oppitunnin tyyppi - yhdistetty

Menetelmät: osittain tutkiva, ongelman esittely, lisääntyvä, selittävä-kuvaava.

Kohde:

Opiskelijoiden tietoisuus kaikkien käsiteltyjen asioiden merkityksestä, kyky rakentaa suhdettaan luontoon ja yhteiskuntaan, joka perustuu elämän kunnioittamiseen, kaikkeen elävään ainutlaatuisena ja korvaamattomana osana biosfääriä;

Tehtävät:

Koulutuksellinen: näyttää organismeihin luonnossa vaikuttavien tekijöiden moninaisuus, "haitallisten ja hyödyllisten tekijöiden" käsitteen suhteellisuus, maapallon elämän monimuotoisuus ja vaihtoehdot elävien olentojen sopeuttamiseen erilaisiin ympäristöolosuhteisiin.

Kehitetään: kehittää viestintätaitoja, kykyä hankkia itsenäisesti tietoa ja stimuloida kognitiivista toimintaansa; kyky analysoida tietoa, korostaa pääasiaa tutkittavassa materiaalissa.

Koulutuksellinen:

Viljellä käyttäytymiskulttuuria luonnossa, suvaitsevan ihmisen ominaisuuksia, herättää kiinnostusta ja rakkautta villieläimiä kohtaan, muodostaa vakaa positiivinen asenne jokaiseen maan elävään organismiin, muodostaa kyky nähdä kauneutta.

Henkilökohtainen: kognitiivinen kiinnostus ekologiaan.. Ymmärtää tarpeen hankkia tietoa bioottisten suhteiden monimuotoisuudesta luonnollisissa yhteisöissä luonnon biokenoosien säilyttämiseksi. Kyky valita kohde ja semanttiset asetukset toimissaan ja teoissaan suhteessa villieläimiin. Oman ja luokkatovereiden työn oikeudenmukaisen arvioinnin tarve

kognitiivinen: kyky työskennellä erilaisten tietolähteiden kanssa, muuntaa sitä muodosta toiseen, vertailla ja analysoida tietoa, tehdä johtopäätöksiä, valmistella viestejä ja esityksiä.

Sääntely: kyky organisoida itsenäisesti tehtävien suorittaminen, arvioida työn oikeellisuutta, toiminnan heijastusta.

Kommunikaatiokykyinen: osallistua vuoropuheluun luokkahuoneessa; vastata opettajan, luokkatovereiden kysymyksiin, puhua yleisölle multimedialaitteilla tai muilla esittelykeinoilla

Suunnitellut tulokset

Aihe: tuntea - käsitteet "elinympäristö", "ekologia", "ympäristötekijät" niiden vaikutus eläviin organismeihin, "elävien ja elottomien yhteyksien";. Osaa - määritellä "bioottisten tekijöiden" käsite; luonnehdi bioottisia tekijöitä, anna esimerkkejä.

Henkilökohtainen: tehdä arvioita, etsiä ja valita tietoa, analysoida yhteyksiä, vertailla, löytää vastaus ongelmalliseen kysymykseen

Metasubjekti: yhteydet sellaisiin akateemisiin tieteenaloihin kuin biologia, kemia, fysiikka, maantiede. Suunnittele toimia tietyllä tavoitteella; löytää tarvittavat tiedot oppikirjasta ja hakukirjallisuudesta; suorittaa luonnon esineiden analyysiä; tehdä johtopäätös; muotoilla oma mielipiteesi.

Koulutustoiminnan järjestämismuoto - yksilö, ryhmä

Opetusmenetelmät: visuaalinen ja havainnollinen, selittävä ja havainnollinen, osittain tutkiva, itsenäinen työ lisäkirjallisuudella ja oppikirjalla, DER:llä.

Vastaanotot: analyysi, synteesi, johtopäätös, tiedon siirto tyypistä toiseen, yleistäminen.

Uuden materiaalin oppiminen

Maa-ilma-ympäristö

Maan pinnalla eläviä organismeja ympäröi kaasumainen ympäristö, jolle on ominaista alhainen kosteus, tiheys ja paine sekä korkea happipitoisuus. Maa-ilmaympäristössä toimivat ympäristötekijät eroavat toisistaan ​​useiden erityispiirteiden osalta: verrattuna muihin ympäristöihin täällä valo on voimakkaampaa, lämpötila vaihtelee voimakkaammin ja kosteus vaihtelee merkittävästi maantieteellisen sijainnin, vuodenajan ja ajan mukaan. päivästä. Lähes kaikkien näiden tekijöiden vaikutus liittyy läheisesti ilmamassojen liikkeeseen - tuuliin.

Maa-ilmaympäristön asukkaat ovat evoluution aikana kehittäneet erityisiä anatomisia, morfologisia, fysiologisia, käyttäytymis- ja muita mukautuksia. Heillä on elimiä, jotka tarjoavat ilmakehän ilman suoran assimiloinnin hengitysprosessissa (kasvien stomatat, eläinten keuhkot ja henkitorvet); luustomuodostelmat, jotka tukevat kehoa väliaineen alhaisen tiheyden olosuhteissa, ovat saaneet voimakasta kehitystä

(kasvien mekaaniset ja tukikudokset, eläinten luuranko); olet kehittänyt monimutkaisia ​​mukautuksia suojaamaan haitallisia tekijöitä (elinkaarien jaksollisuus ja rytmi, ihon monimutkainen rakenne, lämmönsäätelymekanismit jne.); tiiviimpi yhteys maaperään (kasvin juuriin) on luotu; olet työskennellyt suurta liikkuvuutta eläimiä etsiessään ruokaa; lentäviä eläimiä ja ilmassa leviäviä hedelmiä, siemeniä, kasvien siitepölyä ilmestyi.

Tarkastellaan tärkeimpiä abioottisia tekijöitä elämän maa-ilmaympäristössä.

ilmaa.

Kuiva ilma merenpinnan tasolla koostuu (tilavuuden mukaan) 78 %:sta typpeä, 21 %:sta happea, 0,03 %:sta hiilidioksidia; vähintään 1 % on inerttejä kaasuja.

Happi on välttämätön suurimman osan organismien hengittämiseen, hiilidioksidia käyttävät kasvit fotosynteesin aikana. Ilmamassojen liike (tuuli) muuttaa ilman lämpötilaa ja kosteutta, sillä on mekaaninen vaikutus organismeihin. Tuuli muuttaa kasveissa transpiraatiota. Tämä on erityisen voimakasta kuivien tuulien aikana, jotka kuivattavat ilmaa ja aiheuttavat usein kasvien kuoleman. Tuulella on merkittävä rooli anemofiilien - tuulipölyttämien kasvien - pölytyksessä. Tuulet määräävät hyönteisten, kuten niittykoin, autiomaaheinäsirkan, malariahyttysten, vaellussuunnan.

Sademäärä.

Sateen, lumen tai rakeiden muodossa oleva sade muuttaa ilman ja maaperän kosteutta, tarjoaa kasveille saatavilla olevaa kosteutta ja juomavettä eläimille. Voimakkaat sateet voivat aiheuttaa tulvia, väliaikaisesti tulvii tietyn alueen. Sateet ja erityisesti rakeet johtavat usein kasvien kasvuelinten mekaanisiin vaurioihin.

Vesistön kannalta erittäin tärkeitä ovat sateiden ajoitus, tiheys ja kesto. Myös sateen luonne on tärkeä. Voimakkaiden sateiden aikana maaperällä ei ole aikaa imeä vettä. Tämä vesi valuu nopeasti, ja sen voimakkaat virtaukset kuljettavat usein jokiin ja järviin osan hedelmällisestä maakerroksesta ja sen mukana heikosti juurtuneita kasveja ja joskus pieniä eläimiä. Tihkusateet päinvastoin kostuttavat maaperää hyvin, mutta jos ne venyvät, tapahtuu vettä.

Lumen muodossa oleva sade vaikuttaa suotuisasti eliöihin talvella. Koska lumi on hyvä eriste, se suojaa maaperää ja kasvillisuutta jäätymiseltä (20 cm lumikerros suojaa kasvia -25 °C:n ilman lämpötilassa), ja pienille eläimille se toimii suojana, josta ne löytävät ruokaa ja paljon muuta. sopivat lämpötilaolosuhteet. Vaikeissa pakkasissa teerit, peltopyyt ja pähkinäpuut piiloutuvat lumen alle. Lumisina talvina osa eläimistä, esimerkiksi metsäkauriista ja villisioista, kuolee kuitenkin massalla: paksun lumipeitteen vuoksi niiden on vaikea liikkua ja saada ruokaa.

Maan kosteus.

Maaperävesi on yksi kasvien tärkeimmistä kosteuden lähteistä. Fysikaalisen tilan, liikkuvuuden, saatavuuden ja kasvien kannalta merkityksellisen maaperän vesi on jaettu vapaaseen, kapillaariseen, kemiallisesti ja fysikaalisesti sidottuun.

Vapaan veden pääasiallinen lajike on painovoimavesi. Se täyttää laajat raot maapartikkelien välillä ja menee painovoiman vaikutuksesta jatkuvasti syvemmille kerroksille, kunnes se saavuttaa läpäisemättömän kerroksen. Kasvit omaksuvat sen helposti, kun se on juurijärjestelmän vyöhykkeellä.

Kapillaarivesi täyttää ohuimmat maapartikkelien väliset raot, ja myös kasvit imeytyvät hyvin. Se pysyy kapillaareissa koheesion avulla. Maan pinnasta haihtumisen vaikutuksesta kapillaarivesi muodostaa ylöspäin suuntautuvan virran, toisin kuin gravitaatiovesi, jolle on ominaista alaspäin suuntautuva virta. Nämä veden liikkeet, sen kulutus riippuvat ilman lämpötilasta, pinnan ominaisuuksista, maaperän ominaisuuksista, kasvillisuudesta, tuulen voimakkuudesta ja muista tekijöistä. Sekä kapillaari- että gravitaatiovesi ovat ns. kasvien saatavilla olevaa vettä.

Maaperässä on myös kemiallisesti ja fysikaalisesti sitoutunutta vettä, joka sisältyy joihinkin maaperän mineraaleihin (opaali, kipsi, montrilloniitti, hydromicas jne.) Kaikki tämä vesi on kasvien ulottumattomissa, vaikka joissakin maaperässä (savi, turve) sen pitoisuus on erittäin suuri.

♦ Ekoilmasto.

Jokaiselle elinympäristölle on ominaista tietty ekologinen ilmasto - ekoilmasto, eli pintailmakerroksen ilmasto. Kasvillisuus vaikuttaa suuresti ilmastotekijöihin. Esimerkiksi metsän latvojen alla ilmankosteus on aina korkeampi ja lämpötilanvaihtelut pienemmät kuin avoalueilla. Myös näiden paikkojen valojärjestelmä on erilainen. Eri kasviyhdistyksissä muodostuu oma kosteus-, lämpötila- ja valojärjestelmänsä. Sitten he puhuvat kasviilmasta.

Puun kuoren alla elävien hyönteisten toukkien elinolosuhteet ovat erilaiset kuin metsässä, jossa tämä puu kasvaa. Tällöin rungon eteläpuolen lämpötila voi olla 10-15°C korkeampi kuin sen pohjoispuolen lämpötila. Tällaisilla pienillä elinympäristöalueilla on oma mikroilmastonsa. Kasvien lisäksi myös eläimet luovat erityisiä mikroilmasto-olosuhteita. Vakaa mikroilmasto vallitsee asutuilla eläinten koloilla, puiden onteloilla ja luolilla.

Maa-ilma-ympäristölle, kuten myös vedelle, on ominaista selkeästi määritelty vyöhykejako. On olemassa leveys- ja meridionaalisia tai pitkittäisiä luonnonvyöhykkeitä. Ensimmäinen ulottuu lännestä itään, toinen - pohjoisesta etelään.

Kysymyksiä ja tehtäviä

1. Kuvaile maa-ilmaympäristön tärkeimmät abioottiset tekijät.

2. Anna esimerkkejä maa-ilmaympäristön asukkaista.

"Ympäristöllä" tarkoitetaan kaikkea, mikä ympäröi kehoa ja tavalla tai toisella vaikuttaa siihen. Toisin sanoen elinympäristölle on ominaista tietty joukko ympäristötekijöitä. keskiviikko- elinympäristö - vesiympäristö - maa-ilmaympäristö - maaperä - eliö elinympäristönä - keskeiset käsitteet.

yleisesti hyväksytty määritelmä ympäristöissä on Nikolai Pavlovich Naumovin määritelmä: " keskiviikko- kaikki, mikä ympäröi organismeja, vaikuttaa suoraan tai epäsuorasti niiden tilaan, kehitykseen, selviytymiseen ja lisääntymiseen. "Maapallolla on neljä laadullisesti erilaista elinympäristöä, joilla on joukko erityisiä ympäristötekijöitä: - maa-vesi (maa); - vesi; - maaperä; - muut organismit.

maa-ilma Ympäristölle on ominaista valtava valikoima elinolosuhteita, ekologisia markkinarakoja ja niissä asuvia organismeja. Organismeilla on ensisijainen rooli maa-ilman elinympäristön olosuhteiden ja ennen kaikkea ilmakehän kaasukoostumuksen muokkaamisessa. Lähes kaikki maapallon ilmakehän happi on biogeenistä alkuperää. Maa-ilma-ympäristön pääpiirteet ovat

Suuret muutokset ympäristötekijöissä,

Ympäristön heterogeenisyys,

Painovoiman toiminta

Matala ilman tiheys.

Tiettyyn luonnonvyöhykkeeseen liittyvien fyysisten, maantieteellisten ja ilmastollisten tekijöiden kompleksi johtaa organismien sopeutumiseen elämään näissä olosuhteissa, elämänmuotojen monimuotoisuuteen. Ilmakehän korkea happipitoisuus (noin 21 %) määrittää mahdollisuuden korkean (energia) aineenvaihdunnan muodostumiseen. Ilmakehän ilmalle on ominaista alhainen ja vaihteleva kosteus. Tämä seikka rajoitti suuresti mahdollisuuksia hallita maa-ilma-ympäristöä.

Tunnelma(kreikan kielestä atmos - höyry ja sphaira - pallo), maan kaasumainen kuori. Maan ilmakehän tarkkaa ylärajaa ei voida määrittää. Ilmakehässä on selkeä kerrosrakenne. Ilmakehän pääkerrokset:

1)Troposfääri- Korkeus 8-17 km. kaikki vesihöyry ja 4/5 ilmakehän massasta keskittyy siihen, ja kaikki sääilmiöt kehittyvät.

2)Stratosfääri- kerros troposfäärin yläpuolella jopa 40 km:n korkeudella. Sille on ominaista lämpötilan lähes täydellinen muuttumattomuus korkeudessa. Stratosfäärin yläosassa havaitaan otsonin enimmäispitoisuus, joka absorboi suuren määrän ultraviolettisäteilyä auringosta.

3) Mesosfääri- kerros 40 ja 80 km välillä; sen alaosassa lämpötila nousee +20 astetta +30 asteeseen, yläosassa se laskee lähes -100 asteeseen.

4) Termosfääri(ionosfääri) - 80 - 1000 km:n kerros, jolla on lisääntynyt kaasumolekyylien ionisaatio (vapaasti tunkeutuvan kosmisen säteilyn vaikutuksesta).

5) Eksosfääri(sirontapallo) - 800 - 1000 km:n yläpuolella oleva kerros, josta kaasumolekyylit hajaantuvat avaruuteen. Ilmakehä välittää 3/4 auringon säteilystä, mikä lisää maapallon luonnollisten prosessien kehittymiseen kuluvan lämmön kokonaismäärää.

Vesieläinympäristö. Hydrosfääri (sanasta hydro ... ja sphere), maan katkonainen vesikuori, joka sijaitsee ilmakehän ja kiinteän maankuoren (litosfäärin) välissä. Edustaa valtamerten, merien, järvien, jokien, soiden ja pohjaveden kokonaisuutta. Hydrosfääri peittää noin 71 % maan pinnasta. Hydrosfäärin kemiallinen koostumus lähestyy meriveden keskimääräistä koostumusta.

Makean veden määrä on 2,5 % kaikesta planeetan vedestä; 85% - merivesi. Makean veden varannot jakautuvat erittäin epätasaisesti: 72,2% - jäätä; 22,4 % - pohjavesi; 0,35 % - ilmakehä; 5,05 % - jokien ja järvien vesien kestävä virtaus. Veden osuus, jota voimme käyttää, on vain 10-12 % kaikesta makeasta vedestä maapallolla.

Ensisijainen ympäristö elämä oli juuri vesiympäristöä. Ensinnäkin useimmat organismit eivät pysty aktiiviseen elämään ilman veden pääsyä kehoon tai ylläpitämättä tiettyä nestepitoisuutta kehon sisällä. Vesiympäristön pääpiirre on: päivittäiset ja vuodenaikojen lämpötilan vaihtelut. Valtava ympäristön merkitys, niillä on korkea veden tiheys ja viskositeetti. Veden ominaispaino on oikeassa suhteessa elävien organismien ominaispainoon. Veden tiheys on noin 1000 kertaa ilman tiheys. Siksi vesieliöt (etenkin aktiivisesti liikkuvat) kohtaavat suuremman hydrodynaamisen vastuksen voiman. Veden suuri tiheys on syy siihen, että mekaaniset tärinät (värähtelyt) leviävät hyvin vesiympäristössä. Tämä on erittäin tärkeää aisteille, avaruudessa suuntautumiseen ja vesien asukkaiden välillä. Äänen nopeudella vesiympäristössä on korkeampi kaikulokaatiosignaalien taajuus. Suurempi kuin ilmassa, neljä kertaa. Siksi on olemassa koko joukko vesieliöitä (sekä kasveja että eläimiä), jotka ovat olemassa ilman pakollista yhteyttä pohjaan tai muuhun alustaan ​​ja jotka "kelluvat" vesipatsassa.

Kasveja, eläimiä ja ihmisiä ympäröivää elotonta ja elävää luontoa kutsutaan elinympäristöksi (elinympäristö, ulkoinen ympäristö). N.P. Naumovin (1963) määritelmän mukaan ympäristö on "kaikki mikä ympäröi organismeja ja vaikuttaa suoraan tai epäsuorasti niiden tilaan, kehitykseen, selviytymiseen ja lisääntymiseen". Elinympäristöstä organismit saavat kaiken elämälle välttämättömän ja vapauttavat aineenvaihduntatuotteita siihen.

Organismit voivat elää yhdessä tai useammassa elinympäristössä. Esimerkiksi ihminen, useimmat linnut, nisäkkäät, siemenkasvit, jäkälät ovat vain maa-ilmaympäristön asukkaita; useimmat kalat elävät vain vesiympäristössä; sudenkorennot viettävät yhden vaiheen vedessä ja toisen - ilmassa.

Vesieläinympäristö

Vesiympäristölle on ominaista elämälle suotuisten organismien fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien suuri omaperäisyys. Niiden joukossa: läpinäkyvyys, korkea lämmönjohtavuus, korkea tiheys (noin 800 kertaa ilman tiheys) ja viskositeetti, laajeneminen jäätyessä, kyky liuottaa monia mineraali- ja orgaanisia yhdisteitä, korkea liikkuvuus (juoksevuus), terävien lämpötilanvaihteluiden puuttuminen ( sekä päivittäin että kausittain), kyky tukea yhtä helposti massaltaan merkittävästi erilaisia ​​organismeja.

Vesiympäristön epäsuotuisia ominaisuuksia ovat: voimakkaat painehäviöt, huono ilmastus (happipitoisuus vesiympäristössä on vähintään 20 kertaa pienempi kuin ilmakehässä), valon puute (erityisesti vähän sitä vesistöjen syvyyksissä) , nitraattien ja fosfaattien puute (elävän aineen synteesiä varten).

Erottele makea ja merivesi, jotka eroavat sekä koostumuksesta että liuenneiden mineraalien määrästä. Merivesi on runsaasti natrium-, magnesium-, kloridi- ja sulfaatti-ioneja, kun taas makeassa vedessä hallitsevat kalsium- ja karbonaatti-ionit.

Elämän vesiympäristössä elävät organismit muodostavat yhden biologisen ryhmän - hydrobiontit.

Altaissa erotetaan yleensä kaksi ekologisesti erityistä elinympäristöä (biotooppia): vesipatsas (pelagiaalinen) ja pohja (bentaali). Siellä eläviä organismeja kutsutaan pelagoiksi ja pohjaeliöiksi.

Pelagoista erotetaan seuraavat organismien muodot: plankton - passiivisesti kelluvat pienet edustajat (kasviplankton ja eläinplankton); nekton - uida aktiivisesti suuria muotoja (kalat, kilpikonnat, pääjalkaiset); neuston - mikroskooppiset ja pienet vesipintakalvon asukkaat. Makeissa vesistöissä (järvet, lammet, joet, suot jne.) tällainen ekologinen vyöhyke ei ole kovin selkeästi ilmaistu. Pelagialin elämän alaraja määräytyy fotosynteesiin riittävän auringonvalon tunkeutumissyvyyden perusteella ja saavuttaa harvoin yli 2000 metrin syvyyteen.

Bentalissa erotetaan myös erityisiä ekologisia elämänvyöhykkeitä: vyöhyke, jossa maa vähenee asteittain (200-2200 m syvyyteen asti); jyrkän rinteen vyöhyke, valtameren pohja (keskimääräinen syvyys 2800-6000 m); valtameren pohjan painumat (jopa 10 000 m); rannikon reuna, vuoroveden tulvima (rannikko). Rannikolla asukkaat elävät runsaassa auringonpaisteessa matalapaineessa, ja lämpötilan vaihtelut ovat toistuvia ja merkittäviä. Merenpohjan vyöhykkeen asukkaat päinvastoin elävät täydellisessä pimeydessä, jatkuvasti alhaisissa lämpötiloissa, hapen puutteessa ja valtavassa paineessa, joka saavuttaa lähes tuhat ilmakehää.

Maa-ilma elämänympäristö

Maa-ilma-elämän ympäristö on ekologisten olosuhteiden kannalta monimutkaisin ja siinä on monenlaisia ​​​​elinympäristöjä. Tämä johti maan organismien suurimpaan monimuotoisuuteen. Suurin osa tämän ympäristön eläimistä liikkuu kiinteällä pinnalla - maaperällä, ja kasvit juurtuvat siihen. Tämän elinympäristön organismeja kutsutaan aerobionteiksi (terrabionteiksi, latinasta terra - maa).

Tarkasteltavalle ympäristölle on ominaista, että täällä elävät eliöt vaikuttavat merkittävästi elinympäristöön ja luovat sen monessa suhteessa itse.

Tämän ympäristön suotuisia ominaisuuksia organismeille ovat runsaasti happipitoista ilmaa ja auringonvaloa. Epäsuotuisia ominaisuuksia ovat: voimakkaat lämpötilan, kosteuden ja valaistuksen vaihtelut (riippuen vuodenajasta, vuorokaudenajasta ja maantieteellisestä sijainnista), jatkuva kosteusvaje ja sen esiintyminen höyryn tai pisaroiden muodossa, lumi tai jää, tuuli, vuodenaikojen vaihtelu, kohokuvioita maastossa jne.

Kaikille maa-ilmaympäristön organismeille on ominaista veden taloudellisen käytön järjestelmät, erilaiset lämmönsäätelymekanismit, korkea oksidatiivisten prosessien tehokkuus, erityiset elimet ilmakehän hapen imeytymiseen, vahvat luuston muodostelmat, jotka mahdollistavat kehon ylläpitämisen ympäristön alhaisen tiheyden olosuhteissa ja erilaisia ​​mukautuksia suojaamiseksi äkillisiltä lämpötilanvaihteluilta.

Maa-ilma-ympäristöä fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa perusteella pidetään varsin ankarana suhteessa kaikkeen elävään. Mutta tästä huolimatta elämä maalla on saavuttanut erittäin korkean tason sekä orgaanisen aineen kokonaismassan että elävän aineen muotojen monimuotoisuuden suhteen.

Maaperä

Maaperä on vesi- ja maa-ilmaympäristön välissä. Lämpötila, alhainen happipitoisuus, kosteuskyllästys, huomattava määrä suoloja ja orgaanisia aineita tuovat maaperän lähemmäksi vesiympäristöä. Ja jyrkät lämpötilan muutokset, kuivuminen, kyllästyminen ilmalla, mukaan lukien happi, tuovat maaperän lähemmäksi maa-ilma-elämän ympäristöä.

Maaperä on irtonainen maanpintakerros, joka on sekoitus kiven hajoamisesta fysikaalisten ja kemiallisten tekijöiden vaikutuksesta saatuja mineraaliaineita sekä erityisiä orgaanisia aineita, jotka syntyvät biologisten tekijöiden aiheuttamasta kasvi- ja eläinjäännösten hajoamisesta. Maaperän pintakerroksissa, joihin tuorein kuollut orgaaninen aine tulee, elää monia tuhoavia organismeja - bakteereja, sieniä, matoja, pienimmät niveljalkaiset jne. Niiden toiminta varmistaa maaperän kehittymisen ylhäältä, kun taas fyysinen ja kemiallinen tuhoutuminen tapahtuu Kallioperä edistää maaperän muodostumista alhaalta.

Elinympäristönä maaperälle on tunnusomaista useat ominaisuudet: tiheys, valon puute, lämpötilanvaihteluiden amplitudi, hapen puute ja suhteellisen korkea hiilidioksidipitoisuus. Lisäksi maaperälle on ominaista alustan löysä (huokoinen) rakenne. Olemassa olevat ontelot on täytetty kaasujen ja vesiliuosten seoksella, mikä määrää erittäin monenlaisia ​​olosuhteita monien organismien elämälle. Alkueläinsoluja, miljoonia rotifereja ja tardigradeja, kymmeniä miljoonia sukkulamatoja, satoja tuhansia niveljalkaisia, kymmeniä ja satoja lieroja, nilviäisiä ja muita selkärangattomia, satoja miljoonia bakteereja, mikroskooppisia sieniä on keskimäärin yli 100 miljardia solua. (actinomycetes), levät ja muut mikro-organismit. Koko maaperän populaatio - edaphobiontit (edaphobius, kreikkalaisesta edaphosista - maaperä, bios - elämä) ovat vuorovaikutuksessa keskenään muodostaen eräänlaisen biokenoottisen kompleksin, joka osallistuu aktiivisesti itse maaperän elinympäristön luomiseen ja varmistaa sen hedelmällisyyden. Elämän maaperässä asuvia lajeja kutsutaan myös pedobionteiksi (kreikan kielestä payos - lapsi, eli joka kulkee kehitysvaiheessaan toukkien läpi).

Edaphobiuksen edustajat evoluutioprosessissa kehittivät omituisia anatomisia ja morfologisia piirteitä. Esimerkiksi eläimillä on valkea ruumiinmuoto, pieni koko, suhteellisen vahva iho, ihohengitys, silmien pienennys, väritön iho, saprofagia (kyky ruokkia muiden organismien jäännöksiä). Lisäksi aerobisuuden ohella anaerobisuus (kyky olla olemassa vapaan hapen puuttuessa) on laajalti edustettuna.

Keho elinympäristönä

Elinympäristönä eliölle on asukkailleen tunnusomaista sellaiset positiiviset ominaisuudet kuin: helposti sulava ruoka; lämpötilan, suolan ja osmoottisten järjestelmien pysyvyys; ei kuivumisvaaraa; suoja vihollisilta. Ongelmia organismien asukkaille aiheuttavat mm.: hapen ja valon puute; rajoitettu asuintila; tarve voittaa isännän suojaavat reaktiot; leviävät yhdestä isännästä toisiin. Lisäksi tätä ympäristöä rajoittaa aina isännän elämä.

Elämän maa-ilmaympäristö on ympäristöolosuhteiden kannalta vaikein. Evoluution aikana se hallittiin paljon myöhemmin kuin vesi. Elämä maalla vaati sellaisia ​​mukautuksia, jotka tulivat mahdollisiksi vain organismien riittävän korkealla organisoitumisella. Maa-ilmaympäristölle on ominaista alhainen ilman tiheys, suuret lämpötilan ja kosteuden vaihtelut, muihin väliaineisiin verrattuna voimakkaampi auringon säteily ja ilmakehän liikkuvuus.

Matala ilman tiheys ja liikkuvuus määrittää sen alhaisen nostovoiman ja merkityksettömän tuen. Maaympäristön organismeilla tulee olla kehoa tukeva tukijärjestelmä: kasvit - mekaaniset kudokset, eläimillä - kiinteä tai hydrostaattinen luuranko.

Ilman pieni nostovoima määrää maanpäällisten organismien rajoittavan massan ja koon. Suurimmat maaeläimet ovat paljon pienempiä kuin vesiympäristön jättiläiset - valaat. Nykyaikaisen valaan kokoiset ja massaiset eläimet eivät voisi elää maalla, koska ne murskautuisivat oman painonsa vaikutuksesta.

Ilman alhainen tiheys aiheuttaa alhaisen liikevastuksen. Siksi monet eläimet ovat saaneet lentokyvyn: linnut, hyönteiset, jotkut nisäkkäät ja matelijat.

Ilman liikkuvuuden vuoksi joidenkin organismilajien, samoin kuin siitepölyn, itiöiden, hedelmien ja kasvien siementen passiivinen lento on mahdollista. Selvittämistä ilmavirtojen avulla kutsutaan anemokoria. Passiivisesti ilmassa leviäviä organismeja kutsutaan lentoplanktoni. Niille on ominaista erittäin pienet kehon koot, kasvainten esiintyminen ja voimakas dissektio, hämähäkinseittien käyttö jne. Anemochora-kasvien siemenillä ja hedelmillä on myös hyvin pieniä kokoja (orkidean siemenet, tuliruoho jne.) tai erilaisia ​​siipien muotoisia (vaahtera, saarni) ja laskuvarjomaisia ​​(voikukka, varsajalka) lisukkeita.

Monissa kasveissa siitepölyn siirtyminen tapahtuu tuulen avulla, esimerkiksi siemenissä, pyökkissä, koivussa, jalavassa, viljoissa jne. Kasvien pölytysmenetelmää tuulen avulla kutsutaan ns. anemofilia. Tuulipöllytetyillä kasveilla on monia mukautuksia pölytyksen tehokkuuden varmistamiseksi.

Voimakkaasti puhaltavat tuulet (myrskyt, hurrikaanit) katkaisevat puita ja kääntävät ne usein ylösalaisin. Jatkuvasti samaan suuntaan puhaltavat tuulet aiheuttavat erilaisia ​​muodonmuutoksia puiden kasvussa ja aiheuttavat lipunmuotoisten latvujen muodostumista.

Alueilla, joilla puhaltaa jatkuvasti voimakkaita tuulia, pienten lentävien eläinten lajikoostumus on yleensä huono, koska ne eivät pysty vastustamaan voimakkaita ilmavirtoja. Joten valtameren saarilla, joilla on jatkuvasti voimakkaita tuulia, hallitsevat linnut ja hyönteiset, jotka ovat menettäneet lentokyvyn. Tuuli lisää eliöiden kosteuden ja lämmön menetystä, sen vaikutuksesta eliöiden kuivuminen ja jäähtyminen tapahtuu nopeammin.

Alhainen ilmantiheys aiheuttaa suhteellisen alhaisen paineen maassa (760 mm Hg). Korkeuden kasvaessa paine laskee, mikä voi rajoittaa lajien leviämistä vuoristossa. Paineen lasku vähentää hapen saantia ja eläinten kuivumista hengitystiheyden lisääntymisen vuoksi. Siksi useimmille selkärankaisille ja korkeammille kasveille elämän yläraja on noin 6000 m.

Ilman kaasukoostumus ilmakehän pintakerroksessa on melko homogeeninen. Se sisältää typpeä - 78,1%, happea - 21%, argonia - 0,9%, hiilidioksidia - 0,03%. Näiden kaasujen lisäksi ilmakehässä on mitättömät määrät neonia, kryptonia, ksenonia, vetyä, heliumia sekä erilaisia ​​aromaattisia kasvieritteitä ja erilaisia ​​epäpuhtauksia: rikkidioksidia, hiilen oksideja, typpeä ja fysikaalisia epäpuhtauksia. Ilmakehän korkea happipitoisuus lisäsi osaltaan maaeliöiden aineenvaihduntaa ja lämminveristen (homeotermisten) eläinten ilmaantumista. Hapenpuutetta voi esiintyä lahoavien kasvien jäännösten kerääntyessä, viljavarastot ja kasvien juurijärjestelmät voivat kokea hapenpuutetta kastelevissa tai liian tiiviissä maaperässä.

Hiilidioksidipitoisuus voi vaihdella ilman pintakerroksen tietyillä alueilla melko merkittävissä rajoissa. Tuulen puuttuessa suurissa kaupungeissa sen pitoisuus voi kymmenkertaistua. Ilman pintakerroksen hiilidioksidipitoisuuden säännölliset päivittäiset ja vuodenaikojen muutokset, jotka johtuvat organismien fotosynteesin ja hengityksen intensiteetin muutoksista. Suurilla pitoisuuksilla hiilidioksidi on myrkyllistä ja sen alhainen pitoisuus hidastaa fotosynteesin nopeutta.

Ilmatyppi on useimmille maaympäristön organismeille inerttiä kaasua, mutta monilla prokaryoottisilla organismeilla (kyhmybakteerit, atsotobakteerit, klostridit, syanobakteerit jne.) on kyky sitoa sitä ja ottaa se mukaan biologiseen kiertokulkuun.

Monet pääosin ihmisen toiminnan seurauksena ilmaan pääsevät epäpuhtaudet voivat vaikuttaa merkittävästi organismeihin. Esimerkiksi rikkioksidi on myrkyllistä kasveille jo hyvin pieninä pitoisuuksina, aiheuttaa klorofyllin tuhoutumista, vaurioittaa kloroplastien rakennetta, estää fotosynteesi- ja hengitysprosesseja. Myrkyllisten kaasujen aiheuttamat vahingot kasveille vaihtelevat ja riippuvat niiden anatomisista, morfologisista, fysiologisista, biologisista ja muista ominaisuuksista. Esimerkiksi jäkälät, kuusi, mänty, tammi, lehtikuusi ovat erityisen herkkiä teollisuuskaasuille. Kanadan poppeli, balsamipopeli, saarnilehtinen vaahtera, tuja, punainen seljanmarja ja jotkut muut ovat vastustuskykyisimpiä.

Valotila. Maan pintaan saavuttava auringon säteily on tärkein energianlähde planeetan lämpötasapainon ylläpitämisessä, eliöiden vesiaineenvaihdunnassa, kasvien orgaanisen aineen luomisessa, mikä mahdollistaa viime kädessä ympäristön, joka pystyy tyydyttämään eliöiden elintärkeitä tarpeita. . Maan pinnan saavuttavan auringon säteilyn koostumus sisältää ultraviolettisäteitä, joiden aallonpituus on 290-380 nm, näkyvät säteet - 380-750 nm ja infrapunasäteet, joiden aallonpituus on 750-4000 nm. Ultraviolettisäteet ovat erittäin reaktiivisia ja ovat suurina annoksina haitallisia organismeille. Kohtuullisilla annoksilla alueella 300-380 nm ne stimuloivat solujen jakautumista ja kasvua, edistävät vitamiinien, antibioottien, pigmenttien synteesiä (esim. ihmisillä - auringonpolttama, kaloilla ja sammakkoeläimillä - tumma kaviaari), lisäävät kasvien vastustuskykyä sairaudet. Infrapunasäteillä on lämpövaikutus. Fotosynteettiset bakteerit (vihreät, violetit) pystyvät absorboimaan infrapunasäteitä alueella 800-1100 nm ja ovat olemassa vain niiden kustannuksella. Noin 50 % auringon säteilystä tulee näkyvästä valosta, jolla on erilainen ekologinen merkitys autotrofisten ja heterotrofisten organismien elämässä. Vihreät kasvit tarvitsevat valoa fotosynteesiprosessiin, klorofyllin muodostumiseen ja kloroplastien rakenteen muodostumiseen. Se vaikuttaa kaasunvaihtoon ja transpiraatioon, elinten ja kudosten rakenteeseen sekä kasvien kasvuun ja kehitykseen.

Eläimille näkyvä valo on välttämätöntä ympäristössä suuntautumiseen. Joillakin eläimillä visuaalinen havainto ulottuu spektrin ultravioletti- ja lähi-infrapunaosiin.

Minkä tahansa elinympäristön valotilan määrää suoran ja sironneen valon intensiteetti, sen määrä, spektrikoostumus sekä sen pinnan heijastavuus, jolle valo putoaa. Nämä valojärjestelmän elementit ovat hyvin vaihtelevia ja riippuvat alueen maantieteellisestä leveysasteesta, auringon korkeudesta horisontin yläpuolella, vuorokauden pituudesta, ilmakehän tilasta, maan pinnan luonteesta, kohokuviosta, ajasta. päivästä ja vuodenajasta. Tältä osin maanpäälliset organismit ovat kehittäneet erilaisia ​​mukautuksia elinympäristöjen valojärjestelmään pitkän evoluutioprosessin aikana.

Kasvien mukautukset. Valaistusolosuhteiden osalta erotetaan kolme pääasiallista ekologista kasviryhmää: valofilosat (heliofyytit); varjoa rakastava (sciofytit); varjoa sietävä.

Heliofyytit- avoimien hyvin valaistujen elinympäristöjen kasvit. Ne eivät siedä varjostusta. Esimerkkejä niistä voivat olla yhteisön ylemmän tason aro- ja niittykasvit, aavikkotyypit, alppiniityt jne.

Sciophytes- älä siedä voimakasta valaistusta suorassa auringonpaisteessa. Nämä ovat varjoisten metsien alempien tasojen kasveja, luolia, kalliorakoja jne.

varjoa sietävä Kasveilla on laaja ekologinen valenssi valon suhteen. Ne kasvavat paremmin korkealla valovoimakkuudella, mutta sietävät hyvin myös varjostusta ja sopeutuvat muuttuviin valoolosuhteisiin helpommin kuin muut kasvit.

Jokaiselle tarkasteltavalle kasviryhmälle on ominaista tietyt anatomiset, morfologiset, fysiologiset ja vuodenaikojen mukautukset valojärjestelmän olosuhteisiin.

Yksi ilmeisimmistä eroista valoa ja varjoa rakastavien kasvien ulkonäössä on lehtien epätasainen koko. Heliofyyteissä ne ovat yleensä pieniä tai niissä on leikattu lehtiterä. Tämä näkyy erityisesti verrattaessa eri valaistusolosuhteissa kasvavia sukulaisia ​​lajeja (peltovioletti ja metsäorvokki, niityillä kasvava leviävä sinikello ja metsäsinikello jne.). Suuntaus lehtien koon kasvuun suhteessa koko kasvivolyymiin ilmaistaan ​​selvästi kuusimetsän ruohokasveissa: tavallinen suolaheinä, kaksilehtinen keltti, varissilmä jne.

Valofilosissa kasveissa aurinkosäteilyn saannin vähentämiseksi lehdet on järjestetty pystysuoraan tai terävään kulmaan vaakatasoon nähden. Varjoa rakastavissa kasveissa lehdet sijaitsevat pääasiassa vaakasuorassa, mikä mahdollistaa niiden vastaanottavan suurimman määrän tulevaa valoa. Monien heliofyyttien lehtipinta on kiiltävä, mikä edistää säteiden heijastusta, peitetty vahapinnoitteella, paksulla kynsinauholla tai tiheällä karvaisella.

Varjoa rakastavien ja valoa rakastavien kasvien lehdet eroavat myös anatomisesta rakenteesta. Vaaleissa lehdissä on enemmän mekaanisia kudoksia, lehtiterä on paksumpi kuin varjossa. Mesofyllisolut ovat pieniä, tiiviisti pakkautuneita, niissä olevat kloroplastit ovat pieniä ja kevyitä, ja ne ovat laihassa asennossa. Lehden mesofylli erottuu pylväsmäisiksi ja sienimäisiksi kudoksiksi.

Ssiofyyteissä lehdet ovat ohuempia, kynsinauho puuttuu tai heikosti kehittynyt. Mesofylli ei erotu pylväsmäiseksi ja sienimäiseksi kudokseksi. Varjolehdissä on vähemmän mekaanisten kudosten ja kloroplastien elementtejä, mutta ne ovat suurempia kuin heliofyyteissä. Valoa rakastavien kasvien versoissa on usein lyhyet solmuvälit, voimakkaasti haaroittuneet, usein ruusukkeet.

Kasvien fysiologiset sopeutumiset valoon ilmenevät muutoksina kasvuprosesseissa, fotosynteesin intensiteetissä, hengittämisessä, transpiraatiossa, pigmenttien koostumuksessa ja määrässä. Tiedetään, että valoa rakastavissa kasveissa, kun valoa ei ole, varret venyvät. Varjoa rakastavien kasvien lehdet sisältävät enemmän klorofylliä kuin valoa rakastavien kasvien lehdet, joten niillä on kylläisempi tummanvihreä väri. Heliofyyteissä fotosynteesin intensiteetti on suurin korkeassa valaistuksessa (500–1000 luksia ja enemmän) ja sciofyyteissä alhaisella valomäärällä (50–200 luksia).

Yksi kasvien fysiologisen sopeutumisen muodoista valon puutteeseen on joidenkin lajien siirtyminen heterotrofiseen ravintoon. Esimerkki tällaisista kasveista ovat varjoisten kuusimetsien tyypit - hiipivä gudayera, todellinen pesimä, tavallinen podelnik. Ne elävät kuolleella orgaanisella aineella, ts. ovat saprofyyttejä.

Kasvien kausiluonteiset mukautumiset valo-olosuhteisiin ilmenevät elinympäristöissä, joissa valojärjestelmä muuttuu ajoittain. Tässä tapauksessa kasvit eri vuodenaikoina voivat ilmetä joko valoa rakastavina tai varjoa sietävinä. Esimerkiksi keväällä lehtimetsissä tavallisen kihtilehdillä on kevyt rakenne ja niille on ominaista korkea fotosynteesiintensiteetti. Puiden ja pensaiden lehtien jälkeen kehittyvien kihtiverojen lehdillä on tyypillinen varjorakenne. Asenne kasvien valojärjestelmään voi muuttua ontogeneesiprosessissa ja ympäristötekijöiden monimutkaisen vaikutuksen seurauksena. Monien niitty- ja metsälajien taimet ja nuoret kasvit sietävät paremmin varjoa kuin aikuiset. Vaatimukset valojärjestelmälle muuttuvat joskus kasveissa, kun ne ovat erilaisissa ilmasto- ja edafisissa olosuhteissa. Esimerkiksi metsä-taigalajit - mustikat, kaksilehtinen maissi - metsä-tundrassa ja tundrassa kasvavat hyvin avoimissa elinympäristöissä.

Yksi organismien kausittaista kehitystä säätelevistä tekijöistä on vuorokauden pituus. Kasvien ja eläinten kykyä reagoida vuorokauden pituuteen kutsutaan fotoperiodinen reaktio(FPR), ja vuorokauden pituuden säätelemää ilmiöaluetta kutsutaan fotoperiodismi. Fotoperiodisen reaktion tyypin mukaan erotetaan seuraavat kasvien pääryhmät:

1. lyhyen päivän kasvit, jotka vaativat alle 12 tuntia valoa päivässä siirtyäkseen kukinnan alkamiseen. Nämä ovat pääsääntöisesti eteläisten alueiden ihmisiä (krysanteemit, daaliat, asterit, tupakka jne.).

2. pitkän päivän kasvit- kukintaa varten ne tarvitsevat vähintään 12 tunnin päivän (pellava, kaura, perunat, retiisit).

3. Neutraali päivän pituuteen nähden kasvit. Heille päivän pituus on välinpitämätön, kukinta tapahtuu missä tahansa pituudessa (voikukka, tomaatit, sinappi jne.).

Päivän pituus ei vaikuta pelkästään generatiivisten vaiheiden kulkemiseen kasvin toimesta, vaan myös niiden tuottavuuteen ja vastustuskykyyn tartuntataudeille. Sillä on myös tärkeä rooli kasvien maantieteellisessä levinneisyydessä ja niiden kausittaisen kehityksen säätelyssä. Pohjoisilla leveysasteilla esiintyvät lajit ovat pääosin pitkäpäiväisiä lajeja, kun taas trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla ne ovat pääasiassa lyhytpäiväisiä tai neutraaleja. Tämä malli ei kuitenkaan ole ehdoton. Joten trooppisten ja subtrooppisen vyöhykkeen vuoristossa esiintyy pitkän päivän lajeja. Monilla eteläisiltä alueilta peräisin olevilla vehnä-, pellavan-, ohra- ja muiden viljelykasvien lajikkeilla on pitkän päivän FPR. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun lämpötila laskee, pitkäpäiväiset kasvit voivat kehittyä normaalisti lyhyen päivän olosuhteissa.

Valoa eläinelämässä. Eläimet tarvitsevat valoa avaruudessa orientoitumiseen, se vaikuttaa myös aineenvaihduntaprosesseihin, käyttäytymiseen ja elinkaareen. Ympäristön visuaalisen havainnon täydellisyys riippuu evoluution kehityksen tasosta. Monilla selkärangattomilla on vain valoherkkiä soluja, joita ympäröi pigmentti, kun taas yksisoluisilla on sytoplasman valoherkkä alue. Selkärankaisten, pääjalkaisten ja hyönteisten täydellisimmät silmät. Niiden avulla voit havaita esineiden muodon ja koon, värin, määrittää etäisyyden. Kolmiulotteinen näkö on ominaista ihmisille, kädellisille ja joillekin linnuille (kotkat, haukat, pöllöt). Näön kehittyminen ja sen ominaisuudet riippuvat myös lajin ekologisista olosuhteista ja elämäntavoista. Luolan asukkailla silmät voivat pienentyä kokonaan tai osittain, kuten esimerkiksi sokeilla kovakuoriaisilla, maakuoriaisilla, Proteuksilla jne.

Erityyppiset eläimet pystyvät kestämään tietyn spektrikoostumuksen, keston ja voimakkuuden omaavaa valaistusta. Erottele valoa rakastava ja varjoa rakastava, euryfoottinen Ja stenofoninen Erilaisia. Yö- ja hämärisäkkäät (myyrät, hiiret jne.) kestävät suoraa auringonvaloa vain 5–30 minuuttia, kun taas päiväsaikaan elävät nisäkkäät useita tunteja. Kuitenkin kirkkaassa auringonvalossa jopa autiomaat liskot eivät kestä säteilyä pitkään, koska 5–10 minuutissa niiden ruumiinlämpötila nousee + 50–56ºС ja eläimet kuolevat. Monien hyönteisten munien valaistus nopeuttaa niiden kehitystä, mutta tiettyyn rajaan asti (ei sama eri lajeille), jonka jälkeen kehitys pysähtyy. Sopeutuminen liialliselta auringonsäteilyltä suojaamiseksi on joidenkin elinten pigmentoitunut pinta: matelijoilla - vatsaontelo, lisääntymiselimet jne. Eläimet välttävät liiallista altistumista käymällä suojissa, piiloutumalla varjoon jne.

Päivittäiset ja vuodenaikojen vaihtelut valokunnossa ei määritä vain aktiivisuuden muutoksia, vaan myös lisääntymis-, muutto- ja sulamisjaksoja. Yöhyönteisten ilmestyminen ja vuorokausihyönteisten katoaminen aamulla tai illalla tapahtuvat kunkin tyypin valaistuksen tietyllä kirkkaudella. Esimerkiksi marmorikuoriainen ilmestyy 5-6 minuuttia auringonlaskun jälkeen. Laululintujen heräämisaika vaihtelee eri vuodenaikoina. Lintujen metsästysalueet vaihtelevat valaistuksen mukaan. Joten tikkat, tissit, perhosiepot metsästävät metsän syvyyksissä päivällä ja aamulla ja illalla - avoimissa paikoissa. Eläimet navigoivat näön avulla lentojen ja muuttojen aikana. Linnut valitsevat lentosuunnan hämmästyttävän tarkasti auringon ja tähtien ohjaamana. Tämä heidän luontainen kykynsä syntyy luonnollisesta valinnasta vaistojärjestelmänä. Kyky tällaiseen suuntautumiseen on ominaista myös muille eläimille, kuten mehiläisille. Mesin löytävät mehiläiset välittävät aurinkoa oppaana tietoa minne lentää lahjuksia vastaan.

Valojärjestelmä rajoittaa joidenkin eläinten maantieteellistä levinneisyyttä. Pitkä päivä kesäkuukausina arktisella alueella ja lauhkealla vyöhykkeellä houkuttelee siis lintuja ja joitain nisäkkäitä sinne, koska se mahdollistaa oikean määrän ravintoa (tiaiset, pähkinähattu, vahasiipiä jne.) ja syksyllä ne muuttavat. etelään. Käänteinen vaikutus on valojärjestelmällä yöeläinten jakautumiseen. Pohjoisessa ne ovat harvinaisia, ja etelässä ne ylittävät jopa päivälajeja.

Lämpötilajärjestelmä. Kaikkien aineenvaihduntaa muodostavien kemiallisten reaktioiden intensiteetti riippuu lämpötilaolosuhteista. Siksi elämän olemassaolon rajat ovat lämpötilat, joissa proteiinien normaali toiminta on mahdollista, keskimäärin 0 - + 50ºС. Nämä kynnysarvot eivät kuitenkaan ole samat eri tyyppisille organismeille. Erikoistuneiden entsyymijärjestelmien läsnäolon ansiosta jotkut organismit ovat sopeutuneet elämään näiden rajojen ulkopuolella olevissa lämpötiloissa. Kylmiin olosuhteisiin sopeutuneet lajit kuuluvat ekologiseen ryhmään kryofiilit. Evoluutioprosessissa he ovat kehittäneet biokemiallisia mukautuksia, joiden avulla ne voivat ylläpitää solujen aineenvaihduntaa alhaisissa lämpötiloissa sekä vastustaa tai lisätä jäätymiskestävyyttä. Jäätymisen estäminen auttaa keräämään soluihin erityisiä aineita - pakkasnesteitä, jotka estävät jääkiteiden muodostumisen kehossa. Tällaisia ​​mukautuksia on löydetty joistakin Nototheniidae-perheen arktisista kaloista, turskasta, jotka uivat Jäämeren vesissä ja joiden ruumiinlämpötila on -1,86 ºС.

Erittäin alhainen lämpötila, jossa solujen toiminta on edelleen mahdollista, on havaittu mikro-organismeissa - jopa –10–12ºС. Joidenkin lajien pakkaskestävyys liittyy orgaanisten aineiden, kuten glyserolin, mannitolin, sorbitolin, kerääntymiseen niiden elimistöön, mikä estää solunsisäisten liuosten kiteytymisen, mikä mahdollistaa niiden selviytymisen kriittisistä pakkasjaksoista inaktiivisessa tilassa (stupor, kryptobioosi). . Joten jotkut hyönteiset tässä tilassa kestävät talvella jopa -47-50ºС. Kryofiileihin kuuluvat monet bakteerit, jäkälät, sienet, sammalet, niveljalkaiset jne.

Lajit, joiden optimaalinen elinikä rajoittuu korkeiden lämpötilojen alueelle, kuuluvat ekologiseen ryhmään termofiilit.

Bakteerit kestävät parhaiten korkeita lämpötiloja, joista monet voivat kasvaa ja lisääntyä +60–75 ºC:ssa. Jotkut kuumissa lähteissä elävät bakteerit kasvavat +85-90 ºС lämpötiloissa, ja yhden arkkibakteerilajin havaittiin pystyvän kasvamaan ja jakautumaan yli +110 ºС lämpötiloissa. Itiöitä muodostavat bakteerit kestävät +200 ºC inaktiivisessa tilassa kymmeniä minuutteja. Myös sienten, alkueläinten, kasvien ja eläinten joukossa on termofiilisiä lajeja, mutta niiden kestävyys korkeita lämpötiloja vastaan ​​on alhaisempi kuin bakteerien. Arojen ja aavikoiden korkeammat kasvit kestävät lyhytaikaista kuumenemista +50–60 ºС, mutta niiden fotosynteesiä estävät jo yli +40 ºС lämpötilat. Ruumiinlämpötilassa +42–43ºС useimmilla eläimillä tapahtuu lämpökuolema.

Maaympäristön lämpötila vaihtelee suuresti ja riippuu monista tekijöistä: leveysaste, korkeus merenpinnasta, vesistöjen läheisyys, vuoden ja vuorokauden aika, ilmakehän olosuhteet, kasvillisuus jne. Organismien evoluution aikana on kehitetty erilaisia ​​mukautuksia aineenvaihdunnan säätelemiseksi ympäristön lämpötilan muuttuessa. Tämä saavutetaan kahdella tavalla: 1) biokemialliset ja fysiologiset uudelleenjärjestelyt; 2) kehon lämpötilan pitäminen ympäristön lämpötilaa vakaammalla tasolla. Useimpien lajien elintärkeä toiminta riippuu ulkopuolelta tulevasta lämmöstä ja kehon lämpötila ulkoisten lämpötilojen kulusta. Tällaisia ​​organismeja kutsutaan poikiloterminen. Näihin kuuluvat kaikki mikro-organismit, kasvit, sienet, selkärangattomat ja useimmat sondit. Vain linnut ja nisäkkäät pystyvät ylläpitämään tasaisen ruumiinlämpötilan ympäristön lämpötilasta riippumatta. Niitä kutsutaan homeoterminen.

Kasvien sopeutuminen lämpötilaan. Kasvien vastustuskyky ympäristön lämpötilan muutoksiin on erilainen ja riippuu niiden elinympäristöstä, jossa ne elävät. Kohtalaisen lämpimien ja kohtalaisen kylmien vyöhykkeiden korkeammat kasvit euryterminen. Aktiivisessa tilassa ne sietävät lämpötilan vaihteluita -5 - + 55ºС. Samaan aikaan on lajeja, joilla on hyvin kapea ekologinen valenssi suhteessa lämpötilaan, ts. ovat stenoterminen. Esimerkiksi trooppiset metsäkasvit eivät kestä edes +5–+8ºС lämpötiloja. Jotkut lumen ja jään levät elävät vain 0 ºC:ssa. Eli lämmöntarve eri kasvilajeissa ei ole sama ja vaihtelee melko laajalla alueella.

Jatkuvasti korkeissa lämpötiloissa elävät lajit ovat evoluution aikana saaneet anatomisia, morfologisia ja fysiologisia mukautuksia, joiden tarkoituksena on estää ylikuumeneminen.

Tärkeimmät anatomiset ja morfologiset mukautukset ovat: lehtien tiheä karvaisuus, lehtien kiiltävä pinta, joka edistää auringonvalon heijastusta; lehtien pinta-alan pieneneminen, pystyasento, putkeen taittuminen jne. Jotkut lajit pystyvät erittämään suoloja, joista muodostuu kasvien pinnalle kiteitä, jotka heijastavat niille putoavia auringonsäteitä . Riittävän kosteuden olosuhteissa vatsan haihtuminen on tehokas lääke ylikuumenemiseen. Termofiilisten lajien joukossa voidaan erottaa niiden korkeiden lämpötilojen kestävyyden asteesta

1) ei lämmönkestävä kasvit ovat vaurioituneet jo + 30–40ºС;

2) lämpöä sietävä- sietää puolen tunnin kuumennusta + 50–60 ºС (aavikot, arot, kuivat subtrooppiset kasvit jne.).

Savanneissa ja kuivissa lehtimetsissä olevat kasvit kärsivät säännöllisesti tulipaloista, kun lämpötilat voivat nousta satoihin asteisiin. Palonkestäviä kasveja kutsutaan pyrofyyttejä. Niiden rungoissa on paksu kuori, joka on kyllästetty tulenkestävällä aineella. Niiden hedelmissä ja siemenissä on paksu, usein ruskea iho.

Monet kasvit elävät alhaisissa lämpötiloissa. Kasvien sopeutumisasteen mukaan äärimmäisen lämmönpuutteen olosuhteisiin voidaan erottaa seuraavat ryhmät:

1) ei kylmää kestävä kasvit vaurioituvat vakavasti tai kuolevat veden jäätymispisteen alapuolella. Näitä ovat trooppisten alueiden kasvit;

2) ei pakkasenkestävä kasvit - sietävät alhaisia ​​lämpötiloja, mutta kuolevat heti, kun kudoksiin alkaa muodostua jäätä (jotkut ikivihreät subtrooppiset kasvit).

3) pakkasenkestäviä kasveja kasvaa alueilla, joilla on kylmä talvi.

Sellaiset kasvien morfologiset mukautukset, kuten lyhytkasvuisuus ja erityiset kasvumuodot - hiipivät, tyynynmuotoiset, jotka mahdollistavat pintailmakerroksen mikroilmaston käytön kesällä ja lumipeitteen suojaamisen talvella lisäävät vastustuskykyä alhaisille lämpötiloille.

Kasveille tärkeämpiä ovat fysiologiset sopeutumismekanismit, jotka lisäävät niiden kylmänkestävyyttä: lehtien putoaminen, maanpäällisten versojen kuoleminen, pakkasnesteiden kerääntyminen soluihin, solujen vesipitoisuuden lasku jne. Pakkasenkestävissä kasveissa talveen valmistautumisprosessi, sokerit, proteiinit, öljy, sytoplasman vesipitoisuus laskee ja sen viskositeetti kasvaa. Kaikki nämä muutokset alentavat kudosten jäätymispistettä.

Monet kasvit pystyvät säilymään elinkykyisinä pakastettuna, esimerkiksi alppiorvokki, arktinen piparjuuri, metsätäit, päivänkakkara, varhaiskevään efemeroidit metsävyöhykkeellä jne.

Sammaleet ja jäkälät kestävät pitkäkestoista jäätymistä keskeytetyn animaation tilassa. Kasvien sopeutumisessa alhaisiin lämpötiloihin on suuri merkitys mahdollisuus ylläpitää normaalia elintoimintoa alentamalla fysiologisten prosessien lämpötilaoptimeita ja alempia lämpötilarajoja, joissa nämä prosessit ovat mahdollisia.

Lauhkeilla ja korkeilla leveysasteilla ilmasto-olosuhteiden kausivaihteluiden vuoksi kasvit vuotuisessa kehityssyklissä vuorottelevat aktiivisia ja lepotilassa olevia vaiheita. Kasvukauden päätyttyä yksivuotiset kasvit selviävät talvesta siementen muodossa, ja monivuotiset kasvit siirtyvät lepotilaan. Erottaa syvä Ja pakko rauhaa. Syvässä lepotilassa olevat kasvit eivät reagoi suotuisiin lämpöolosuhteisiin. Syvän lepotilan päätyttyä kasvit ovat valmiita jatkamaan kehitystä, mutta luonnossa talvella se on mahdotonta alhaisten lämpötilojen vuoksi. Siksi tätä vaihetta kutsutaan pakkolepoksi.

Eläinten sopeutuminen lämpötilaan. Kasveihin verrattuna eläimillä on laajempi valikoima tapoja säädellä ruumiinlämpöään, koska ne voivat liikkua avaruudessa ja tuottaa paljon enemmän omaa sisäistä lämpöään.

Tärkeimmät eläinten sopeutumistavat:

1) kemiallinen lämpösäätely- tämä on lämmöntuotannon heijastuslisäys vastauksena ympäristön lämpötilan laskuun, joka perustuu korkeaan aineenvaihduntaan;

2) fyysinen lämmönsäätely- toteutetaan kyvyn säilyttää lämpöä rakenteen erityispiirteiden (karvojen ja höyhenpeitteen läsnäolo, rasvavarantojen jakautuminen jne.) ja lämmönsiirtotason muutosten vuoksi;

3) käyttäytymisen lämmönsäätely- tämä on suotuisten elinympäristöjen etsimistä, asennon muutosta, suojien, pesien rakentamista jne.

Poikilotermisten eläinten pääasiallinen tapa säädellä ruumiinlämpöä on käyttäytyminen. Äärimmäisessä kuumuudessa eläimet piiloutuvat varjoon, kuoppiin. Talven lähestyessä he etsivät suojaa, rakentavat pesiä ja vähentävät toimintaansa. Jotkut lajit pystyvät ylläpitämään optimaalisen kehon lämpötilan lihasten työn ansiosta. Esimerkiksi kimalaiset lämmittävät kehoa erityisillä lihassupistuksilla, mikä mahdollistaa niiden ruokinnan viileällä säällä. Jotkut poikilotermiset eläimet välttävät ylikuumenemista lisäämällä lämpöhäviötä haihtumisen kautta. Esimerkiksi sammakot, liskot kuumalla säällä alkavat hengittää raskaasti tai pitävät suunsa auki, mikä lisää veden haihtumista limakalvojen läpi.

Homeotermisille eläimille on ominaista erittäin tehokas lämmöntuoton ja -tuoton säätö, jonka avulla ne voivat ylläpitää vakiona optimaalista ruumiinlämpöä. Niiden lämmönsäätelymekanismit ovat hyvin erilaisia. Heillä on tapana kemiallinen lämpösäätely, jolle on ominaista korkea aineenvaihduntanopeus ja suuren lämmön tuotanto. Toisin kuin poikilotermiset eläimet, lämminverisillä eläimillä kylmän vaikutuksesta oksidatiiviset prosessit eivät heikkene, vaan tehostuvat. Monissa eläimissä ylimääräistä lämpöä syntyy lihas- ja rasvakudoksesta. Nisäkkäillä on erikoistunut ruskea rasvakudos, jossa kaikki vapautuva energia käytetään kehon lämmittämiseen. Se on kehittynein kylmän ilmaston eläimillä. Kehonlämmön ylläpitäminen lisäämällä lämmöntuotantoa vaatii suuria energiakuluja, joten lisääntyneen kemiallisen säätelyn omaavat eläimet tarvitsevat suuren määrän ruokaa tai kuluttavat paljon rasvavarastoja. Siksi kemiallisen sääntelyn vahvistamisella on rajansa ruoan hankintamahdollisuuksien vuoksi. Talvella ruoan puutteen vuoksi tämä lämmönsäätelytapa on ekologisesti epäedullinen.

Fyysinen lämpösäätely ympäristön kannalta hyödyllisempää, koska kylmään sopeutuminen tapahtuu ylläpitämällä lämpöä eläimen kehossa. Sen tekijöitä ovat iho, nisäkkäiden paksu turkki, lintujen höyhenet ja untuvapeitteet, kehon rasva, veden haihtuminen hikoilun kautta tai suuontelon ja ylempien hengitysteiden limakalvojen kautta, eläimen ruumiin koko ja muoto. Lämmönsiirron vähentämiseksi suuret runkokoot ovat hyödyllisempiä (mitä suurempi runko, sitä pienempi sen pinta-ala massayksikköä kohden ja siten lämmönsiirto ja päinvastoin). Tästä syystä kylmissä olosuhteissa elävät lähisukuisten lämminveristen eläinten yksilöt ovat suurempia kuin ne, jotka ovat yleisiä lämpimässä ilmastossa. Tämä malli on nimetty Bergmanin säännöt. Lämpötilan säätö tapahtuu myös kehon ulkonevien osien - korvakorvien, raajojen, hännän, hajuelinten - kautta. Kylmillä alueilla ne ovat yleensä pienempiä kuin lämpimillä alueilla ( Allenin sääntö). Homoiotermisille organismeille se on myös tärkeä lämpösäätelyn käyttäytymismenetelmät, jotka ovat hyvin erilaisia ​​- asennon vaihtamisesta ja suojien etsimisestä monimutkaisten suojien, pesien rakentamiseen sekä lähelle ja kaukaa muuton toteuttamiseen. Jotkut lämminveriset eläimet käyttävät ryhmäkäyttäytyminen. Esimerkiksi kovassa pakkasessa pingviinit rypistyvät yhteen tiheässä kasassa. Tällaisen klusterin sisällä lämpötila pidetään noin + 37 ºС jopa vakavimmissa pakkasissa. Kamelit autiomaassa äärimmäisessä kuumuudessa myös rypistyvät, mutta tämä saavutetaan estämällä kehon pinnan voimakas kuumeneminen.

Erilaisten kemiallisten, fysikaalisten ja käyttäytymiseen liittyvien lämpösäätelymenetelmien yhdistelmä antaa lämminverisille eläimille mahdollisuuden ylläpitää vakiona ruumiinlämpöä erilaisissa ympäristön lämpötilan vaihteluissa.

vesijärjestelmä. Kehon normaali toiminta on mahdollista vain riittävällä vesihuollolla. Kosteusmuodot maa-ilmaympäristössä ovat hyvin erilaisia ​​- ilman täydellisestä kyllästymisestä vesihöyryllä kosteissa tropiikissa lähes täydelliseen kosteuden puuttumiseen ilmassa ja autiomaassa. Esimerkiksi Siinain autiomaassa vuotuinen sademäärä on 10-15 mm, ja Libyan autiomaassa (Aswanissa) niitä ei tapahdu ollenkaan. Maan eliöiden vesihuolto riippuu sademuodosta, maaperän kosteusvarantojen saatavuudesta, säiliöistä, pohjaveden tasosta, maastosta, ilmakehän kiertokulun ominaisuuksista jne. Tämä on johtanut moniin maaeliöissä sopeutumiseen erilaisiin elinympäristön kosteusjärjestelmät.

Kasvien mukauttaminen vesijärjestelmään. Alemman maan kasvit imevät vettä substraatista talluksen osien tai siihen upotettujen risoidien kautta ja kosteutta ilmakehästä - koko kehon pinnalta.

Korkeammista kasveista sammalet imevät vettä maaperästä risoideilla tai varren alaosalla (sfagnum sammal), ja useimmat muut juurillaan. Veden virtaus kasviin riippuu juurisolujen imuvoiman suuruudesta, juurijärjestelmän haarautumisasteesta ja juurten maaperään tunkeutumissyvyydestä. Juurijärjestelmät ovat hyvin plastisia ja reagoivat muuttuviin olosuhteisiin, pääasiassa kosteuteen.

Koska maaperän pintahorisontissa ei ole kosteutta, monien kasvien juuristo tunkeutuu syvälle maaperään, mutta haarautuu heikosti, kuten esimerkiksi saksaulassa, kamelin torkealla, mäntyllä, karkealla ruiskukalla jne. viljat päinvastoin, juurijärjestelmät haarautuvat voimakkaasti ja kasvavat maaperän pintakerroksissa (rukiissa, vehnässä, höyhenruohossa jne.). Kasviin tuleva vesi kulkeutuu ksyleemin kautta kaikkiin elimiin, joissa se kuluu elämänprosesseihin. Keskimäärin 0,5% menee fotosynteesiin ja loput - haihtumishäviöiden korvaamiseen ja turgorin ylläpitämiseen. Laitoksen vesitase säilyy tasapainossa, jos veden imeytyminen, johtuminen ja kuluminen sovitetaan harmonisesti yhteen. Riippuen kyvystä säädellä kehonsa vesitasapainoa, maakasvit jaetaan poikilohydridi ja homoiohydridi.

poikilohydridikasvit eivät pysty säätelemään aktiivisesti vesitasapainoaan. Heillä ei ole laitteita, jotka auttavat pitämään vettä kudoksissa. Kennojen vesipitoisuus määräytyy ilman kosteuden mukaan ja riippuu sen vaihteluista. Poikilohydridikasveja ovat maalevät, jäkälät, jotkut sammalet ja sademetsän saniaiset. Kuivana aikana nämä kasvit kuivuvat lähes ilmakuivaksi, mutta sateen jälkeen ne "heräävät eloon" ja muuttuvat vihreiksi.

Homoyohydridikasvit pystyy ylläpitämään suhteellisen tasaisen vesipitoisuuden soluissa. Näitä ovat useimmat korkeamman maan kasvit. Heidän soluissaan on suuri keskusvakuoli, joten vettä on aina saatavilla. Lisäksi haihdutusta säätelee stomatalinen laite, ja versot peitetään orvaskella, jossa on kynsinauho, joka ei läpäise vettä.

Kasvien kyky säädellä vesiaineenvaihduntaa ei kuitenkaan ole sama. Sen mukaan, miten ne sopeutuvat elinympäristöjen kosteusolosuhteisiin, erotetaan kolme ekologista pääryhmää: hygrofyytit, kserofyytit ja mesofyytit.

Hygrofyytit- nämä ovat kosteiden elinympäristöjen kasveja: suot, kosteat niityt ja metsät, tekoaltaiden rannat. Ne eivät kestä veden puutetta, ne reagoivat maaperän ja ilman kosteuden vähenemiseen nopealla kuihtumisella tai kasvun hidastumisella. Niiden lehtiterät ovat leveät, ilman paksua kynsinauhoa. Mesofyllisolut sijaitsevat löyhästi, niiden välissä on suuria solujen välisiä tiloja. Hygrofyyttien stomatat ovat yleensä laajasti avoimia ja sijaitsevat usein lehtien molemmilla puolilla. Tämän seurauksena niiden transpiraationopeus on erittäin korkea. Joissakin erittäin kosteissa elinympäristöissä olevissa kasveissa ylimääräinen vesi poistetaan lehden reunaa pitkin sijaitsevien hydatodien (vesistomaattien) kautta. Liiallinen maaperän kosteus johtaa sen happipitoisuuden laskuun, mikä vaikeuttaa hengittämistä ja juurien imutoimintaa. Siksi hygrofyyttien juuret sijaitsevat maaperän pintahorisontissa, ne haarautuvat heikosti ja niissä on vähän juurikarvoja. Monien ruohomaisten hygrofyyttien elimissä on hyvin kehittynyt solujen välisten tilojen järjestelmä, jonka kautta ilma pääsee sisään. Kasveissa, jotka elävät voimakkaasti vetetyllä maaperällä, joka on ajoittain tulvinut vedellä, muodostuu erityisiä hengitysjuuria, kuten esimerkiksi suosypressissä, tai tukevia juuria, kuten mangrovepuukasveissa.

Kserofyytit pystyy sietämään ilman ja maaperän merkittävää pitkäaikaista kuivuutta aktiivisessa tilassa. Ne ovat laajalti levinneitä aroilla, aavikoilla, kuivilla subtrooppisilla alueilla jne. Lauhkealla ilmastovyöhykkeellä ne asettuvat kuiville hiekkaisille ja hiekkaisille savimaille, kohotetuille kohokuvioalueille. Kserofyyttien kyky sietää kosteuden puutetta johtuu niiden anatomisista, morfologisista ja fysiologisista ominaisuuksista. Näillä perusteilla ne jaetaan kahteen ryhmään: mehikasveja Ja sklerofyytit.

mehikasveja- monivuotiset kasvit, joiden lehdet tai varret ovat meheviä ja joissa veden varastointikudos on pitkälle kehittynyt. On lehtimehikasveja - aloe, agave, stonecrop, nuori ja varsi, joissa lehdet ovat pienentyneet, ja maaperää edustavat mehevät varret (kaktukset, jotkut spurget). Mehikasvien erottuva piirre on kyky varastoida suuri määrä vettä ja käyttää sitä erittäin säästeliäästi. Niiden haihtumisnopeus on erittäin alhainen, koska stomaateja on hyvin vähän, ne ovat usein upotettuina lehtien tai varren kudoksiin ja ovat yleensä suljettuja päiväsaikaan, mikä auttaa heitä rajoittamaan vedenkulutusta. Stomatan sulkeminen päivän aikana vaikeuttaa fotosynteesi- ja kaasunvaihtoprosesseja, joten sukulentit ovat kehittäneet erityisen fotosynteesin tavan, jossa hengityksen aikana vapautuvaa hiilidioksidia käytetään osittain. Tässä suhteessa fotosynteesin intensiteetti niissä on alhainen, mikä liittyy hitaaseen kasvuun ja melko alhaiseen kilpailukykyyn. Mehikasveille on ominaista solumehlan alhainen osmoottinen paine, lukuun ottamatta niitä, jotka kasvavat suolaisessa maassa. Niiden juurijärjestelmät ovat pinnallisia, voimakkaasti haarautuneita ja nopeasti kasvavia.

Sklerofyytit ovat kovia, kuivan näköisiä kasveja suuren mekaanisen kudoksen määrän ja lehtien ja varsien vähäisen kastelun vuoksi. Monien lajien lehdet ovat pieniä, kapeita tai pienennetty suomuksiksi, piikiksi; niillä on usein tiheä karvaisuus (kissan tassu, hopea cinquefoil, monet koiruoho jne.) tai vahamainen pinta (venäläinen ruiskukka jne.). Niiden juurijärjestelmät ovat hyvin kehittyneitä ja usein kokonaismassaltaan monta kertaa suurempia kuin kasvien maanpäälliset osat. Erilaiset fysiologiset mukautukset auttavat myös sklerofyyttejä kestämään menestyksekkäästi kosteuden puutetta: solumehlan korkea osmoottinen paine, vastustuskyky kudosten kuivumiselle, kudosten ja solujen korkea vedenpidätyskyky johtuen sytoplasman korkeasta viskositeetista. Monet sklerofyytit käyttävät vuoden suotuisimpia jaksoja kasvillisuudelle, ja kuivuuden tullessa ne vähentävät jyrkästi elintärkeitä prosesseja. Kaikki edellä mainitut kserofyyttien ominaisuudet edistävät niiden kuivuuden sietokykyä.

Mesofyytit kasvaa keskikosteissa olosuhteissa. Ne vaativat kosteutta enemmän kuin kserofyytit ja vähemmän kuin hygrofyytit. Mesofyyttilehtikudokset erotetaan pylväsmäiseksi ja sienimäiseksi parenkyymiksi. Sisäkudoksissa voi olla joitain kseromorfisia piirteitä (harva karvaisuus, paksuuntunut kynsinauhokerros). Mutta ne ovat vähemmän ilmeisiä kuin kserofyyteissä. Juurijärjestelmät voivat tunkeutua syvälle maaperään tai sijaita pintahorisontissa. Mesofyytit ovat ekologisten tarpeidensa kannalta hyvin monimuotoinen ryhmä. Siten niitty- ja metsämesofyyttien joukossa on lisääntynyttä kosteutta rakastavia lajeja, joille on ominaista kudosten korkea vesipitoisuus ja melko heikko vedenpidätyskyky. Näitä ovat niittyketunhäntä, suonsiniruoho, sotaniitty, Linnaeuksen golokuchnik ja monet muut.

Elinympäristöissä, joissa on ajoittain tai jatkuva (lievä) kosteuden puute, mesofyyteillä on merkkejä kseromorfisesta järjestäytymisestä ja lisääntynyt fysiologinen kestävyys kuivuutta vastaan. Esimerkkejä tällaisista kasveista ovat kantatammi, vuori-apila, keskipitkä jauhobanaani, puolikuun sinimailas jne.

Eläinten mukautukset. Eläinten vesiympäristön suhteen voidaan erottaa hygrofiilit (kosteutta rakastavat), kserofiilit (kuivaa rakastavat) ja mesofiilit (miellyttävät keskimääräisiä kosteusolosuhteita). Hygrofiilejä ovat esimerkiksi puutäit, hyttyset, jousihännät, sudenkorennot jne. Kaikki ne eivät siedä merkittävää vesivajetta eivätkä edes lyhytaikaista kuivuutta. Liskot, kamelit, aavikon heinäsirkat, mustakuoriaiset jne. ovat kserofiilisiä ja elävät kaikkein kuivimmissa elinympäristöissä.

Eläimet saavat vettä juomalla, ruoalla ja orgaanisten aineiden hapettumisen kautta. Monet nisäkkäät ja linnut (norsut, leijonat, hyeenat, pääskyset, swifts jne.) tarvitsevat juomavettä. Aavikkolajit, kuten jerboat, afrikkalaiset gerbiilit ja amerikkalainen kengururotta, pärjäävät ilman juomavettä. Vaatekoin toukat, lato- ja riisikärskät sekä monet muut elävät yksinomaan aineenvaihduntaveden ansiosta.

Eläimille on ominaista keinot säädellä vesitasapainoa: morfologinen, fysiologinen, käyttäytyminen.

TO morfologinen menetelmiä vesitasapainon ylläpitämiseksi ovat muodostelmat, jotka auttavat pidättämään vettä kehossa: maaetanoiden kuoret, matelijoiden keratinoidut ihokudokset, hyönteisten ihoosien huono vedenläpäisevyys jne. On osoitettu, että hyönteisten ihoosien läpäisevyys ei riipu kitiinin rakenne, mutta sen määrää ohuin sen pintaa peittävä vahakerros . Tämän kerroksen tuhoutuminen lisää dramaattisesti haihtumista kansien läpi.

TO fysiologinen veden aineenvaihdunnan säätelyn mukautuksia ovat kyky muodostaa aineenvaihdunnallista kosteutta, säästää vettä virtsan ja ulosteiden erittämisessä, kuivumisen kestävyys, muutokset hikoilussa ja veden menetys limakalvojen kautta. Veden säilyminen ruoansulatuskanavassa saavutetaan imeytymällä vettä suolistosta ja muodostamalla lähes kuivuneita ulosteita. Linnuilla ja matelijoilla typen aineenvaihdunnan lopputuote on virtsahappo, jonka poistamiseen ei käytännössä kuluteta vettä. Homeotermiset eläimet käyttävät laajalti hikoilun ja kosteuden haihtumisen aktiivista säätelyä hengitysteiden pinnalta. Esimerkiksi kamelissa kosteusvajeen äärimmäisissä tapauksissa hikoilu pysähtyy ja haihtuminen hengitysteistä vähenee jyrkästi, mikä johtaa veden pidättymiseen kehossa. Lämmönsäätelyn tarpeeseen liittyvä haihtuminen voi aiheuttaa kehon kuivumista, joten monet pienet lämminveriset eläimet kuivassa ja kuumassa ilmastossa välttävät altistumista lämmölle ja säästävät kosteutta piiloutumalla maan alle.

Poikilotermisillä eläimillä ilman lämmittämisen jälkeinen ruumiinlämpötilan nousu välttää liiallisen vedenhäviön, mutta haihtumishävikkiä ei voida täysin välttää. Siksi kylmäveristen eläinten tärkein tapa ylläpitää vesitasapainoa elämän aikana kuivissa olosuhteissa on välttää liiallisia lämpökuormia. Siksi maaympäristön vesijärjestelmään sopeutumisten kompleksissa käyttäytymistapoja vesitasapainon säätely. Näitä ovat erityiset käyttäytymismuodot: kuoppien kaivaminen, vesistöjen etsiminen, elinympäristön valinta jne. Tämä on erityisen tärkeää kasvinsyöjille ja viljansyöjille. Monille heistä vesistöjen läsnäolo on edellytys kuiville alueille asettumiselle. Esimerkiksi niemipuhvelin, vesiputken ja joidenkin antilooppien kaltaisten lajien levinneisyys autiomaassa on täysin riippuvainen kastelupaikkojen saatavuudesta. Monet matelijat ja pienet nisäkkäät elävät koloissa, joissa suhteellisen alhaiset lämpötilat ja korkea kosteus edistävät veden vaihtoa. Linnut käyttävät usein onttoja, varjoisia puiden latvuja jne.

Elämä maalla vaati sellaisia ​​mukautuksia, jotka olivat mahdollisia vain hyvin organisoiduissa elävissä organismeissa. Maa-ilmaympäristö on elämälle vaikeampi, sille on ominaista korkea happipitoisuus, pieni määrä vesihöyryä, alhainen tiheys jne. Tämä muutti suuresti elävien olentojen hengitys-, vedenvaihto- ja liikkumisolosuhteita.

Alhainen ilman tiheys määrää sen alhaisen nostovoiman ja merkityksettömän kantokyvyn. Ilmaorganismeilla on oltava oma tukijärjestelmä, joka tukee kehoa: kasvit - erilaisia ​​mekaanisia kudoksia, eläimiä - kiinteä tai hydrostaattinen luuranko. Lisäksi kaikki ilmaympäristön asukkaat ovat tiiviisti yhteydessä maan pintaan, mikä palvelee heitä kiinnittymisessä ja tukena.

Matala ilman tiheys tarjoaa alhaisen liikevastuksen. Siksi monet maaeläimet ovat saaneet lentokyvyn. 75 % kaikista maan eläimistä, pääasiassa hyönteisistä ja linnuista, on sopeutunut aktiiviseen lentoon.

Ilman liikkuvuuden, ilmakehän alemmissa kerroksissa olevien ilmamassojen pysty- ja vaakavirtausten ansiosta organismien passiivinen lento on mahdollista. Tältä osin monet lajit ovat kehittäneet anemokoria - uudelleensijoittamisen ilmavirtojen avulla. Anemochory on ominaista itiöille, kasvien siemenille ja hedelmille, alkueläinkystaille, pienille hyönteisille, hämähäkkeille jne. Ilmavirtojen passiivisesti kuljettamia organismeja kutsutaan yhteisesti aeroplanktoniksi.

Maan organismit elävät suhteellisen alhaisen paineen olosuhteissa ilman alhaisen tiheyden vuoksi. Normaalisti se on 760 mm Hg. Kun korkeus nousee, paine laskee. Matala paine voi rajoittaa lajien leviämistä vuoristossa. Selkärankaisilla elämän yläraja on noin 60 mm. Paineen lasku vähentää hapen saantia ja eläinten kuivumista hengitystiheyden lisääntymisen vuoksi. Suunnilleen samat etenemisrajat vuoristossa ovat korkeampia kasveja. Hieman sitkeämpiä ovat niveljalkaiset, joita voi tavata jäätiköillä kasvillisuuden yläpuolella.

Ilman kaasukoostumus. Ilmaympäristön fysikaalisten ominaisuuksien lisäksi sen kemialliset ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä maaeliöiden olemassaolon kannalta. Ilman kaasukoostumus ilmakehän pintakerroksessa on melko homogeeninen pääkomponenttien (typpi - 78,1 %, happi - 21,0 %, argon - 0,9 %, hiilidioksidi - 0,003 tilavuusprosenttia) pitoisuuden suhteen.

Korkea happipitoisuus lisäsi osaltaan maaeliöiden aineenvaihduntaa primaarisiin vesieliöihin verrattuna. Juuri maanpäällisessä ympäristössä, elimistön oksidatiivisten prosessien korkean tehokkuuden perusteella, syntyi eläinten homeotermia. Ilman jatkuvan korkean pitoisuuden vuoksi happi ei ole elämää rajoittava tekijä maaympäristössä.

Hiilidioksidipitoisuus voi vaihdella ilman pintakerroksen tietyillä alueilla melko merkittävissä rajoissa. Lisääntynyt ilman kyllästyminen CO:lla? esiintyy vulkaanisen toiminnan vyöhykkeillä, lämpölähteiden ja muiden tämän kaasun maanalaisten ulostulojen lähellä. Suurina pitoisuuksina hiilidioksidi on myrkyllistä. Luonnossa tällaiset pitoisuudet ovat harvinaisia. Alhainen CO 2 -pitoisuus estää fotosynteesiprosessia. Sisäolosuhteissa voit lisätä fotosynteesin nopeutta lisäämällä hiilidioksidipitoisuutta. Tätä käytetään kasvihuoneiden ja kasvihuoneiden käytännössä.

Ilmatyppi on useimmille maaympäristön asukkaista inerttiä kaasua, mutta yksittäisillä mikro-organismeilla (kyhmybakteerit, typpibakteerit, sinilevät jne.) on kyky sitoa sitä ja ottaa se osaksi aineiden biologiseen kiertokulkuun.

Kosteuden puute on yksi elämän maa-ilmaympäristön olennaisista piirteistä. Koko maaeliöiden evoluutio oli kosteuden talteenottoon ja säilyttämiseen sopeutumisen merkin alla. Ympäristön kosteusmuodot maalla ovat hyvin erilaisia ​​- ilman täydellisestä ja jatkuvasta kyllästymisestä vesihöyryllä joillakin trooppisilla alueilla niiden lähes täydelliseen puuttumiseen aavikoiden kuivassa ilmassa. Myös ilmakehän vesihöyrypitoisuuden päivittäinen ja vuodenaikojen vaihtelu on merkittävää. Maan organismien vesihuolto riippuu myös sademuodosta, altaiden läsnäolosta, maaperän kosteusvarannoista, pohjaveden läheisyydestä ja niin edelleen.

Tämä johti maaeliöiden mukautumiseen erilaisiin vesihuoltojärjestelmiin.

Lämpötilajärjestelmä. Seuraava ilma-maaympäristön erottava piirre on merkittävät lämpötilan vaihtelut. Useimmilla maa-alueilla vuorokausi- ja vuosilämpötilaamplitudit ovat kymmeniä asteita. Maan asukkaiden ympäristön lämpötilan muutosten kestävyys on hyvin erilainen riippuen siitä, missä elinympäristössä he elävät. Yleisesti ottaen maaeliöt ovat kuitenkin paljon eurytermisempiä kuin vesieliöt.

Maa-ilmaympäristön elinoloja vaikeuttaa lisäksi sään vaihtelu. Sää - jatkuvasti muuttuvat ilmakehän tilat lähellä lainattua pintaa, noin 20 km korkeuteen asti (troposfäärin raja). Sään vaihtelevuus ilmenee ympäristötekijöiden, kuten lämpötilan, ilmankosteuden, pilvisyyden, sademäärän, tuulen voimakkuuden ja suunnan jne., yhdistelmän jatkuvana vaihteluna. Alueen ilmastoa luonnehtii pitkäaikainen sää. "Ilmaston" käsite ei sisällä vain meteorologisten ilmiöiden keskiarvoja, vaan myös niiden vuotuista ja päivittäistä kulkua, poikkeamaa siitä ja niiden esiintymistiheyttä. Ilmasto määräytyy alueen maantieteellisten olosuhteiden mukaan. Tärkeimmät ilmastotekijät - lämpötila ja kosteus - mitataan sademäärällä ja ilman kyllästymisellä vesihöyryllä.

Useimmille maaeliöille, erityisesti pienille, alueen ilmasto ei ole niin tärkeä kuin sen välittömän elinympäristön olosuhteet. Hyvin usein paikalliset ympäristöelementit (reljeef, altistuminen, kasvillisuus jne.) muuttavat tietyn alueen lämpötilojen, kosteuden, valon ja ilman liikkumisjärjestelmää siten, että se poikkeaa merkittävästi alueen ilmasto-olosuhteista. Tällaisia ​​ilmaston muutoksia, jotka muodostuvat ilman pintakerroksessa, kutsutaan mikroilmastoksi. Jokaisella vyöhykkeellä mikroilmasto on hyvin monipuolinen. Hyvin pienten alueiden mikroilmasto voidaan erottaa.

Maa-ilma-ympäristön valojärjestelmässä on myös joitain piirteitä. Valon intensiteetti ja määrä ovat täällä suurimmat eivätkä käytännössä rajoita vihreiden kasvien elämää, kuten vedessä tai maaperässä. Maalla erittäin valokuolevien lajien olemassaolo on mahdollista. Suurimmalle osalle maaeläimistä, joilla on päivä- ja jopa yötoimintaa, näkö on yksi tärkeimmistä suuntautumistavoista. Maaeläimillä näkeminen on välttämätöntä saaliin löytämiseksi, ja monilla lajeilla on jopa värinäkö. Tässä suhteessa uhrit kehittävät sellaisia ​​mukautuvia ominaisuuksia kuin puolustusreaktio, peitto- ja varoitusväri, mimiikka jne. Vesielämässä tällaiset mukautukset ovat paljon vähemmän kehittyneitä. Korkeampien kasvien kirkkaan väristen kukkien ilmestyminen liittyy myös pölyttäjien laitteiston ominaisuuksiin ja viime kädessä ympäristön valojärjestelmään.

Maaston helpotus ja maaperän ominaisuudet ovat myös edellytyksiä maaeliöiden ja ennen kaikkea kasvien elämälle. Maan pinnan ominaisuuksia, joilla on ekologinen vaikutus sen asukkaisiin, yhdistävät "edafiset ympäristötekijät" (kreikan kielestä "edafos" - "maaperä").

Maaperän eri ominaisuuksien suhteen voidaan erottaa useita ekologisia kasviryhmiä. Joten maaperän happamuusreaktion mukaan he erottavat:

1) asidofiiliset lajit - kasvavat happamassa maaperässä, jonka pH on vähintään 6,7 (sfagnum-soiden kasvit);

2) neutrofiilinen - yleensä kasvaa maaperällä, jonka pH on 6,7–7,0 (useimmat viljelykasvit);

3) basofiilinen - kasvaa pH:ssa yli 7,0 (mordovnik, metsävuokko);

4) välinpitämätön - voi kasvaa maaperällä, jolla on erilaiset pH-arvot (kielo).

Kasvit eroavat toisistaan ​​myös maaperän kosteuden suhteen. Tietyt lajit ovat rajoittuneet erilaisille kasvualustoille, esimerkiksi petrofyytit kasvavat kivisillä mailla ja pasmofyytit elävät vapaasti virtaavissa hiekoissa.

Maasto ja maaperän luonne vaikuttavat eläinten liikkumisen erityispiirteisiin: esim. sorkka- ja kavioeläimet, strutsit, avoimissa paikoissa elävät tautikat, kova maaperä, tehostamaan karkotusta juostessa. Liskoilla, jotka elävät löysällä hiekalla, sormien reunat ovat sarveissuomut, jotka lisäävät tukea. Kuoppia kaivaville maan asukkaille tiheä maaperä on epäsuotuisa. Maaperän luonne vaikuttaa tietyissä tapauksissa kuoppia kaivavien tai maahan kaivavien tai maaperään munivien maaeläinten levinneisyyteen.