmutzungen - Industrie-, Verkehrs- und Haushaltsemissionen in die Atmosphäre (Staub von Zementwerken, Ruß, verschiedene Gase, radioaktive Verseuchung, Pestizide).

Nach groben Schätzungen wurden in den letzten 100 Jahren 1,5 Millionen Tonnen Arsen in die Atmosphäre freigesetzt; 1 Million Tonnen Nickel; 1,35 Millionen Tonnen Silizium, 900.000 Tonnen Kobalt, 600.000 Tonnen Zink, die gleiche Menge Kupfer und andere Metalle.

Chemieunternehmen emittieren Kohlendioxid, Eisenoxid, Stickoxide, Chlor. Von den Pestiziden sind Organophosphorverbindungen besonders giftig, aus denen noch giftigere in die Atmosphäre gelangen.

Als Folge der Emissionen in Städten, in denen die ultraviolette Strahlung reduziert ist und es eine große Menschenmenge gibt, kommt es zu einer Verschlechterung des Luftbeckens, eine der Erscheinungsformen davon ist Smog.

Smog passiert "klassisch"(eine Mischung aus giftigen Nebeln, die bei leichter Bewölkung auftreten) und " photochemisch» (ein Gemisch aus ätzenden Gasen und Aerosolen, das durch photochemische Reaktionen nebelfrei entsteht). Am gefährlichsten ist der Smog in London und Los Angeles. Es absorbiert bis zu 25 % der Sonnenstrahlung und 80 % der ultravioletten Strahlen, darunter leidet die Stadtbevölkerung.

Die Boden-Luft-Umgebung ist für das Leben von Organismen am schwierigsten. Die physikalischen Faktoren, die ihn ausmachen, sind sehr vielfältig: Licht, Temperatur. Doch Organismen haben sich im Laufe der Evolution an diese veränderten Faktoren angepasst und Anpassungssysteme entwickelt, um eine extreme Anpassungsfähigkeit an Umweltbedingungen zu gewährleisten. Trotz der Unerschöpflichkeit der Umweltressource Luft nimmt ihre Qualität rapide ab. Luftverschmutzung ist die gefährlichste Form der Umweltverschmutzung.

Fragen und Aufgaben zur Selbstkontrolle

• 1. Erklären Sie, warum die Boden-Luft-Umgebung für das Leben von Organismen am schwierigsten ist.
• 2. Nennen Sie Beispiele für Anpassungen bei Pflanzen und Tieren an hohe und niedrige Temperaturen.
• 3. Warum hat die Temperatur einen starken Einfluss auf die Vitalaktivität von Organismen?
• 4. Analysieren Sie, wie Licht das Leben von Pflanzen und Tieren beeinflusst.
• 5. Beschreiben Sie, was Photoperiodismus ist.
• 6. Beweisen Sie, dass verschiedene Wellen des Lichtspektrums unterschiedliche Wirkungen auf lebende Organismen haben, geben Sie Beispiele. Nennen Sie die Gruppen, in die Lebewesen nach ihrem Energieverbrauch eingeteilt werden, geben Sie Beispiele.
• 7. Kommentieren Sie, welche jahreszeitlichen Phänomene in der Natur zusammenhängen und wie Pflanzen und Tiere darauf reagieren.
• 8. Erklären Sie, warum die Luftverschmutzung die größte Gefahr für lebende Organismen darstellt.

Die Boden-Luft-Umgebung des Lebens ist die schwierigste in Bezug auf die Umweltbedingungen. Im Laufe der Evolution wurde es viel später als Wasser beherrscht. Das Leben an Land erforderte solche Anpassungen, die erst mit einem ausreichend hohen Organisationsgrad der Organismen möglich wurden. Das Boden-Luft-Milieu ist gekennzeichnet durch eine geringe Luftdichte, große Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, eine im Vergleich zu anderen Medien höhere Intensität der Sonneneinstrahlung und die Mobilität der Atmosphäre.

Geringe Luftdichte und Mobilität bestimmen seine geringe Hubkraft und unbedeutende Unterstützung. Organismen der terrestrischen Umgebung müssen ein Stützsystem haben, das den Körper stützt: Pflanzen - mechanische Gewebe, Tiere - ein festes oder hydrostatisches Skelett.

Die geringe Auftriebskraft der Luft bestimmt die Grenzmasse und -größe von Landorganismen. Die größten Landtiere sind viel kleiner als die Riesen der aquatischen Umwelt - Wale. Tiere von der Größe und Masse eines modernen Wals könnten nicht an Land leben, da sie von ihrem eigenen Gewicht erdrückt würden.

Die geringe Luftdichte verursacht einen geringen Bewegungswiderstand. Daher haben viele Tiere die Fähigkeit zum Fliegen erworben: Vögel, Insekten, einige Säugetiere und Reptilien.

Aufgrund der Luftmobilität ist ein passiver Flug einiger Arten von Organismen sowie von Pollen, Sporen, Früchten und Samen von Pflanzen möglich. Absetzen mit Hilfe von Luftströmen nennt man das Anemochorie. Passiv luftgetragene Organismen werden genannt Aeroplankton. Sie zeichnen sich durch sehr kleine Körpergrößen, das Vorhandensein von Auswüchsen und starke Dissektion, die Verwendung von Spinnweben usw. aus. Samen und Früchte von Anemochora-Pflanzen haben auch sehr kleine Größen (Orchideensamen, Weidenröschen usw.) oder verschiedene flügelförmige (Ahorn, Esche) und fallschirmförmige (Löwenzahn, Huflattich) Anhängsel.

Bei vielen Pflanzen erfolgt die Übertragung von Pollen mit Hilfe von Wind, beispielsweise bei Gymnospermen, Buchen, Birken, Ulmen, Getreide usw. Die Methode der Bestäubung von Pflanzen mit Hilfe von Wind wird genannt Anemophilie. Windbestäubte Pflanzen haben viele Anpassungen, um die Bestäubungseffizienz sicherzustellen.

Starke Winde (Stürme, Orkane) brechen Bäume und stellen sie oft auf den Kopf. Ständig in die gleiche Richtung wehende Winde verursachen verschiedene Verformungen im Wachstum von Bäumen und verursachen die Bildung von fahnenförmigen Kronen.

In Gebieten, in denen ständig starker Wind weht, ist die Artenzusammensetzung kleiner Flugtiere in der Regel schlecht, da sie starken Luftströmungen nicht widerstehen können. Auf ozeanischen Inseln mit konstant starken Winden überwiegen daher Vögel und Insekten, die die Flugfähigkeit verloren haben. Der Wind erhöht den Feuchtigkeits- und Wärmeverlust der Organismen, unter seinem Einfluss erfolgt die Trocknung und Abkühlung der Organismen schneller.

Die geringe Luftdichte verursacht einen relativ niedrigen Druck an Land (760 mm Hg). Mit zunehmender Höhe nimmt der Druck ab, was die Verbreitung von Arten im Gebirge einschränken kann. Ein Druckabfall führt zu einer Verringerung der Sauerstoffversorgung und einer Dehydratation der Tiere aufgrund einer Erhöhung der Atemfrequenz. Daher liegt für die meisten Wirbeltiere und höheren Pflanzen die obere Lebensgrenze bei etwa 6000 m.

Gaszusammensetzung der Luft in der Oberflächenschicht der Atmosphäre ist ziemlich homogen. Es enthält Stickstoff - 78,1 %, Sauerstoff - 21 %, Argon - 0,9 %, Kohlendioxid - 0,03 %. Zusätzlich zu diesen Gasen enthält die Atmosphäre eine kleine Menge Neon, Krypton, Xenon, Wasserstoff, Helium sowie eine Vielzahl aromatischer Pflanzensekrete und verschiedene Verunreinigungen: Schwefeldioxid, Kohlenstoffoxide, Stickstoff und physikalische Verunreinigungen. Der hohe Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre trug zu einer Steigerung des Stoffwechsels von Landorganismen und dem Auftreten von warmblütigen (homöothermen) Tieren bei. Sauerstoffmangel kann in Ansammlungen von verrottenden Pflanzenresten, Getreidebeständen und Pflanzenwurzelsystemen auf durchnässten oder zu stark verdichteten Böden auftreten, kann Sauerstoffmangel auftreten.

Der Gehalt an Kohlendioxid kann in bestimmten Bereichen der Oberflächenluftschicht innerhalb ziemlich signifikanter Grenzen schwanken. Ohne Wind in Großstädten kann sich seine Konzentration verzehnfachen. Regelmäßige tägliche und saisonale Änderungen des Kohlendioxidgehalts in der Oberflächenluftschicht aufgrund von Änderungen der Intensität der Photosynthese und der Atmung von Organismen. In hohen Konzentrationen ist Kohlendioxid giftig und sein geringer Gehalt verringert die Photosyntheserate.

Luftstickstoff ist für die meisten Organismen der terrestrischen Umwelt ein Inertgas, aber viele prokaryotische Organismen (Knöllchenbakterien, Azotobacter, Clostridien, Cyanobakterien usw.) haben die Fähigkeit, ihn zu binden und in den biologischen Kreislauf einzubeziehen.

Viele Schadstoffe, die hauptsächlich durch menschliche Aktivitäten in die Luft gelangen, können Organismen erheblich beeinträchtigen. Beispielsweise ist Schwefeloxid für Pflanzen bereits in sehr geringen Konzentrationen giftig, verursacht die Zerstörung von Chlorophyll, schädigt die Struktur von Chloroplasten, hemmt die Prozesse der Photosynthese und Atmung. Die Schädigung von Pflanzen durch toxische Gase variiert und hängt von ihren anatomischen, morphologischen, physiologischen, biologischen und anderen Eigenschaften ab. Beispielsweise sind Flechten, Fichten, Kiefern, Eichen, Lärche besonders empfindlich gegenüber Industriegasen. Am widerstandsfähigsten sind Kanadische Pappel, Balsampappel, Eschenahorn, Thuja, Roter Holunder und einige andere.

Lichtmodus. Die Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, ist die Hauptenergiequelle für die Aufrechterhaltung des Wärmehaushalts des Planeten, den Wasserstoffwechsel von Organismen, die Bildung organischer Stoffe durch Pflanzen, was letztendlich die Schaffung einer Umgebung ermöglicht, die in der Lage ist, die Lebensbedürfnisse von Organismen zu befriedigen. Die Zusammensetzung der Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, umfasst ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von 290-380 nm, sichtbare Strahlen - 380-750 nm und Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von 750-4000 nm. Ultraviolette Strahlen sind hochreaktiv und in großen Dosen schädlich für Organismen. In moderaten Dosen im Bereich von 300-380 nm stimulieren sie die Zellteilung und das Zellwachstum, fördern die Synthese von Vitaminen, Antibiotika, Pigmenten (z. B. beim Menschen - Sonnenbrand, bei Fischen und Amphibien - dunkler Kaviar), erhöhen die Pflanzenresistenz Krankheiten. Infrarotstrahlen haben eine thermische Wirkung. Photosynthetische Bakterien (grün, lila) können Infrarotstrahlen im Bereich von 800-1100 nm absorbieren und existieren nur auf ihre Kosten. Etwa 50 % der Sonnenstrahlung stammen aus sichtbarem Licht, das im Leben von autotrophen und heterotrophen Organismen unterschiedliche ökologische Bedeutung hat. Grüne Pflanzen benötigen Licht für den Prozess der Photosynthese, die Bildung von Chlorophyll und die Strukturbildung von Chloroplasten. Es beeinflusst den Gasaustausch und die Transpiration, die Struktur von Organen und Geweben sowie das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen.

Für Tiere ist sichtbares Licht zur Orientierung in der Umwelt notwendig. Bei einigen Tieren erstreckt sich die visuelle Wahrnehmung bis in den ultravioletten und nahen infraroten Teil des Spektrums.

Das Lichtregime eines jeden Lebensraums wird durch die Intensität des direkten und gestreuten Lichts, seine Menge, spektrale Zusammensetzung und auch die Reflektivität der Oberfläche, auf die das Licht fällt, bestimmt. Diese Elemente des Lichtregimes sind sehr variabel und hängen von der geografischen Breite des Gebiets, der Höhe der Sonne über dem Horizont, der Länge des Tages, dem Zustand der Atmosphäre, der Beschaffenheit der Erdoberfläche, dem Relief und der Zeit ab Tag und Jahreszeit. Dabei haben terrestrische Organismen in einem langen Evolutionsprozess vielfältige Anpassungen an das Lichtregime der Lebensräume entwickelt.

Pflanzenanpassungen. In Bezug auf die Lichtverhältnisse werden drei ökologische Hauptgruppen von Pflanzen unterschieden: photophil (Heliophyten); schattenliebend (Sciophyten); schattentolerant.

Heliophyten- Pflanzen offener, gut beleuchteter Lebensräume. Schatten vertragen sie nicht. Ein Beispiel dafür können Steppen- und Wiesenpflanzen der oberen Schicht der Gemeinschaft, Wüstentypen, alpine Wiesen usw. sein.

Sciophyten- starke Beleuchtung bei direkter Sonneneinstrahlung nicht vertragen. Dies sind Pflanzen der unteren Ebenen von schattigen Wäldern, Höhlen, Felsspalten usw.

schattentolerant Pflanzen haben gegenüber Licht eine breite ökologische Wertigkeit. Sie wachsen besser bei hoher Lichtintensität, vertragen aber auch Schatten gut und passen sich leichter als andere Pflanzen an wechselnde Lichtverhältnisse an.

Jede betrachtete Pflanzengruppe ist durch bestimmte anatomische, morphologische, physiologische und jahreszeitliche Anpassungen an die Bedingungen des Lichtregimes gekennzeichnet.

Einer der offensichtlichsten Unterschiede im äußeren Erscheinungsbild von lichtliebenden und schattenliebenden Pflanzen ist die ungleiche Größe der Blätter. Bei Heliophyten sind sie normalerweise klein oder mit einer zerlegten Blattspreite. Dies wird besonders deutlich, wenn man verwandte Arten vergleicht, die unter verschiedenen Lichtverhältnissen wachsen (Feldveilchen und Waldveilchen, auf Wiesen wachsende Glockenblume und Waldglockenblume usw.). Bei den krautigen Pflanzen des Fichtenwaldes kommt der Trend zur Blattvergrößerung im Verhältnis zum gesamten Pflanzenvolumen deutlich zum Ausdruck: Sauerklee, Zweiblättriger Maynik, Krähenauge etc.

Bei photophilen Pflanzen sind die Blätter senkrecht oder in einem spitzen Winkel zur Horizontalen angeordnet, um die Aufnahme von Sonnenstrahlung zu reduzieren. Bei schattenliebenden Pflanzen sind die Blätter hauptsächlich horizontal angeordnet, wodurch sie die maximale Menge an einfallendem Licht erhalten. Die Blattoberfläche vieler Heliophyten ist glänzend und trägt zur Reflexion von Strahlen bei, die mit einer Wachsschicht, einer dicken Kutikula oder einer dichten Pubertät bedeckt sind.

Die Blätter schattenliebender und lichtliebender Pflanzen unterscheiden sich auch im anatomischen Aufbau. Die hellen Blätter haben mehr mechanisches Gewebe, die Blattspreite ist dicker als die Schattenblätter. Die Mesophyllzellen sind klein, dicht gepackt, die Chloroplasten in ihnen sind klein und leicht und nehmen eine magere Position ein. Das Blattmesophyll wird in säulenförmiges und schwammiges Gewebe unterschieden.

Bei Sciophyten sind die Blätter dünner, die Kutikula fehlt oder ist schlecht entwickelt. Das Mesophyll wird nicht in Säulen- und Schwammgewebe unterschieden. Es gibt weniger Elemente von mechanischen Geweben und Chloroplasten in Schattenblättern, aber sie sind größer als in Heliophyten. Triebe lichtliebender Pflanzen haben oft kurze Internodien, stark verzweigt, oft Rosette.

Physiologische Lichtanpassungen von Pflanzen äußern sich in Veränderungen der Wachstumsprozesse, Intensität der Photosynthese, Atmung, Transpiration, Zusammensetzung und Menge der Pigmente. Es ist bekannt, dass bei lichtliebenden Pflanzen bei Lichtmangel die Stängel gestreckt werden. Die Blätter schattenliebender Pflanzen enthalten mehr Chlorophyll als lichtliebende, daher haben sie eine gesättigtere dunkelgrüne Farbe. Die Intensität der Photosynthese ist bei Heliophyten bei hoher Beleuchtung (innerhalb von 500–1000 Lux und mehr) und bei Sciophyten bei geringer Lichtmenge (50–200 Lux) maximal.

Eine der Formen der physiologischen Anpassung von Pflanzen an Lichtmangel ist der Übergang einiger Arten zu einer heterotrophen Ernährung. Ein Beispiel für solche Pflanzen sind die Arten von schattigen Fichtenwäldern - schleichende Gudayera, echte Nistplätze, gewöhnlicher Podelnik. Sie leben von toter organischer Substanz, d.h. sind Saprophyten.

Saisonale Anpassungen von Pflanzen an Lichtverhältnisse manifestieren sich in Lebensräumen, in denen sich das Lichtregime periodisch ändert. In diesem Fall können sich Pflanzen in verschiedenen Jahreszeiten entweder als lichtliebend oder schattentolerant äußern. Beispielsweise sind die Triebblätter des Gewöhnlichen Giersch im Frühjahr in Laubwäldern leicht strukturiert und zeichnen sich durch eine hohe Intensität der Photosynthese aus. Die Blätter der Sommertriebe des Giersch, die sich nach dem Belauben von Bäumen und Sträuchern entwickeln, haben eine typische Schattenstruktur. Die Einstellung zum Lichtregime in Pflanzen kann sich im Verlauf der Ontogenese und durch den komplexen Einfluss von Umweltfaktoren ändern. Sämlinge und Jungpflanzen vieler Wiesen- und Waldarten sind schattentoleranter als Erwachsene. Die Anforderungen an das Lichtregime ändern sich manchmal bei Pflanzen, wenn sie sich in anderen klimatischen und edaphischen Bedingungen befinden. Zum Beispiel wachsen Wald-Taiga-Arten - Blaubeeren, zweiblättriger Mais - in der Wald-Tundra und Tundra gut in offenen Lebensräumen.

Einer der Faktoren, die die jahreszeitliche Entwicklung von Organismen regulieren, ist die Länge des Tages. Man bezeichnet die Fähigkeit von Pflanzen und Tieren, auf die Länge des Tages zu reagieren photoperiodische Reaktion(FPR), und die durch die Länge des Tages regulierte Bandbreite von Phänomenen wird genannt Photoperiodismus. Je nach Art der photoperiodischen Reaktion werden folgende Hauptgruppen von Pflanzen unterschieden:

1. Kurztagspflanzen, die weniger als 12 Stunden Licht pro Tag benötigen, um zur Blüte überzugehen. Dies sind in der Regel Menschen aus den südlichen Regionen (Chrysanthemen, Dahlien, Astern, Tabak usw.).

2. Langtagspflanzen- zur Blüte benötigen sie eine Tageslänge von 12 oder mehr Stunden (Lein, Hafer, Kartoffeln, Radieschen).

3. Neutral zur Tageslänge Pflanzen. Für sie ist die Länge des Tages gleichgültig, die Blüte erfolgt in beliebiger Länge (Löwenzahn, Tomaten, Senf usw.).

Die Länge des Tages beeinflusst nicht nur den Ablauf der generativen Phasen durch die Pflanze, sondern auch ihre Produktivität und Widerstandsfähigkeit gegen Infektionskrankheiten. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der geografischen Verbreitung von Pflanzen und der Regulierung ihrer jahreszeitlichen Entwicklung. Arten, die in nördlichen Breiten verbreitet sind, sind überwiegend Langtagarten, während sie in den Tropen und Subtropen hauptsächlich Kurztag- oder Neutralarten sind. Dieses Muster ist jedoch nicht absolut. So kommen in den Bergen der tropischen und subtropischen Zonen Langtagsarten vor. Viele Sorten von Weizen, Flachs, Gerste und anderen Kulturpflanzen, die aus den südlichen Regionen stammen, haben eine Langtag-FPR. Studien haben gezeigt, dass sich Langtagpflanzen bei sinkenden Temperaturen unter Kurztagbedingungen normal entwickeln können.

Licht im tierischen Leben. Tiere brauchen Licht zur Orientierung im Weltraum, es beeinflusst auch Stoffwechselprozesse, Verhalten und den Lebenszyklus. Die Vollständigkeit der visuellen Wahrnehmung der Umwelt hängt vom Entwicklungsstand der Evolution ab. Viele Wirbellose haben nur lichtempfindliche Zellen, die von Pigment umgeben sind, während Einzeller einen lichtempfindlichen Bereich des Zytoplasmas haben. Die perfektesten Augen von Wirbeltieren, Kopffüßern und Insekten. Sie ermöglichen es Ihnen, die Form und Größe von Objekten wahrzunehmen, die Farbe zu bestimmen und die Entfernung zu bestimmen. Dreidimensionales Sehen ist charakteristisch für Menschen, Primaten und einige Vögel (Adler, Falken, Eulen). Die Entwicklung des Sehvermögens und seiner Merkmale hängen auch von den ökologischen Bedingungen und der Lebensweise bestimmter Arten ab. Bei Höhlenbewohnern können die Augen ganz oder teilweise reduziert sein, wie z. B. bei Blindkäfern, Laufkäfern, Proteus etc.

Verschiedene Tierarten sind in der Lage, Beleuchtung einer bestimmten spektralen Zusammensetzung, Dauer und Stärke zu widerstehen. Unterscheide lichtliebend und schattenliebend, euryphotisch und stenophonisch Arten. Nachtaktive und dämmerungsaktive Säugetiere (Wühlmäuse, Mäuse usw.) ertragen direktes Sonnenlicht nur 5–30 Minuten, während tagsüber lebende Säugetiere mehrere Stunden überleben. Bei hellem Sonnenlicht können jedoch selbst Wüsteneidechsen der Strahlung nicht lange standhalten, da ihre Körpertemperatur in 5-10 Minuten auf + 50-56 ° C ansteigt und die Tiere sterben. Die Beleuchtung der Eier vieler Insekten beschleunigt ihre Entwicklung, jedoch bis zu bestimmten Grenzen (nicht gleich für verschiedene Arten), wonach die Entwicklung stoppt. Eine Anpassung zum Schutz vor übermäßiger Sonneneinstrahlung ist die pigmentierte Haut einiger Organe: bei Reptilien - der Bauchhöhle, der Fortpflanzungsorgane usw. Tiere vermeiden eine übermäßige Exposition, indem sie in Unterstände gehen, sich im Schatten verstecken usw.

Tägliche und saisonale Änderungen des Lichtregimes bestimmen nicht nur Aktivitätsänderungen, sondern auch Zeiten der Reproduktion, Migration und Häutung. Das Erscheinen von nachtaktiven Insekten und das Verschwinden von tagaktiven Insekten am Morgen oder Abend erfolgt bei einer bestimmten Beleuchtungsstärke für jede Art. Beispielsweise erscheint der Marmorkäfer 5-6 Minuten nach Sonnenuntergang. Die Zeit des Erwachens von Singvögeln variiert in verschiedenen Jahreszeiten. Die Jagdreviere der Vögel wechseln je nach Beleuchtung. So jagen Spechte, Meisen und Fliegenschnäpper tagsüber sowie morgens und abends in den Tiefen des Waldes - an offenen Stellen. Tiere navigieren mit Hilfe des Sehvermögens während Flügen und Wanderungen. Vögel wählen mit erstaunlicher Genauigkeit die Flugrichtung, geleitet von Sonne und Sternen. Diese angeborene Fähigkeit von ihnen wird durch natürliche Selektion als System von Instinkten geschaffen. Die Fähigkeit zu einer solchen Orientierung ist auch für andere Tiere, wie zum Beispiel Bienen, charakteristisch. Die Bienen, die den Nektar finden, geben Informationen an andere weiter, wo sie für Bestechungsgelder hinfliegen können, wobei sie sich von der Sonne leiten lassen.

Das Lichtregime schränkt die geografische Verbreitung einiger Tiere ein. So zieht ein langer Tag in den Sommermonaten in der Arktis und der gemäßigten Zone Vögel und einige Säugetiere an, da sie so die richtige Menge an Nahrung (Meisen, Kleiber, Seidenschwänze usw.) erhalten und im Herbst wandern nach Süden. Umgekehrt wirkt sich das Lichtregime auf die Verbreitung nachtaktiver Tiere aus. Im Norden sind sie selten, im Süden setzen sie sich sogar gegen tagaktive Arten durch.

Temperaturregime. Die Intensität aller chemischen Reaktionen, die den Stoffwechsel ausmachen, hängt von den Temperaturbedingungen ab. Daher sind die Grenzen der Existenz von Leben die Temperaturen, bei denen das normale Funktionieren von Proteinen möglich ist, im Durchschnitt von 0 bis + 50 ° C. Diese Schwellenwerte sind jedoch für verschiedene Arten von Organismen nicht gleich. Aufgrund des Vorhandenseins spezialisierter Enzymsysteme haben sich einige Organismen an das Leben bei Temperaturen außerhalb dieser Grenzen angepasst. Arten, die an das Leben unter kalten Bedingungen angepasst sind, gehören zur ökologischen Gruppe Kryophile. Sie haben biochemische Anpassungen entwickelt, die es ihnen ermöglichen, den Zellstoffwechsel bei niedrigen Temperaturen aufrechtzuerhalten und dem Einfrieren zu widerstehen oder die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen. Um dem Einfrieren zu widerstehen, hilft die Ansammlung spezieller Substanzen in den Zellen - Frostschutzmittel, die die Bildung von Eiskristallen im Körper verhindern. Solche Anpassungen wurden bei einigen arktischen Fischen der Familie Nototheniidae, Kabeljau, gefunden, die mit einer Körpertemperatur von -1,86 ° C in den Gewässern des Arktischen Ozeans schwimmen.

Die extrem niedrige Temperatur, bei der Zellaktivität noch möglich ist, wurde bei Mikroorganismen festgestellt - bis zu –10–12 ° C. Die Frostresistenz einiger Arten ist mit der Ansammlung organischer Substanzen in ihrem Körper verbunden, wie z. B. Glycerin, Mannit, Sorbit, die die Kristallisation intrazellulärer Lösungen verhindern, wodurch sie kritische Frostperioden in einem inaktiven Zustand überstehen können (Stupor, Kryptobiose). . Einige Insekten in diesem Zustand können also im Winter bis zu -47-50 ° C standhalten. Zu den Kryophilen gehören viele Bakterien, Flechten, Pilze, Moose, Arthropoden usw.

Arten, deren optimales Leben auf den Bereich hoher Temperaturen beschränkt ist, gehören zur ökologischen Gruppe Thermophile.

Bakterien sind am widerstandsfähigsten gegen hohe Temperaturen, von denen viele bei +60–75 ° C wachsen und sich vermehren können. Einige Bakterien, die in heißen Quellen leben, wachsen bei Temperaturen von +85-90 °C, und es wurde festgestellt, dass eine der Arten von Archaebakterien bei Temperaturen über +110 °C wachsen und sich teilen kann. Sporenbildende Bakterien können in einem inaktiven Zustand mehrere zehn Minuten lang +200 ° C standhalten. Unter Pilzen, Protozoen, Pflanzen und Tieren gibt es auch thermophile Arten, deren Resistenz gegenüber hohen Temperaturen jedoch geringer ist als die von Bakterien. Höhere Steppen- und Wüstenpflanzen vertragen eine kurzfristige Erwärmung auf +50–60 °C, ihre Photosynthese wird jedoch bereits durch Temperaturen über +40 °C gehemmt. Bei einer Körpertemperatur von +42–43 ° C tritt bei den meisten Tieren der thermische Tod ein.

Das Temperaturregime in der terrestrischen Umwelt ist sehr unterschiedlich und hängt von vielen Faktoren ab: Breitengrad, Höhenlage, Nähe zu Gewässern, Jahres- und Tageszeit, atmosphärische Bedingungen, Vegetationsbedeckung usw. Im Laufe der Evolution der Organismen hat sich eine Vielzahl von Anpassungen entwickelt, um den Stoffwechsel bei Änderungen der Umgebungstemperatur zu regulieren. Dies wird auf zwei Wegen erreicht: 1) biochemische und physiologische Umlagerungen; 2) Halten der Körpertemperatur auf einem stabileren Niveau als die Umgebungstemperatur. Die Lebenstätigkeit der meisten Arten hängt von der Wärmezufuhr von außen ab, und die Körpertemperatur hängt vom Verlauf der Außentemperaturen ab. Solche Organismen werden genannt poikilothermisch. Dazu gehören alle Mikroorganismen, Pflanzen, Pilze, Wirbellose und die meisten Chordaten. Nur Vögel und Säugetiere sind in der Lage, unabhängig von der Umgebungstemperatur eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Sie heißen homöothermisch.

Pflanzenanpassungen an die Temperatur. Die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegenüber Änderungen der Umgebungstemperatur ist unterschiedlich und hängt von dem spezifischen Lebensraum ab, in dem sie leben. Höhere Pflanzen mäßig warmer und mäßig kalter Zonen eurythermal. Im aktiven Zustand tolerieren sie Temperaturschwankungen von -5 bis + 55 ° C. Gleichzeitig gibt es Arten, die eine sehr enge ökologische Wertigkeit in Bezug auf die Temperatur haben, d.h. sind stenotherm. Beispielsweise vertragen tropische Waldpflanzen nicht einmal Temperaturen von +5–+8 ° C. Einige Algen auf Schnee und Eis leben nur bei 0 ° C. Das heißt, der Wärmebedarf verschiedener Pflanzenarten ist nicht gleich und variiert über einen ziemlich weiten Bereich.

Arten, die an Orten mit konstant hohen Temperaturen leben, haben im Laufe der Evolution anatomische, morphologische und physiologische Anpassungen erworben, um eine Überhitzung zu verhindern.

Zu den wichtigsten anatomischen und morphologischen Anpassungen gehören: dichte Behaarung der Blätter, eine glänzende Oberfläche der Blätter, die zur Reflexion des Sonnenlichts beiträgt; eine Abnahme der Blattfläche, ihre vertikale Position, das Falten zu einer Röhre usw. Einige Arten können Salze absondern, aus denen sich auf der Oberfläche von Pflanzen Kristalle bilden, die die auf sie fallenden Sonnenstrahlen reflektieren . Bei ausreichender Feuchtigkeit ist die stomatäre Transpiration ein wirksames Mittel gegen Überhitzung. Unter den thermophilen Arten kann man je nach Grad ihrer Beständigkeit gegen hohe Temperaturen unterscheiden

1) nicht hitzebeständig Pflanzen werden bereits bei + 30–40 ° C beschädigt;

2) hitzebeständig- eine halbe Stunde Erwärmung auf + 50–60 ° C vertragen (Pflanzen von Wüsten, Steppen, trockenen Subtropen usw.).

Pflanzen in Savannen und trockenen Hartholzwäldern sind regelmäßig von Bränden betroffen, wenn die Temperaturen Hunderte von Grad erreichen können. Feuerfeste Pflanzen werden genannt Pyrophyten. Sie haben eine dicke Kruste an den Stämmen, die mit feuerfesten Substanzen imprägniert ist. Ihre Früchte und Samen haben dicke, oft verholzte Hüllen.

Viele Pflanzen leben bei niedrigen Temperaturen. Je nach Anpassungsgrad der Pflanzen an Bedingungen extremen Hitzemangels lassen sich folgende Gruppen unterscheiden:

1) nicht kältebeständig Pflanzen werden bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser stark geschädigt oder sterben ab. Dazu gehören Pflanzen tropischer Regionen;

2) nicht frostbeständig Pflanzen - vertragen niedrige Temperaturen, sterben aber ab, sobald sich im Gewebe Eis bildet (einige immergrüne subtropische Pflanzen).

3) frostbeständige Pflanzen wachsen in Gebieten mit kalten Wintern.

Solche morphologischen Anpassungen der Pflanzen wie Kleinwüchsigkeit und spezielle Wuchsformen - kriechend, kissenförmig, die es ermöglichen, im Sommer das Mikroklima der oberflächlichen Luftschicht zu nutzen und im Winter durch eine Schneedecke geschützt zu sein, erhöhen die Widerstandsfähigkeit gegen niedrige Temperaturen.

Von größerer Bedeutung für Pflanzen sind physiologische Anpassungsmechanismen, die ihre Kälteresistenz erhöhen: Laubfall, Absterben oberirdischer Triebe, Akkumulation von Frostschutzmitteln in Zellen, Abnahme des Wassergehalts in Zellen etc. Bei frostresistenten Pflanzen , bei der Vorbereitung auf den Winter, Zucker, Proteine, Öl, der Wassergehalt im Zytoplasma nimmt ab und seine Viskosität nimmt zu. All diese Veränderungen senken den Gefrierpunkt von Geweben.

Viele Pflanzen sind in der Lage, im gefrorenen Zustand lebensfähig zu bleiben, zum Beispiel Alpenveilchen, arktischer Meerrettich, Asseln, Gänseblümchen, Frühlings-Ephemeroide in der Waldzone usw.

Moose und Flechten können längeres Einfrieren in einem Zustand suspendierter Animation tolerieren. Von großer Bedeutung bei der Anpassung von Pflanzen an niedrige Temperaturen ist die Möglichkeit, eine normale Vitalaktivität aufrechtzuerhalten, indem die Temperaturoptima physiologischer Prozesse und die unteren Temperaturgrenzen, bei denen diese Prozesse möglich sind, reduziert werden.

In gemäßigten und hohen Breiten wechseln Pflanzen aufgrund saisonaler Änderungen der klimatischen Bedingungen im jährlichen Entwicklungszyklus zwischen aktiven und ruhenden Phasen. Einjährige Pflanzen überstehen nach Ende der Vegetationsperiode den Winter in Form von Samen, Stauden gehen in einen Ruhezustand. Unterscheiden tief und gezwungen Frieden. Pflanzen, die sich in einem Zustand tiefer Ruhe befinden, reagieren nicht auf günstige thermische Bedingungen. Nach dem Ende der Tiefenruhe sind die Pflanzen bereit für die Wiederaufnahme der Entwicklung, aber in der Natur im Winter ist dies aufgrund niedriger Temperaturen nicht möglich. Daher wird diese Phase als Zwangsruhe bezeichnet.

Anpassungen der Tiere an die Temperatur. Im Vergleich zu Pflanzen haben Tiere aufgrund ihrer Fähigkeit, sich im Raum zu bewegen, vielfältigere Möglichkeiten, ihre Körpertemperatur zu regulieren und viel mehr eigene innere Wärme zu produzieren.

Die wichtigsten Arten der Anpassung von Tieren:

1) Chemische Thermoregulation- Dies ist eine reflexartige Erhöhung der Wärmeerzeugung als Reaktion auf eine Abnahme der Umgebungstemperatur aufgrund eines hohen Stoffwechselniveaus.

2) physikalische Thermoregulation- durchgeführt aufgrund der Fähigkeit, Wärme aufgrund der Besonderheiten der Struktur (Vorhandensein von Haar- und Federbedeckung, Verteilung der Fettreserven usw.) und Änderungen des Wärmeübertragungsgrads zu speichern;

3) Verhaltensthermoregulation- Dies ist die Suche nach günstigen Lebensräumen, eine Änderung der Körperhaltung, der Bau von Unterständen, Nestern usw.

Bei poikilothermischen Tieren ist der wichtigste Weg, die Körpertemperatur zu regulieren, das Verhalten. Bei extremer Hitze verstecken sich Tiere im Schatten, Höhlen. Wenn der Winter naht, suchen sie Schutz, bauen Nester und reduzieren ihre Aktivität. Einige Arten sind aufgrund der Muskelarbeit in der Lage, eine optimale Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Hummeln beispielsweise erwärmen den Körper durch spezielle Muskelkontraktionen, was ihnen die Nahrungsaufnahme bei kühlem Wetter ermöglicht. Einige poikilothermische Tiere vermeiden eine Überhitzung, indem sie den Wärmeverlust durch Verdunstung erhöhen. Zum Beispiel beginnen Frösche und Eidechsen bei heißem Wetter schwer zu atmen oder halten den Mund offen, wodurch die Verdunstung von Wasser durch die Schleimhäute erhöht wird.

Wärmewarme Tiere zeichnen sich durch eine sehr effiziente Regulierung der Wärmezufuhr und -abgabe aus, wodurch sie eine konstante optimale Körpertemperatur aufrechterhalten können. Ihre Mechanismen der Thermoregulation sind sehr vielfältig. Sie neigen zu Chemische Thermoregulation, gekennzeichnet durch eine hohe Stoffwechselrate und die Produktion einer großen Menge an Wärme. Im Gegensatz zu poikilothermischen Tieren werden bei warmblütigen Tieren unter Einwirkung von Kälte oxidative Prozesse nicht abgeschwächt, sondern intensiviert. Bei vielen Tieren entsteht zusätzliche Wärme durch Muskel- und Fettgewebe. Säugetiere haben ein spezialisiertes braunes Fettgewebe, in dem die gesamte freigesetzte Energie zur Erwärmung des Körpers verwendet wird. Es ist am stärksten bei Tieren mit kaltem Klima entwickelt. Die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur durch Erhöhung der Wärmeproduktion erfordert einen großen Energieaufwand, daher benötigen Tiere mit erhöhter chemischer Regulation eine große Menge an Nahrung oder verbrauchen viele Fettreserven. Der Verschärfung der Chemikalienregulierung sind daher durch die Möglichkeit der Lebensmittelbeschaffung Grenzen gesetzt. Bei Nahrungsmangel im Winter ist diese Art der Thermoregulation ökologisch ungünstig.

Physikalische Thermoregulationökologisch vorteilhafter, da die Anpassung an Kälte durch Aufrechterhaltung der Wärme im Körper des Tieres erfolgt. Seine Faktoren sind die Haut, dickes Fell von Säugetieren, Feder- und Daunendecke von Vögeln, Körperfett, Wasserverdunstung durch Schwitzen oder durch die Schleimhäute der Mundhöhle und der oberen Atemwege, die Größe und Form des Tierkörpers. Um die Wärmeübertragung zu reduzieren, sind große Körpergrößen vorteilhafter (je größer der Körper, desto kleiner seine Oberfläche pro Masseneinheit und folglich die Wärmeübertragung und umgekehrt). Aus diesem Grund sind Individuen eng verwandter warmblütiger Tierarten, die unter kalten Bedingungen leben, größer als diejenigen, die in warmen Klimazonen üblich sind. Dieses Muster wurde benannt Bergmanns Regeln. Die Temperaturregulierung erfolgt auch durch die hervorstehenden Körperteile - Ohrmuscheln, Gliedmaßen, Schwänze, Geruchsorgane. In kalten Regionen sind sie tendenziell kleiner als in wärmeren Regionen ( Allens Regel). Für homoiotherme Organismen ist es auch wichtig Verhaltensmethoden der Thermoregulation, die sehr vielfältig sind - von der Haltungsänderung und der Suche nach Unterschlüpfen bis hin zum Bau komplexer Unterstände, Nester und der Durchführung von Nah- und Fernwanderungen. Einige warmblütige Tiere verwenden Gruppenverhalten. Pinguine zum Beispiel drängen sich bei starkem Frost zu einem dichten Haufen zusammen. In einem solchen Cluster wird die Temperatur selbst bei stärksten Frösten auf etwa + 37 ° C gehalten. Kamele in der Wüste bei extremer Hitze kauern auch, aber dies wird erreicht, indem eine starke Erwärmung der Körperoberfläche verhindert wird.

Die Kombination verschiedener Methoden der chemischen, physikalischen und verhaltensbezogenen Thermoregulation ermöglicht es warmblütigen Tieren, eine konstante Körpertemperatur in einem weiten Bereich von Umgebungstemperaturschwankungen aufrechtzuerhalten.

Wasserregime. Das normale Funktionieren des Körpers ist nur bei ausreichender Wasserversorgung möglich. Die Feuchtigkeitsmodi in der Bodenluftumgebung sind sehr unterschiedlich - von der vollständigen Sättigung der Luft mit Wasserdampf in den feuchten Tropen bis zur fast vollständigen Abwesenheit von Feuchtigkeit in der Luft und im Wüstenboden. In der Sinai-Wüste beträgt der jährliche Niederschlag beispielsweise 10-15 mm, und in der libyschen Wüste (in Assuan) treten sie überhaupt nicht auf. Die Wasserversorgung terrestrischer Organismen hängt von der Niederschlagsart, der Verfügbarkeit von Bodenfeuchtigkeitsreserven, Reservoirs, Grundwasserspiegeln, dem Gelände, Merkmalen der atmosphärischen Zirkulation usw. ab. Dies hat zur Entwicklung vieler Anpassungen bei terrestrischen Organismen an verschiedene Lebensraumfeuchten geführt Regime.

Pflanzenanpassungen an den Wasserhaushalt. Untere Landpflanzen nehmen Wasser aus dem Substrat durch Teile des darin eingetauchten Thallus oder Rhizoiden und Feuchtigkeit aus der Atmosphäre auf - durch die gesamte Körperoberfläche.

Unter höheren Pflanzen nehmen Moose Wasser aus dem Boden mit Rhizoiden oder dem unteren Teil des Stängels (Sphagnum-Moose) und die meisten anderen mit Wurzeln auf. Der Wasserzufluss in die Pflanze hängt von der Größe der Saugkraft der Wurzelzellen, dem Verzweigungsgrad des Wurzelsystems und der Eindringtiefe der Wurzeln in den Boden ab. Wurzelsysteme sind sehr plastisch und reagieren auf wechselnde Bedingungen, vor allem Feuchtigkeit.

Bei einem Mangel an Feuchtigkeit in den Oberflächenhorizonten des Bodens haben viele Pflanzen Wurzelsysteme, die tief in den Boden eindringen, sich aber schwach verzweigen, wie zum Beispiel in Saxaul, Kameldorn, Waldkiefer, Raue Kornblume usw. In vielen Getreide hingegen verzweigen sich stark und wachsen in den Oberflächenschichten des Bodens (in Roggen, Weizen, Federgras usw.). Das Wasser, das in die Pflanze gelangt, wird durch das Xylem zu allen Organen transportiert, wo es für Lebensprozesse verbraucht wird. Im Durchschnitt gehen 0,5% in die Photosynthese und der Rest - um Verluste durch Verdunstung auszugleichen und Turgor aufrechtzuerhalten. Der Wasserhaushalt der Pflanze bleibt ausgeglichen, wenn Wasseraufnahme, -leitung und -abgabe harmonisch aufeinander abgestimmt sind. Je nach Fähigkeit, den Wasserhaushalt ihres Körpers zu regulieren, werden Landpflanzen eingeteilt Poikilohydrid und Homoiohydrid.

Poikilohydrid-Pflanzen ihren Wasserhaushalt nicht aktiv regulieren können. Sie haben keine Vorrichtungen, die helfen, Wasser im Gewebe zu halten. Der Wassergehalt in Zellen wird durch die Luftfeuchtigkeit bestimmt und hängt von deren Schwankungen ab. Zu den Poikilohydrid-Pflanzen gehören Landalgen, Flechten, einige Moose und Regenwaldfarne. Während der Trockenzeit trocknen diese Pflanzen fast bis zur Lufttrockenheit aus, aber nach dem Regen „erwachen“ sie wieder zum Leben und werden grün.

Homoyohydrid-Pflanzen in der Lage, einen relativ konstanten Wassergehalt in den Zellen aufrechtzuerhalten. Dazu gehören die meisten höheren Landpflanzen. Sie haben eine große zentrale Vakuole in ihren Zellen, sodass immer Wasser zur Verfügung steht. Darüber hinaus wird die Transpiration durch den Stomaapparat reguliert und die Triebe sind mit einer Epidermis mit einer wasserundurchlässigen Kutikula bedeckt.

Die Fähigkeit von Pflanzen, ihren Wasserstoffwechsel zu regulieren, ist jedoch nicht dieselbe. Abhängig von ihrer Anpassungsfähigkeit an die Feuchtigkeitsbedingungen von Lebensräumen werden drei ökologische Hauptgruppen unterschieden: Hygrophyten, Xerophyten und Mesophyten.

Hygrophyten- Dies sind Pflanzen feuchter Lebensräume: Sümpfe, feuchte Wiesen und Wälder, Ufer von Stauseen. Wassermangel vertragen sie nicht, sie reagieren auf eine Abnahme der Boden- und Luftfeuchtigkeit mit schnellem Welken oder Wachstumshemmung. Ihre Blattspreiten sind breit, ohne dicke Kutikula. Mesophyllzellen sind locker angeordnet, zwischen ihnen befinden sich große Interzellularräume. Die Stomata von Hygrophyten sind meist weit geöffnet und befinden sich oft auf beiden Seiten der Blattspreite. Dadurch ist ihre Transpirationsrate sehr hoch. Bei einigen Pflanzen in sehr feuchten Lebensräumen wird überschüssiges Wasser durch Hydathoden (Wasserspaltöffnungen) entfernt, die sich am Blattrand befinden. Zu hohe Bodenfeuchtigkeit führt zu einer Verringerung des Sauerstoffgehalts in ihr, was die Atmung und die Saugfunktion der Wurzeln erschwert. Daher befinden sich die Wurzeln von Hygrophyten in den Oberflächenhorizonten des Bodens, sie verzweigen sich schwach und es gibt nur wenige Wurzelhaare auf ihnen. Die Organe vieler krautiger Hygrophyten haben ein gut entwickeltes System interzellulärer Räume, durch die atmosphärische Luft eintritt. In Pflanzen, die auf stark durchnässten Böden leben, die periodisch mit Wasser überflutet werden, bilden sich spezielle Atmungswurzeln, wie zum Beispiel bei Sumpfzypressen, oder Stützwurzeln, wie bei Mangrovengehölzen.

Xerophyten in der Lage, eine erhebliche anhaltende Trockenheit von Luft und Boden in einem aktiven Zustand zu tolerieren. Sie sind weit verbreitet in Steppen, Wüsten, trockenen Subtropen usw. In der gemäßigten Klimazone siedeln sie sich auf trockenen sandigen und sandigen Lehmböden in erhöhten Bereichen des Reliefs an. Die Fähigkeit von Xerophyten, einen Mangel an Feuchtigkeit zu tolerieren, ist auf ihre anatomischen, morphologischen und physiologischen Merkmale zurückzuführen. Aus diesen Gründen werden sie in zwei Gruppen eingeteilt: Sukkulenten und Sklerophyten.

Sukkulenten- mehrjährige Pflanzen mit sukkulenten, fleischigen Blättern oder Stängeln, bei denen das Wasserspeichergewebe stark entwickelt ist. Es gibt Blattsukkulenten - Aloe, Agave, Fetthenne, Junge und Stängel, bei denen die Blätter reduziert sind und die Bodenteile durch fleischige Stängel (Kakteen, einige Wolfsmilch) dargestellt werden. Eine Besonderheit von Sukkulenten ist die Fähigkeit, eine große Menge Wasser zu speichern und äußerst sparsam damit umzugehen. Ihre Transpirationsrate ist sehr gering, da es nur wenige Stomata gibt, sie oft in Blatt- oder Stängelgewebe eingetaucht sind und normalerweise tagsüber geschlossen sind, was ihnen hilft, den Wasserverbrauch zu begrenzen. Das Schließen der Spaltöffnungen während des Tages führt zu Schwierigkeiten bei den Prozessen der Photosynthese und des Gasaustauschs. Daher haben Sukkulenten eine spezielle Art der Photosynthese entwickelt, bei der das während der Atmung freigesetzte Kohlendioxid teilweise verwendet wird. In dieser Hinsicht ist die Intensität der Photosynthese in ihnen gering, was mit einem langsamen Wachstum und einer eher geringen Wettbewerbsfähigkeit verbunden ist. Sukkulenten zeichnen sich durch einen niedrigen osmotischen Zellsaftdruck aus, mit Ausnahme derjenigen, die auf salzhaltigen Böden wachsen. Ihre Wurzelsysteme sind oberflächlich, stark verzweigt und wachsen schnell.

Sklerophyten sind harte, trocken aussehende Pflanzen aufgrund einer großen Menge an mechanischem Gewebe und geringer Bewässerung von Blättern und Stängeln. Die Blätter vieler Arten sind klein, schmal oder zu Schuppen, Stacheln reduziert; haben oft dichte Pubertät (Katzentatze, Silberfingerkraut, viele Wermut usw.) oder wachsartige Beschichtung (russische Kornblume usw.). Ihre Wurzelsysteme sind gut entwickelt und in ihrer Gesamtmasse oft um ein Vielfaches größer als die oberirdischen Pflanzenteile. Eine Vielzahl physiologischer Anpassungen hilft auch, einem Feuchtigkeitsmangel erfolgreich zu widerstehen: hoher osmotischer Druck des Zellsafts, Resistenz gegen Gewebeaustrocknung, hohes Wasserrückhaltevermögen von Geweben und Zellen aufgrund der hohen Viskosität des Zytoplasmas. Viele Hartlauben nutzen die günstigsten Jahreszeiten für die Vegetation und schränken bei einsetzender Trockenheit lebenswichtige Prozesse stark ein. Alle oben genannten Eigenschaften von Xerophyten tragen zu ihrer Trockenheitstoleranz bei.

Mesophyten wachsen in Bedingungen mit mittlerer Feuchtigkeit. Sie sind anspruchsvoller an Feuchtigkeit als Xerophyten und weniger als Hygrophyten. Mesophytenblattgewebe werden in säulenförmiges und schwammiges Parenchym unterschieden. Integumentäres Gewebe kann einige xeromorphe Merkmale aufweisen (spärliche Behaarung, verdickte Kutikulaschicht). Sie sind aber weniger ausgeprägt als bei Xerophyten. Wurzelsysteme können tief in den Boden eindringen oder sich in den Oberflächenhorizonten befinden. Mesophyten sind hinsichtlich ihrer ökologischen Bedürfnisse eine sehr heterogene Gruppe. So gibt es unter Wiesen- und Waldmesophyten Arten mit erhöhter Feuchtigkeitsliebe, die sich durch einen hohen Wassergehalt im Gewebe und ein eher schwaches Wasserhaltevermögen auszeichnen. Dies sind Wiesen-Fuchsschwanz, Sumpf-Bluegrass, Soddy-Wiese, Linné-Golokuchnik und viele andere.

In Lebensräumen mit periodischem oder konstantem (leichtem) Feuchtigkeitsmangel weisen Mesophyten Anzeichen einer xeromorphen Organisation und einer erhöhten physiologischen Resistenz gegen Trockenheit auf. Beispiele für solche Pflanzen sind Stieleiche, Bergklee, Mittelwegerich, sichelförmige Luzerne usw.

Tierische Anpassungen. In Bezug auf den Wasserhaushalt der Tiere lassen sich Hygrophile (feuchtigkeitsliebend), Xerophile (trockenliebend) und Mesophile (durchschnittliche Feuchtigkeitsverhältnisse bevorzugend) unterscheiden. Ein Beispiel für Hygrophile sind Asseln, Mücken, Springschwänze, Libellen usw. Sie alle vertragen keinen signifikanten Wassermangel und vertragen nicht einmal eine kurzfristige Trockenheit. Warane, Kamele, Wüstenheuschrecken, schwarze Käfer usw. sind xerophil und bewohnen die trockensten Lebensräume.

Tiere erhalten Wasser durch Trinken, Nahrung und durch die Oxidation von organischem Material. Viele Säugetiere und Vögel (Elefanten, Löwen, Hyänen, Schwalben, Mauersegler etc.) benötigen Trinkwasser. Wüstenarten wie Springmäuse, afrikanische Rennmäuse und die amerikanische Kängururatte kommen ohne Trinkwasser aus. Raupen von Kleidermotten, Korn- und Reiskäfern und vielen anderen leben ausschließlich vom Stoffwechselwasser.

Tiere zeichnen sich durch Regulierung des Wasserhaushaltes aus: morphologisch, physiologisch, verhaltensmäßig.

Zu morphologisch Zu den Methoden zur Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts gehören Formationen, die helfen, Wasser im Körper zu halten: Schalen von Landschnecken, keratinisierte Haut von Reptilien, schlechte Wasserdurchlässigkeit von Haut von Insekten usw. Es wird gezeigt, dass die Durchlässigkeit von Haut von Insekten nicht davon abhängt Struktur des Chitins, sondern wird durch die dünnste Wachsschicht bestimmt, die seine Oberfläche bedeckt . Die Zerstörung dieser Schicht erhöht die Verdunstung durch die Abdeckungen dramatisch.

Zu physiologisch Anpassungen zur Regulierung des Wasserstoffwechsels umfassen die Fähigkeit, Stoffwechselfeuchtigkeit zu bilden, Wasser zu sparen bei der Ausscheidung von Urin und Kot, Widerstandsfähigkeit gegen Austrocknung, verändertes Schwitzen und Wasserverlust über die Schleimhäute. Die Wassereinsparung im Verdauungstrakt wird durch die Aufnahme von Wasser durch den Darm und die Bildung von fast dehydriertem Kot erreicht. Bei Vögeln und Reptilien ist das Endprodukt des Stickstoffstoffwechsels Harnsäure, für deren Entfernung praktisch kein Wasser verbraucht wird. Die aktive Regulierung des Schwitzens und der Verdunstung von Feuchtigkeit von der Oberfläche der Atemwege wird von homöothermen Tieren häufig verwendet. Beispielsweise hört bei einem Kamel in den extremsten Fällen von Feuchtigkeitsmangel das Schwitzen auf und die Verdunstung aus den Atemwegen wird stark reduziert, was zu Wassereinlagerungen im Körper führt. Die Verdunstung, die mit der Notwendigkeit der Thermoregulation verbunden ist, kann zu einer Austrocknung des Körpers führen, so dass viele kleine warmblütige Tiere in trockenen und heißen Klimazonen Hitzeeinwirkung vermeiden und Feuchtigkeit sparen, indem sie sich unter der Erde verstecken.

Bei poikilothermischen Tieren vermeidet eine Erhöhung der Körpertemperatur nach Lufterwärmung einen übermäßigen Wasserverlust, aber sie können Verdunstungsverluste nicht vollständig vermeiden. Daher besteht für Kaltblüter die wichtigste Möglichkeit, den Wasserhaushalt während des Lebens unter ariden Bedingungen aufrechtzuerhalten, darin, übermäßige Wärmebelastungen zu vermeiden. Daher im Komplex der Anpassungen an das Wasserregime der terrestrischen Umwelt, Verhaltensweisen Regulierung des Wasserhaushaltes. Dazu gehören besondere Verhaltensweisen: Löcher graben, Gewässer suchen, Lebensräume auswählen etc. Dies ist besonders wichtig für Pflanzen- und Körnerfresser. Für viele von ihnen ist das Vorhandensein von Gewässern eine Voraussetzung für die Ansiedlung in Trockengebieten. Zum Beispiel ist die Verbreitung von Arten wie dem Kaffernbüffel, dem Wasserbock und einigen Antilopen in der Wüste vollständig von der Verfügbarkeit von Wasserstellen abhängig. Viele Reptilien und kleine Säugetiere leben in Bauen, in denen relativ niedrige Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit den Wasseraustausch fördern. Vögel nutzen oft Mulden, schattige Baumkronen etc.