Unterrichtstyp - kombiniert

Methoden: teilweise explorativ, Problemdarstellung, reproduktiv, erklärend-anschaulich.

Ziel:

Das Bewusstsein der Schüler für die Bedeutung aller besprochenen Themen, die Fähigkeit, ihre Beziehung zur Natur und zur Gesellschaft auf der Grundlage des Respekts vor dem Leben aufzubauen, für alle Lebewesen als einzigartigen und unbezahlbaren Teil der Biosphäre;

Aufgaben:

Lehrreich: die Vielfältigkeit der auf Organismen in der Natur einwirkenden Faktoren, die Relativität des Konzepts der „schädlichen und förderlichen Faktoren“, die Vielfalt des Lebens auf dem Planeten Erde und die Anpassungsmöglichkeiten der Lebewesen an die gesamte Bandbreite der Umweltbedingungen aufzuzeigen.

Entwicklung: Kommunikationsfähigkeiten entwickeln, die Fähigkeit, sich selbstständig Wissen anzueignen und ihre kognitive Aktivität anzuregen; die Fähigkeit, Informationen zu analysieren, die Hauptsache im untersuchten Material hervorzuheben.

Lehrreich:

Eine Kultur des Verhaltens in der Natur zu kultivieren, die Qualitäten eines toleranten Menschen, Interesse und Liebe für Wildtiere zu wecken, eine stabile positive Einstellung gegenüber jedem lebenden Organismus auf der Erde zu entwickeln, die Fähigkeit zu entwickeln, Schönheit zu sehen.

persönlich: Kognitives Interesse an Ökologie Verständnis der Notwendigkeit, Kenntnisse über die Vielfalt biotischer Beziehungen in natürlichen Lebensgemeinschaften zu erlangen, um natürliche Biozönosen zu erhalten. Die Fähigkeit, das Ziel und die semantischen Einstellungen in ihren Handlungen und Taten in Bezug auf Wildtiere zu wählen. Die Notwendigkeit einer fairen Bewertung der eigenen Arbeit und der Arbeit der Mitschüler

kognitiv: die Fähigkeit, mit verschiedenen Informationsquellen zu arbeiten, sie von einer Form in eine andere umzuwandeln, Informationen zu vergleichen und zu analysieren, Schlussfolgerungen zu ziehen, Nachrichten und Präsentationen vorzubereiten.

Regulierung: die Fähigkeit, die Ausführung von Aufgaben selbstständig zu organisieren, die Richtigkeit der Arbeit zu bewerten, ihre Aktivitäten zu reflektieren.

Gesprächig: am Dialog im Klassenzimmer teilnehmen; Beantworten Sie Fragen eines Lehrers, von Klassenkameraden, sprechen Sie mit einem Publikum unter Verwendung von Multimediageräten oder anderen Demonstrationsmitteln

Geplante Ergebnisse

Gegenstand: kennen - die Begriffe „Lebensraum“, „Ökologie“, „Umweltfaktoren“, deren Einfluss auf Lebewesen, „Zusammenhänge von Lebendigem und Unbelebtem“;. - den Begriff „biotische Faktoren“ definieren können; biotische Faktoren charakterisieren, Beispiele nennen.

Persönlich: Urteile fällen, Informationen suchen und auswählen, Zusammenhänge analysieren, vergleichen, eine Antwort auf eine problematische Frage finden

Metasubjekt: Verbindungen zu akademischen Disziplinen wie Biologie, Chemie, Physik, Geographie. Planen Sie Aktionen mit einem festgelegten Ziel; finden Sie die notwendigen Informationen im Lehrbuch und in der Referenzliteratur; um die Analyse von Naturobjekten durchzuführen; Schlussfolgerungen; eigene Meinung formulieren.

Organisationsform von Bildungsaktivitäten - individuell, Gruppe

Lehrmethoden: bildlich und anschaulich, erklärend und anschaulich, teilweise explorativ, eigenständiges Arbeiten mit zusätzlicher Literatur und Lehrbuch, mit DER.

Empfänge: Analyse, Synthese, Schlussfolgerung, Übertragung von Informationen von einem Typ auf einen anderen, Verallgemeinerung.

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Boden-Luft-Umgebung

Auf der Erdoberfläche lebende Organismen sind von einer gasförmigen Umgebung umgeben, die sich durch geringe Feuchtigkeit, Dichte und Druck sowie einen hohen Sauerstoffgehalt auszeichnet. Die im Boden-Luft-Umfeld wirkenden Umweltfaktoren unterscheiden sich durch eine Reihe von Besonderheiten: Im Vergleich zu anderen Umgebungen ist das Licht hier intensiver, die Temperatur unterliegt stärkeren Schwankungen und die Luftfeuchtigkeit variiert stark je nach geografischer Lage, Jahreszeit und Zeit vom Tag. Die Auswirkungen fast aller dieser Faktoren sind eng mit der Bewegung von Luftmassen - Winden - verbunden.

Die Bewohner der Boden-Luft-Umgebung haben im Laufe der Evolution spezifische anatomische, morphologische, physiologische, Verhaltens- und andere Anpassungen entwickelt. Sie haben Organe, die beim Atmen eine direkte Assimilation der atmosphärischen Luft ermöglichen (Pflanzenspaltöffnungen, Lungen und Luftröhren von Tieren); Skelettformationen, die den Körper unter Bedingungen geringer Dichte des Mediums stützen, haben eine starke Entwicklung erfahren

(mechanische und Stützgewebe von Pflanzen, Tierskelett); Sie haben komplexe Anpassungen zum Schutz vor widrigen Faktoren erarbeitet (Periodizität und Rhythmus der Lebenszyklen, die komplexe Struktur von Hautschichten, Thermoregulationsmechanismen usw.); eine engere Verbindung mit dem Boden (Pflanzenwurzeln) wurde hergestellt; Sie-arbeitete große Mobilität von Tieren auf der Suche nach Nahrung; fliegende Tiere und luftgetragene Früchte, Samen, Pollen von Pflanzen erschienen.

Betrachten wir die wichtigsten abiotischen Faktoren in der Boden-Luft-Umgebung des Lebens.

Luft.

Trockene Luft auf Meereshöhe besteht (nach Volumen) aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,03 % Kohlendioxid; mindestens 1 % entfallen auf Inertgase.

Sauerstoff ist für die Atmung der allermeisten Organismen notwendig, Kohlendioxid wird von Pflanzen bei der Photosynthese verbraucht. Die Bewegung von Luftmassen (Wind) verändert die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft, hat eine mechanische Wirkung auf Organismen. Wind verursacht eine Veränderung der Transpiration in Pflanzen. Dies ist besonders ausgeprägt bei trockenen Winden, die die Luft austrocknen und häufig zum Absterben von Pflanzen führen. Der Wind spielt eine bedeutende Rolle bei der Bestäubung von Anemophilen – windbestäubten Pflanzen. Winde bestimmen die Zugrichtung von Insekten wie Wiesenspinner, Wüstenheuschrecke, Malariamücken.

Niederschlag.

Niederschlag in Form von Regen, Schnee oder Hagel verändert die Feuchtigkeit der Luft und des Bodens, versorgt Pflanzen mit verfügbarer Feuchtigkeit und versorgt Tiere mit Trinkwasser. Starke Regenfälle können Überschwemmungen verursachen, ein bestimmtes Gebiet vorübergehend überfluten. Schauer und insbesondere Hagel führen häufig zu mechanischen Schäden an den vegetativen Organen von Pflanzen.

Von großer Bedeutung für den Wasserhaushalt sind der Zeitpunkt der Niederschläge, ihre Häufigkeit und Dauer. Die Art des Regens ist ebenfalls wichtig. Bei starken Regenfällen hat der Boden keine Zeit, Wasser aufzunehmen. Dieses Wasser fließt schnell ab, und seine starken Strömungen tragen oft einen Teil der fruchtbaren Bodenschicht in Flüsse und Seen und mit ihm schwach verwurzelte Pflanzen und manchmal kleine Tiere. Nieselregen hingegen befeuchten den Boden gut, ziehen sie sich jedoch hin, kommt es zu Staunässe.

Niederschlag in Form von Schnee wirkt sich im Winter günstig auf Organismen aus. Als guter Isolator schützt Schnee den Boden und die Vegetation vor dem Einfrieren (eine Schneeschicht von 20 cm schützt die Pflanze bei einer Lufttemperatur von -25 ° C) und dient als Unterschlupf für Kleintiere, wo sie Nahrung und mehr finden geeignete Temperaturbedingungen. Bei starkem Frost verstecken sich Birkhühner, Rebhühner und Haselhühner unter dem Schnee. In schneereichen Wintern gibt es jedoch ein Massensterben einiger Tiere, zum Beispiel Rehe und Wildschweine: Bei einer dicken Schneedecke ist es für sie schwierig, sich zu bewegen und Nahrung zu bekommen.

Bodenfeuchtigkeit.

Bodenwasser ist eine der wichtigsten Feuchtigkeitsquellen für Pflanzen. Bodenwasser wird nach Aggregatzustand, Mobilität, Zugänglichkeit und Bedeutung für Pflanzen in freies, kapillares, chemisch und physikalisch gebundenes Wasser eingeteilt.

Die Hauptsorte von freiem Wasser ist Gravitationswasser. Es füllt die breiten Lücken zwischen den Bodenpartikeln und dringt unter dem Einfluss der Schwerkraft immer tiefer in tiefere Schichten ein, bis es die undurchlässige Schicht erreicht. Pflanzen nehmen es leicht auf, während es sich in der Zone des Wurzelsystems befindet.

Kapillarwasser füllt die dünnsten Lücken zwischen Bodenpartikeln, es wird auch von Pflanzen gut aufgenommen. Es wird in den Kapillaren durch Kohäsion gehalten. Kapillarwasser bildet unter dem Einfluss der Verdunstung von der Bodenoberfläche eine Aufwärtsströmung, im Gegensatz zu Gravitationswasser, das durch eine Abwärtsströmung gekennzeichnet ist. Diese Wasserbewegungen und ihr Verbrauch hängen von der Lufttemperatur, den Reliefeigenschaften, den Bodeneigenschaften, der Vegetationsbedeckung, der Windstärke und anderen Faktoren ab. Sowohl Kapillar- als auch Gravitationswasser sind sogenanntes pflanzenverfügbares Wasser.

Der Boden enthält auch chemisch und physikalisch gebundenes Wasser, das in einigen Bodenmineralien enthalten ist (Opal, Gips, Montrillonit, Hydroglimmer usw.) All dieses Wasser ist für Pflanzen absolut unzugänglich, obwohl sein Gehalt in einigen Böden (Ton, Torf) sehr groß ist.

♦ Ökoklima.

Jeder Lebensraum ist durch ein bestimmtes ökologisches Klima gekennzeichnet - Ökoklima, dh das Klima der Oberflächenluftschicht. Die Vegetation hat einen großen Einfluss auf klimatische Faktoren. Unter dem Blätterdach zum Beispiel ist die Luftfeuchtigkeit immer höher und die Temperaturschwankungen geringer als in Lichtungen. Auch das Lichtregime dieser Orte ist unterschiedlich. In verschiedenen Pflanzenverbänden bildet sich ein eigenes Feuchtigkeits-, Temperatur- und Lichtregime aus. Dann sprechen sie über Phytoklima.

Unter der Rinde eines Baumes leben Insektenlarven unter anderen Lebensbedingungen als im Wald, in dem dieser Baum wächst. In diesem Fall kann die Temperatur auf der Südseite des Stammes um 10-15°C höher sein als auf der Nordseite. Solche kleinen Lebensräume haben ein eigenes Mikroklima. Besondere mikroklimatische Bedingungen werden nicht nur von Pflanzen, sondern auch von Tieren geschaffen. Ein stabiles Mikroklima besitzen bewohnte Tierhöhlen, Baumhöhlen und Höhlen.

Sowohl für das Boden-Luft-Umfeld als auch für das Wasser ist eine klar definierte Zonierung charakteristisch. Es gibt natürliche Breiten- und Meridian- oder Längszonen. Die erste Strecke von Westen nach Osten, die zweite - von Norden nach Süden.

Fragen und Aufgaben

1. Beschreiben Sie die wichtigsten abiotischen Faktoren der Boden-Luft-Umgebung.

2. Nennen Sie Beispiele für die Bewohner der Boden-Luft-Umgebung.

Mit "Umwelt" ist alles gemeint, was den Körper umgibt und auf die eine oder andere Weise auf ihn einwirkt. Mit anderen Worten, das Wohnumfeld wird durch eine Reihe von Umweltfaktoren geprägt. Mittwoch- Lebensraum - aquatische Umwelt - Boden-Luft-Umwelt - Bodenumwelt - Organismus als Lebensraum - Schlüsselbegriffe.

allgemein akzeptierte Definition Umgebungen ist die Definition von Nikolai Pavlovich Naumov: " Mittwoch- alles, was Organismen umgibt, beeinflusst direkt oder indirekt ihren Zustand, ihre Entwicklung, ihr Überleben und ihre Fortpflanzung.“ „Auf der Erde gibt es vier qualitativ unterschiedliche Lebenswelten, die eine Reihe spezifischer Umweltfaktoren aufweisen: - Land-Wasser (Land); - Wasser; - die Erde; - andere Organismen.

Bodenluft Die Umwelt ist geprägt von einer großen Vielfalt an Lebensbedingungen, ökologischen Nischen und darin lebenden Organismen. Organismen spielen eine Hauptrolle bei der Gestaltung der Bedingungen der Boden-Luft-Umgebung des Lebens und vor allem - der Gaszusammensetzung der Atmosphäre. Fast der gesamte Sauerstoff in der Erdatmosphäre ist biogenen Ursprungs. Die Hauptmerkmale der Boden-Luft-Umgebung sind

Große Veränderungen der Umweltfaktoren,

Heterogenität der Umwelt,

Die Wirkung der Schwerkraft

Geringe Luftdichte.

Der Komplex physikalischer, geografischer und klimatischer Faktoren in Bezug auf eine bestimmte natürliche Zone führt zur Anpassung der Organismen an das Leben unter diesen Bedingungen, der Vielfalt der Lebensformen. Der hohe Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre (ca. 21%) bestimmt die Möglichkeit der Bildung eines hohen (Energie-)Stoffwechsels. Atmosphärische Luft ist durch niedrige und variable Feuchtigkeit gekennzeichnet. Dieser Umstand schränkte die Möglichkeiten zur Beherrschung der Boden-Luft-Umgebung stark ein.

Atmosphäre(aus dem Griechischen atmos - Dampf und sphaira - Kugel), die gasförmige Hülle der Erde. Die genaue obere Grenze der Erdatmosphäre kann nicht angegeben werden. Die Atmosphäre hat einen ausgeprägten Schichtaufbau. Die Hauptschichten der Atmosphäre:

1)Troposphäre- Höhe 8 - 17 km. aller Wasserdampf und 4/5 der Masse der Atmosphäre sind darin konzentriert, und alle Wetterphänomene entwickeln sich.

2)Stratosphäre- eine Schicht über der Troposphäre bis zu 40 km. Es zeichnet sich durch eine fast vollständige Unveränderlichkeit der Temperatur in der Höhe aus. Im oberen Teil der Stratosphäre wird die maximale Ozonkonzentration beobachtet, die eine große Menge ultravioletter Strahlung von der Sonne absorbiert.

3) Mesosphäre- Schicht zwischen 40 und 80 km; in seiner unteren Hälfte steigt die Temperatur von +20 auf +30 Grad, in der oberen Hälfte sinkt sie auf fast -100 Grad.

4) Thermosphäre(Ionosphäre) - eine Schicht zwischen 80 - 1000 km, die eine erhöhte Ionisation von Gasmolekülen aufweist (unter dem Einfluss frei durchdringender kosmischer Strahlung).

5) Exosphäre(Streukugel) - eine Schicht über 800 - 1000 km, aus der Gasmoleküle in den Weltraum gestreut werden. Die Atmosphäre lässt 3/4 der Sonnenstrahlung durch, wodurch die Gesamtwärmemenge erhöht wird, die für die Entwicklung natürlicher Prozesse auf der Erde verwendet wird.

Lebensumfeld im Wasser. Hydrosphäre (von Hydro ... und Sphäre), die intermittierende Wasserhülle der Erde, die sich zwischen der Atmosphäre und der festen Erdkruste (Lithosphäre) befindet. Repräsentiert die Gesamtheit der Ozeane, Meere, Seen, Flüsse, Sümpfe und Grundwasser. Die Hydrosphäre bedeckt etwa 71 % der Erdoberfläche. Die chemische Zusammensetzung der Hydrosphäre nähert sich der durchschnittlichen Zusammensetzung des Meerwassers.

Die Menge an Süßwasser beträgt 2,5 % des gesamten Wassers auf der Erde; 85% - Meerwasser. Die Süßwasserreserven sind äußerst ungleich verteilt: 72,2 % - Eis; 22,4 % - Grundwasser; 0,35 % - Atmosphäre; 5,05 % - nachhaltiger Fluss von Flüssen und Wasser von Seen. Der Anteil des Wassers, den wir nutzen können, macht nur 10-12% des gesamten Süßwassers auf der Erde aus.

Primäre Umgebung Leben war genau die aquatische Umwelt. Zunächst einmal sind die meisten Organismen nicht in der Lage, aktiv zu leben, ohne dass Wasser in den Körper eindringt oder ohne dass ein gewisser Flüssigkeitsgehalt im Körper aufrechterhalten wird. Das Hauptmerkmal der aquatischen Umwelt sind: tägliche und jahreszeitliche Temperaturschwankungen. Enorm Umweltbedeutung, haben eine hohe Dichte und Viskosität von Wasser. Das spezifische Gewicht von Wasser entspricht dem des Körpers lebender Organismen. Die Dichte von Wasser ist etwa 1000-mal so groß wie die von Luft. Daher sind Wasserorganismen (insbesondere sich aktiv bewegende) einer größeren Kraft des hydrodynamischen Widerstands ausgesetzt. Die hohe Dichte des Wassers ist der Grund dafür, dass sich mechanische Schwingungen (Vibrationen) in Gewässern gut ausbreiten. Dies ist sehr wichtig für die Sinne, die Orientierung im Raum und zwischen Wasserbewohnern. Die Schallgeschwindigkeit in der aquatischen Umwelt hat eine höhere Frequenz von Echoortungssignalen. Größer als in der Luft, viermal. Daher gibt es eine ganze Gruppe von Wasserorganismen (sowohl Pflanzen als auch Tiere), die ohne die obligatorische Verbindung mit dem Boden oder einem anderen Substrat in der Wassersäule "schwimmen".

Die unbelebte und belebte Natur, die Pflanzen, Tiere und Menschen umgibt, wird Habitat (Lebensraum, äußere Umwelt) genannt. Nach der Definition von N. P. Naumov (1963) ist die Umwelt „alles, was Organismen umgibt und direkt oder indirekt ihren Zustand, ihre Entwicklung, ihr Überleben und ihre Fortpflanzung beeinflusst“. Aus dem Lebensraum erhalten Organismen alles, was zum Leben notwendig ist, und geben die Produkte ihres Stoffwechsels an ihn ab.

Organismen können in einer oder mehreren Lebensumgebungen leben. Zum Beispiel sind der Mensch, die meisten Vögel, Säugetiere, Samenpflanzen und Flechten nur Bewohner der terrestrischen Luftumgebung; die meisten Fische leben nur in Gewässern; Libellen verbringen eine Phase im Wasser und die andere - in der Luft.

Lebensumfeld im Wasser

Die aquatische Umwelt zeichnet sich durch eine große Originalität der physikalisch-chemischen Eigenschaften lebensfreundlicher Organismen aus. Darunter: Transparenz, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Dichte (etwa das 800-fache der Luftdichte) und Viskosität, Ausdehnung beim Gefrieren, die Fähigkeit, viele mineralische und organische Verbindungen aufzulösen, hohe Mobilität (Fließfähigkeit), das Fehlen starker Temperaturschwankungen ( sowohl täglich als auch saisonal), die Fähigkeit, Organismen mit erheblich unterschiedlicher Masse gleichermaßen leicht zu unterstützen.

Die ungünstigen Eigenschaften der aquatischen Umgebung sind: starker Druckabfall, schlechte Belüftung (der Sauerstoffgehalt in der aquatischen Umgebung ist mindestens 20-mal niedriger als in der Atmosphäre), Lichtmangel (besonders wenig davon in den Tiefen der Gewässer) , Mangel an Nitraten und Phosphaten (notwendig für die Synthese lebender Materie ).

Unterscheiden Sie zwischen Süß- und Meerwasser, die sich sowohl in der Zusammensetzung als auch im Gehalt an gelösten Mineralien unterscheiden. Meerwasser ist reich an Natrium-, Magnesium-, Chlorid- und Sulfationen, während Süßwasser von Calcium- und Karbonationen dominiert wird.

Organismen, die in der aquatischen Lebensumgebung leben, bilden eine biologische Gruppe - Hydrobionten.

In Stauseen werden üblicherweise zwei ökologisch besondere Lebensräume (Biotope) unterschieden: die Wassersäule (Pelagial) und der Boden (Benthal). Die dort lebenden Organismen heißen Pelagos und Benthos.

Unter den Pelagos werden folgende Organismenformen unterschieden: Plankton - passiv schwimmende kleine Vertreter (Phytoplankton und Zooplankton); nekton - aktiv schwimmende große Formen (Fische, Schildkröten, Kopffüßer); neuston - mikroskopisch kleine Bewohner des Oberflächenwasserfilms. In Süßwasserkörpern (Seen, Teiche, Flüsse, Sümpfe usw.) kommt eine solche ökologische Zonierung nicht sehr klar zum Ausdruck. Die Untergrenze des Lebens im Pelagial wird durch die für die Photosynthese ausreichende Eindringtiefe des Sonnenlichts bestimmt und erreicht selten eine Tiefe von mehr als 2000 m.

In Bentali werden auch spezielle ökologische Lebenszonen unterschieden: eine Zone mit allmählicher Abnahme des Landes (bis zu einer Tiefe von 200-2200 m); Steilhangzone, Ozeanbett (mit einer durchschnittlichen Tiefe von 2800-6000 m); Vertiefungen des Meeresbodens (bis zu 10.000 m); der Rand der Küste, überschwemmt von Gezeiten (Litoral). Die Bewohner des Litorals leben unter Bedingungen mit reichlich Sonnenlicht bei niedrigem Druck, mit häufigen und erheblichen Temperaturschwankungen. Die Bewohner der Meeresbodenzone hingegen leben in völliger Dunkelheit, bei konstant niedrigen Temperaturen, Sauerstoffmangel und unter enormem Druck, der fast tausend Atmosphären erreicht.

Boden-Luft-Umwelt des Lebens

Die Land-Luft-Lebenswelt ist hinsichtlich der ökologischen Bedingungen die komplexeste und weist eine große Vielfalt an Lebensräumen auf. Dies führte zur größten Vielfalt an Landorganismen. Die überwiegende Mehrheit der Tiere in dieser Umgebung bewegt sich auf einer festen Oberfläche - Erde, und Pflanzen wurzeln darauf. Die Organismen dieses Lebensraums werden Aerobionten (Terrabionten, von lateinisch terra - Erde) genannt.

Charakteristisch für die betrachtete Umwelt ist, dass die hier lebenden Organismen den Lebensraum maßgeblich beeinflussen und in vielerlei Hinsicht selbst gestalten.

Günstige Eigenschaften dieser Umgebung für Organismen sind der Luftreichtum mit einem hohen Gehalt an Sauerstoff und Sonnenlicht. Ungünstige Merkmale sind: starke Temperatur-, Feuchtigkeits- und Beleuchtungsschwankungen (je nach Jahreszeit, Tageszeit und geografischer Lage), ständiger Feuchtigkeitsmangel und dessen Anwesenheit in Form von Dampf oder Tropfen, Schnee oder Eis, Wind, Wechsel der Jahreszeiten, Reliefmerkmale Gelände usw.

Alle Organismen in der terrestrischen Luftumgebung des Lebens zeichnen sich durch Systeme der sparsamen Wassernutzung, verschiedene Thermoregulationsmechanismen, hohe Effizienz oxidativer Prozesse, spezielle Organe für die Aufnahme von Luftsauerstoff und starke Skelettformationen aus, die die Aufrechterhaltung des Körpers ermöglichen in Bedingungen geringer Dichte der Umgebung und verschiedene Anpassungen zum Schutz vor plötzlichen Temperaturschwankungen.

Das Boden-Luft-Umfeld in Bezug auf seine physikalischen und chemischen Eigenschaften wird in Bezug auf alle Lebewesen als ziemlich streng angesehen. Trotzdem hat das Leben an Land ein sehr hohes Niveau erreicht, sowohl in Bezug auf die Gesamtmasse an organischer Substanz als auch in Bezug auf die Vielfalt der Formen lebender Materie.

Die Erde

Das Bodenmilieu nimmt eine Zwischenstellung zwischen dem Wasser- und dem Boden-Luft-Milieu ein. Das Temperaturregime, der niedrige Sauerstoffgehalt, die Feuchtigkeitssättigung, das Vorhandensein einer erheblichen Menge an Salzen und organischen Stoffen bringen den Boden näher an die aquatische Umwelt. Und starke Änderungen des Temperaturregimes, Austrocknung, Sättigung mit Luft, einschließlich Sauerstoff, bringen den Boden näher an die Bodenluftumgebung des Lebens.

Der Boden ist eine lockere Oberflächenschicht des Landes, die eine Mischung aus mineralischen Substanzen ist, die durch die Zersetzung von Gestein unter dem Einfluss physikalischer und chemischer Einwirkungen gewonnen werden, und speziellen organischen Substanzen, die aus der Zersetzung von Pflanzen- und Tierresten durch biologische Einwirkungen resultieren. In den Oberflächenschichten des Bodens, wo die frischeste tote organische Substanz eintritt, leben viele zerstörerische Organismen - Bakterien, Pilze, Würmer, die kleinsten Arthropoden usw. Ihre Aktivität sorgt für die Entwicklung des Bodens von oben, während die physikalische und chemische Zerstörung des Grundgesteins trägt zur Bodenbildung von unten bei.

Als Lebensraum zeichnet sich der Boden durch eine Reihe von Merkmalen aus: hohe Dichte, Lichtmangel, reduzierte Amplitude von Temperaturschwankungen, Sauerstoffmangel und relativ hoher Kohlendioxidgehalt. Außerdem zeichnet sich der Boden durch eine lockere (poröse) Struktur des Substrats aus. Die vorhandenen Hohlräume sind mit einem Gemisch aus Gasen und wässrigen Lösungen gefüllt, das die unterschiedlichsten Lebensbedingungen vieler Organismen bestimmt. Im Durchschnitt gibt es mehr als 100 Milliarden Zellen von Protozoen, Millionen von Rädertierchen und Bärtierchen, zig Millionen Nematoden, Hunderttausende von Arthropoden, Zehn und Hunderte von Regenwürmern, Mollusken und anderen Wirbellosen, Hunderte von Millionen Bakterien, mikroskopisch kleine Pilze (Actinomyceten), Algen und andere Mikroorganismen. Die gesamte Bevölkerung des Bodens - Edaphobionten (Edaphobius, aus dem Griechischen edaphos - Boden, Bios - Leben) interagiert miteinander und bildet eine Art biozönotischen Komplex, der aktiv an der Schaffung der Bodenlebensumgebung selbst beteiligt ist und ihre Fruchtbarkeit sicherstellt. Arten, die die Bodenumgebung des Lebens bewohnen, werden auch als Pedobionten bezeichnet (vom griechischen Paidos - ein Kind, d. H., das in seiner Entwicklung das Larvenstadium durchläuft).

Die Vertreter von Edaphobius entwickelten im Laufe der Evolution besondere anatomische und morphologische Merkmale. Zum Beispiel haben Tiere eine wackelige Körperform, geringe Größe, relativ starke Haut, Hautatmung, Augenreduktion, farblose Haut, Saprophagie (die Fähigkeit, sich von den Überresten anderer Organismen zu ernähren). Darüber hinaus ist neben der Aerobizität auch die Anaerobizität (die Fähigkeit, in Abwesenheit von freiem Sauerstoff zu existieren) weit verbreitet.

Der Körper als Lebensraum

Als Lebensraum zeichnet sich der Organismus für seine Bewohner durch solche positiven Eigenschaften aus wie: leicht verdauliche Nahrung; Konstanz von Temperatur, Salz und osmotischen Regimen; keine Austrocknungsgefahr; Schutz vor Feinden. Probleme für die Bewohner von Organismen entstehen durch Faktoren wie: Mangel an Sauerstoff und Licht; begrenzter Wohnraum; die Notwendigkeit, die Schutzreaktionen des Wirts zu überwinden; Ausbreitung von einem Wirt auf andere Wirte. Außerdem ist diese Umgebung immer durch die Lebensdauer des Hosts zeitlich begrenzt.

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 starke Winde wehen, 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 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 noch Zellaktivität 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 von Pflanzen wie Kleinwüchsigkeit und spezielle Wuchsformen - kriechend, kissenförmig, die es ermöglichen, im Sommer das Mikroklima der Oberflächenluftschicht zu nutzen und im Winter durch Schneedecke geschützt zu werden, 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, Frühlingsephemeroide 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 Temperaturoptimums 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 überleben nach Abschluss der Vegetationsperiode den Winter in Form von Samen, und 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 tiefen Ruhephase sind die Pflanzen bereit, die Entwicklung wieder aufzunehmen, 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 der Fähigkeit, sich im Raum zu bewegen, eine vielfältigere Fähigkeit, 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, basierend auf einem hohen Stoffwechselniveau;

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 vorhanden ist. 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. Eine 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 sie nur sehr wenige Spaltöffnungen haben, sie oft in Blatt- oder Stängelgewebe eingetaucht sind und tagsüber normalerweise 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 nennenswerten Wassermangel und vertragen nicht einmal eine kurzzeitige 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 Dehydrierung, 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 Hitze 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. Beispielsweise ist die Verbreitung von Arten wie dem Kapbüffel, 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.

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 in der terrestrischen Umgebung.

Der Gehalt an Kohlendioxid kann in bestimmten Bereichen der Oberflächenluftschicht innerhalb ziemlich signifikanter Grenzen schwanken. Erhöhte Luftsättigung mit CO? kommt in Zonen vulkanischer Aktivität, in der Nähe von Thermalquellen und anderen unterirdischen Auslässen dieses Gases vor. 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 jahreszeitliche Schwankung 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. Die Entstehung 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.